地大熱能地熱資源開發(fā)利用：在中國努力奔向碳達峰、碳中和的目標中，地熱可再生能源不受季節(jié)、晝夜和氣候影響及資源豐富的長處可以為能源轉型作出重要貢獻。1970年地質部長李四光倡導中國開發(fā)地熱新能源，中國成為世界第8個地熱發(fā)電的國家，地熱勘查和開發(fā)利用熱火朝天，開創(chuàng)了中國地熱發(fā)展第一次高潮。

后來市場經(jīng)濟培育了地熱產(chǎn)業(yè)隊伍的發(fā)展和壯大，中國地熱直接利用2000年起稱雄世界第一，至2020+1世界地熱大會更獨占世界總量的43.4%，但是中國地熱在技術水平上不占優(yōu)勢，地熱發(fā)電和干熱巖開發(fā)尤其落后。中國地熱大發(fā)展的技術瓶頸，就是急需地熱專業(yè)技術人才，幾十年來大學沒有地熱專業(yè)，勘探和開發(fā)的重大項目凸顯技術力量不足，嚴重阻礙了發(fā)展進程，必須花大力氣解決問題，扭轉局面。

1 雙碳目標正孕育中國地熱大發(fā)展

1.1 中國地熱的第一次高潮

面臨世界第一次石油價格危機，1970年地質部長李四光教授高瞻遠矚，提出開發(fā)利用中國地熱能源，指出“把地球在它表層給我們遺留下來的珍貴遺產(chǎn)象煤炭這樣大量豐富多彩的物質集中構成的原料，不管青紅皂白，一概當做燃料燒掉，這是無可彌補的損失”。

當時中國是社會主義計劃經(jīng)濟時代，中央的一聲令下都被視作政治任務，不需要申報項目、申請資金，各級機構一經(jīng)傳達動員，馬上就有人出人、有錢出錢，自愿組織起來，就開始了行動。各地普遍開展了溫泉資源調查和在重點地區(qū)進行地熱資源勘查，對已有的溫泉和地熱井則開展了各式各樣的地熱利用，包括房屋供暖、工業(yè)紡織染洗、農(nóng)業(yè)溫室種植和水產(chǎn)養(yǎng)殖等等，更有追風世界的地熱發(fā)電試驗，當時世界上已有7個國家建成高溫地熱發(fā)電，我們不甘落后，建成了廣東豐順、江西宜春、河北懷來、湖南寧鄉(xiāng)、遼寧營口、山東招遠和廣西象州7處中低溫地熱發(fā)電站裝機總容量1336kW，另有西藏羊八井高溫地熱發(fā)電1000kW。

各地地質隊伍勘查地熱田數(shù)十個，以天津地熱會戰(zhàn)帶動全國范圍的地熱綜合開發(fā)利用，構建了中國地熱的第一次高潮。

遺憾是當時沒有形成足夠規(guī)模的地熱產(chǎn)業(yè)，所以試驗完成后的項目沒有常規(guī)隊伍來維持運行和發(fā)展。

1.2 中國地熱的第二次高潮

1978年中國實施改革開放，進入市場經(jīng)濟，先經(jīng)歷了“摸著石頭過河”的探索，后經(jīng)投資商開發(fā)溫泉休閑旅游業(yè)啟蒙，帶動了地熱產(chǎn)業(yè)經(jīng)營的贏利，帶動了后來者，并逐漸發(fā)展壯大。2000年世界地熱大會中國就奪得了地熱直接利用的世界第一。

在新舊世紀之交，地源熱泵的引入借助節(jié)能減排大好形勢的助力推動，更使中國地熱產(chǎn)業(yè)隊伍越做越大，中國地熱直接利用的業(yè)績也得以持續(xù)增長。經(jīng)過2005年、2010年和2015年世界地熱大會的逐步升級，中國地熱拿下了更多的業(yè)績，中國地熱莊嚴地走向了世界，且保持這優(yōu)勢越發(fā)壯大。這是中國地熱開發(fā)利用的第二次高潮。

1.3 雙碳目標正孕育第三次高潮

2020+1世界地熱大會上，中國地熱供暖、地源熱泵應用、溫泉洗浴休閑、地熱水產(chǎn)養(yǎng)殖、地熱工業(yè)利用等全都成為世界第一（僅地熱溫室是土耳其優(yōu)先），地熱直接利用的熱能已占世界利用總量的43.4%。

國家主席習近平2020年向世界莊嚴宣布中國將在2030年碳達峰，2060年碳中和。為了實現(xiàn)這個“雙碳”宏偉目標，在能源轉型的大格局中，中國地熱必將迎來第三次高潮。

