中深层地热供暖——雄安不烧煤也能过冬,中国"地热的冰岛之路"走到哪了?
中国能源产业发展网 发布时间:
2026-09-12 09:59
【中国能源产业发展网@原创】【作者:苏清越】
每年冬天,当华北平原的锅炉房冒出白烟,北京、河北等地的居民小区开始缴纳暖气费时,距离北京西南方向约100公里的雄安新区雄县,一套完全不同的供热系统正在安静运转——地下的热水被抽取上来,经换热后为千家万户送去温暖,尾水再被回灌至同一含水层,全程没有燃煤,没有烟尘排放。这座"无烟城",是中国迄今为止规模最大的中深层地热供暖实践,也是外界观察中国"地热的冰岛之路"最直接的窗口。
冰岛:把地热写进国家基因
谈论地热,无法绕过冰岛。这个仅有37万人口的北欧岛国,坐落在地质构造活跃的大西洋中脊之上,地热资源得天独厚。到2024年,冰岛约90%的住宅建筑采用地热集中供暖,全国地热发电装机容量约786兆瓦,发电量占全国电力供应的约29.22%,在全球地热发电国家中排名第九。冰岛首都雷克雅未克的区域供热系统自1930年投入运营,至今仍在运行,直接将80℃的地热水输送至居民家中,替代了原本需要依赖进口化石燃料的全部供热需求。
冰岛不仅在规模上领先,在技术前沿同样走在前列。该国正在推进Krafla岩浆试验场项目,试图向火山岩浆室钻探,获取温度高达1300℃的极致热能——这在目前全球地热开发领域尚无先例。放眼全球,肯尼亚2024年地热发电占全国电力约45%,El Salvador约23.5%,新西兰约20.3%,这些国家的地热发电渗透率远超冰岛,共同构成了全球地热利用的第一梯队。相比之下,全球地热发电在总电力供应中的占比仅为0.30%,这一极低的数字既说明了地热产业的巨大潜力,也揭示了其发展的阶段性局限。
雄县:一座华北小城的"无烟"转型
雄县的故事始于2009年。那一年,雄县政府与中国石化新星公司签订地热资源开发战略合作协议,开始系统性地将地热资源替代燃煤锅炉。彼时,这座隶属保定市的小城,仅有3个居民小区采用地热集中供暖,与华北大多数北方县城一样,每逢供暖季便笼罩在烟尘之中。
改变从一口地热井开始。中石化采用"取热不耗水"的技术路线——从地下抽取地热水,经换热器提取热量后,将冷却的尾水通过回灌井注入原地下水层,实现"采灌平衡"。雄县地处冀中平原,牛驼镇地热田有一半面积分布于此,地热水温常年维持在60至80℃之间,矿化度低,不易腐蚀管道,具备良好的开发条件。经过数年探索,雄县形成了"政企合作、市场运作、统一开发、技术先进、环境保护、百姓受益"的"雄县模式",被国家能源局于2014年正式命名为可推广的清洁取暖样板。
2021年,雄县地热供暖面积达到约560万平方米,城区95%以上的建筑实现地热供暖全覆盖。当年7月,雄县地热开发项目被国际可再生能源机构列入全球推广项目名录,成为当年全球仅有的5个入选项目之一,这也是中国地热项目首次获得此类国际认可。2025年初,中石化新星绿源河北公司在雄安新区的地热供暖面积已达到约1200万平方米,为新区8万多户居民提供清洁能源供暖服务。
从雄县到雄安:规模扩张与技术迭代
雄安新区的地热开发不是雄县的简单复制,而是一次系统性升级。雄安新区自然资源和规划局的数据显示,雄安地热田总面积约1256平方公里,总储存量约377亿立方米,可开采量约4亿立方米。新区在建设过程中同步推进地热资源勘查,完成了17个地块、总面积约440平方公里的地热专项调查,拥有13个地热采矿权,并建设了中深层、浅层地热和地下水自动化动态监测系统。
在新建片区的供热运行中,雄安引入"中深层地热+浅层地热+燃气调峰"的多能互补模式,由中国雄安集团智慧能源公司统一调度。2024—2025年采暖季,该公司在容东、容西、雄东、高铁站核心区和启动区五个新建片区的实际供暖面积约1600万平方米,运行能源站12座、热力站147座、供热管网500公里、中深层地热井60口。智慧能源平台会根据气温和负荷变化自动调配热源组合——供暖初期优先使用中深层地热,严寒期则启动燃气锅炉调峰。通过这种科学调度,一个供暖季可减少天然气消耗约1800万立方米,减碳规模相当于约200万棵树木的年碳汇量。
雄安新区的地热探索还在向更高温度、更深层次延伸。2023年8月,中石化在雄安新区探索"油退热进"的工业化地热开采模式,在废弃油气井中