國家能源局5月發(fā)布數(shù)據(jù)：2021年全國可再生能源發(fā)電量24853億kWh，其中水電13401億kWh，風電6556億kWh，太陽能電3259億kWh，生物質電1637億kWh。同時，2021年全年全國可再生能源發(fā)電裝機容量10.6億kW，其中水電3.91億kW，風電3.28億kW，太陽能電3.06億kW，生物質電0.3798億kW。利用這些數(shù)據(jù)我們可以算得各種能源的能力系數(shù)，即其年工作小時占全年8760小時的比率。于是我們得知這些能力系數(shù)：全國可再生能源平均為0.27，其中水電為0.39，風電為0.23，太陽能電為0.12，生物質電為0.49（圖1）。 

作為對比，我們來看一下不受季節(jié)、晝夜和氣候影響的地熱發(fā)電，以西藏羊易地熱電站為例，其2021年全年滿負荷連續(xù)運行8150小時，能力系數(shù)0.93。就是說，同樣的裝機容量，地熱所發(fā)的電是風能的4倍，是太陽能的7.7倍。誰能忽視如此高效的地熱發(fā)電優(yōu)勢？地熱對奔向雙碳目標大有用武之地。

2 地熱優(yōu)勢何以才能發(fā)揮

中國地熱作為工業(yè)能源利用的起步就落后于世界半個多世紀，中國地熱走向世界做得最大的是地源熱泵，這方面的技術含量相對較低，所以一場群眾運動，產(chǎn)業(yè)隊伍驟然崛起，我們就拿下了頭籌。但是，我們在地熱發(fā)展理念的戰(zhàn)略上，以及運用地熱核心技術的戰(zhàn)術上，均還未掌握優(yōu)勢。

2.1 端正理念才能指導更大發(fā)展

我國70年代的中低溫地熱發(fā)電幾年后停了，認為技術雖可行、但成本太高經(jīng)濟上不合算。接著就有人提出：放棄我們地熱發(fā)電的弱項，發(fā)展中國地熱直接利用的長項。從中國地熱走向世界的目標實現(xiàn)，似乎我們不發(fā)展地熱發(fā)電也無所謂，但這樣的戰(zhàn)略思想是正確的嗎？奧瑪特科技公司對我們說：70年代奧瑪特和你們處在同樣水平，但奧瑪特認定正因為效率低、成本高，所以要加強研究，30多年下來奧瑪特做成了世界地熱市場的領袖。

我國在“十一五”支持發(fā)展風電，風電增長了670倍；我國在“十二五”支持發(fā)展太陽能，太陽能發(fā)電增長了100倍；但是我國在“十三五”支持發(fā)展地熱能，地熱發(fā)電僅完成了計劃指標的不到4%。難道中國地熱直接利用在世界上連續(xù)拿下第一的同時，就甘愿地熱發(fā)電始終放棄，不思前進嗎？

還有世界地熱前瞻性的干熱巖EGS（增強地熱系統(tǒng)）開發(fā)研究，法國、德國等兆瓦級EGS發(fā)電已連續(xù)運行十余年，而我們多處試驗滿足于鉆了一個測溫孔就稱發(fā)現(xiàn)干熱巖資源，還自諛“試驗性發(fā)電成功”。差距顯得太大了。

2.2 缺乏專業(yè)技術人才影響大局

我們能拿得出手的地熱技術或許只在地源熱泵和地熱供暖，而技術程度較高的地熱發(fā)電和干熱巖EGS技術絕對是落后的。更大的弱項是地熱專業(yè)技術人才的缺乏和無法接濟。舉例來說，2021年我國風電和太陽能發(fā)電裝機總容量分別為340GW和320GW，假設一個100MW電站需要2位高級工程師，則他們至少有3400和3200位高級工程師。但是，我國有能力或參加過高溫地熱項目的高級工程師應不足百人，而且過去數(shù)十年一直沒有大學的地熱專業(yè)，大學地熱學科剛成立不到一年，本科大學生畢業(yè)還要再等3年。誠然有一批由院士、研究員和教授培養(yǎng)的研究生博士和碩士，但他們與地熱產(chǎn)業(yè)大發(fā)展所需要的基礎工程師隊伍似乎并不是一回事。

3 缺少專業(yè)技術人才之窘

現(xiàn)在是中國地熱面臨大發(fā)展之初期，多地配合雙碳目標大形勢已出臺規(guī)劃和項目，還有開發(fā)商的投資，然而已經(jīng)顯現(xiàn)缺少地熱專業(yè)技術人才之窘，可以有例為證。

3.1 不完整地熱技術支撐的現(xiàn)狀

國外的《地熱能源技術》課程包括地熱地質學和熱儲工程學2個分支（俗稱地下和地上），前者培養(yǎng)Earth Scientist（地球科學家），包括地熱地質、地球物理和地球化學3門課程；后者培養(yǎng) Reservoir Engineer（熱儲工程師），包括地熱井開采（回灌）和熱能發(fā)電或非電利用。學員選其中一門為主課，另一門為副課，這樣畢業(yè)出來的地熱專業(yè)技術人才是全才，能應對高溫、低溫、勘查、監(jiān)測、發(fā)電、用熱多方位的任務。

然而我國的現(xiàn)實是：從事地熱勘查的專業(yè)技術人員絕大部分未受過地熱專業(yè)教育，很多是原水文地質專業(yè)，用“地下水+熱”來干這份工作，因此從專業(yè)基礎上就有缺憾。

雖然《地熱資源地質勘查規(guī)范》國家標準也指明了地熱勘查要包括地質、地球物理和地球化學工作，但在各地的實際勘查中做得很不夠。

HN某地已有2眼地熱井，請地質隊想再鉆一眼更好的井加大開發(fā)，地質隊只選了溫度較高的作為找熱方向，2井的水質檢測結果本可以用地熱地球化學研究提供更多信息，但沒做。業(yè)主向我咨詢，我要來水化學檢測結果做了溫標計算和水質類型劃分，都表明那里50C井的地熱潛力遠高于57C井。

還有不少地質隊伍將找地熱的任務全交給物探工程師去做，物探選方法、布置剖面、解釋和定井位，這樣與地質、地球化學脫鉤的工作方法欠缺了重要信息支撐，不可能得出完整的判斷。

另外，國內近年已多處鉆成了高溫地熱井，但遺憾在取全取準所有參數(shù)上均有漏缺（蒸汽流量、熱水流量、汽水比、分離溫度與壓力、熱焓……），有的未測，有的靠推算而非實測，實在遺憾。

3.2 重大研究的數(shù)據(jù)缺失

地熱能是具有巨大潛力的可再生能源，符合時代發(fā)展的趨勢，但怎么保持這行業(yè)的發(fā)展，也需要有更遠的眼光做好當前一步，看清下一步。

干熱巖是世界地熱前瞻性大事，但此項頂尖科技近年有被庸俗市場化對待，似乎已經(jīng)是成熟技術，被有的公司一些不恰當宣傳造成誤導，有的地方不惜高額投入，但幾年來進展收效甚微。

國外迄今50年的干熱巖EGS（增強地熱系統(tǒng)）開發(fā)研究已經(jīng)歸納出4大步驟：高溫鉆井、壓裂激發(fā)、對流試驗、電站建設。當然在鉆井之前還包括選定井位的問題。國內近年的幾處項目，在鉆井測定溫度后就宣布成功，緊隨要做的壓裂激發(fā)都無心去做，似乎就是為了更快吸引資金。國外的壓裂激發(fā)效果要用對流試驗驗證，常耗時數(shù)月、數(shù)年，不斷改進，以確?？沙掷m(xù)運行，但國內的項目多只報稱做過了，基本上不報告數(shù)據(jù)（激發(fā)的壓力、循環(huán)的流量、發(fā)電的千瓦、運轉的時間……），卻緊接著就有說“首次試驗性發(fā)電實現(xiàn)”、“突破性進展”。這是在騙世界？還是在騙自己呢？這樣的學術態(tài)度能將中國的干熱巖事業(yè)真正做成功嗎？國外有鉆完井后當年壓裂、循環(huán)和兆瓦級發(fā)電的，不止一例。2020+1世界地熱大會有論文綜述了世界64處干熱巖EGS開發(fā)研究實例，有幸第63處提到中國青海恰卜恰，現(xiàn)狀是“2018，在進行中”，你可知道那個高溫孔是2015年就鉆成的，可幾年時間耗著沒做壓裂。

4 大學培養(yǎng)專業(yè)人才是當務之急

審視中國地熱開發(fā)的技術環(huán)節(jié)，為什么出現(xiàn)這些問題呢？很大一個原因是中國地熱專業(yè)人才的缺乏，地熱勘查和開發(fā)不是推土和搬磚，數(shù)十年沒有大學地熱專業(yè)畢業(yè)生是個大問題。雖然這些年培養(yǎng)出一批博士、碩士研究生，包括博士后，但他們主要從事的研究與地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展第一線所需的工程師不是一回事。

4.1 數(shù)十年沒有大學地熱專業(yè)

21世紀初，中國地熱直接利用奪得世界第一引起世界矚目，國際地熱協(xié)會就關切地問我們：中國有幾所大學的地熱專業(yè)。我們一直很遺憾地回答：沒有。征詢過大學教授和院士，他們告知說：教育部批準設立大學專業(yè)是很難很難的，連水文地質專業(yè)取消（改名）后要恢復都未獲批。直到2021年秋季開學，終于聽到中國地質大學說：大學設立地熱專業(yè)了。但他們現(xiàn)今仍在一年級，還要3年才能本科畢業(yè)。

雖然地熱專業(yè)委員會等社團組織過一些專業(yè)培訓，但一是專業(yè)面窄（針對某一專題），二是時間短，與正規(guī)教學相差很遠。

4.2 技術型和研究型

誠然，院士、研究員和大學教授培養(yǎng)了一批博士、碩士研究生，包括博士后，但存在研究方向和人才去向兩大問題。

研究型人才可以為勘探開發(fā)多年的地熱田進行一些研究，幫助提高水平。但是，地熱開發(fā)之前的熱田勘查、勘探前線需要大量一線工程師來做基礎技術工作，然而很難有博士來主持或參與這類工作。地熱大業(yè)需要技術型和研究型兩類人才，分工不同，各司其職。

5 結語

中國地熱大業(yè)急需地熱專業(yè)技術人才，這并非僅限于地熱界自身的事，還涉及決策者和社會對地熱行業(yè)的影響。

5.1 關于換熱取熱的熱門話題

近年國內有“地巖熱”、“無干擾”、“取熱不取水”等新名詞宣稱中深層井下?lián)Q熱新技術，甚至請院士評審為“實現(xiàn)突破”，還有“入選國家級推廣目錄”。運用科研鑒定的“查新”檢索這些名詞確實世界沒有，因為國外的叫法與我們不同，稱之為換熱取熱。

近些年國外干熱巖EGS的開發(fā)模式遇阻，也有人提出了新一輪的“閉路換熱Close-loop Heat Exchange”研究，以期替代激發(fā)壓裂的循環(huán)對流。作為干熱巖200C的高溫，換熱考慮可以研究探討。正如早在50年前國外就曾有“井下?lián)Q熱器Downhole Heat Exchanger”引發(fā)一陣熱潮，研究成果用在新西蘭羅托魯阿和美國愛達荷州博伊西等地熱區(qū)（200m深度，近100C溫度）的居民家庭采暖效果不錯，但用作大面積的區(qū)域供暖就力不能及了，因此后來沒有推廣價值。

國內近年將此技術檢了起來，而且從1000~2000m深度推廣到3000m深度（稱為中深層），從70~80C溫度推廣到50~60C溫度，稱其為突破。其實這種低溫的熱交換取熱，靠熱傳導換熱的效率太低，雖然用了熱泵提升熱量，但傳統(tǒng)抽水和回灌方式的對流取熱能比它大10倍。這可以在實在沒法時拿來應付一下，然而不應視其為“開辟了新路”和“技術突破”。

5.2 利益相關者的技術認知

今年美國能源部地熱技術辦公室（GTO）發(fā)布了一份《地熱發(fā)展規(guī)劃（2022-2026）》，在6項研究領域的最后一項是較少技術性的“地熱綜合和意識”，目標是擴大利益相關者的教育和外延服務以改善對地熱能和先進地熱技術的理解。什么叫“利益相關者”，這不僅是投資方和從事該地熱項目的地熱工作者，還包括相關決策者（你批準了這個項目）以及涉及到項目周圍的人（經(jīng)濟和環(huán)境影響）。所以，美國作為世界地熱發(fā)電老大認為：大伙都得“改善對地熱能和先進地熱技術的理解”，也是提醒決策者不要隨便聽信讒言胡吹，這才能完成好美國的地熱發(fā)展五年規(guī)劃。我們也應該意識到這點，推廣到讓決策者和群眾都提高對地熱的正確認識。

5.3 多專業(yè)共創(chuàng)地熱新人才

地熱發(fā)電已經(jīng)歷118周年，世界社會已進入21世紀10年代，人類科技已進入數(shù)字化和人工智能時代，傳統(tǒng)實踐和經(jīng)驗砌起的基礎需要站穩(wěn)，但也需要最新技術手段來加注賦能。一個多行業(yè)聯(lián)合的技術創(chuàng)新很有必要，比如石油行業(yè)高效率鉆了許多深井，其新技術可以為地熱所用；而地熱也能為老油田的革新改型（利用地熱）拓展新路；已有多方投入研究的儲能技術，更可以為地熱開發(fā)拓展新的境界。融匯更多專業(yè)和技術的新型地熱人才是中國地熱大發(fā)展的剛需，讓我們共同為此努力。

注：原文刊登于2022年7月刊《中國地熱》雜志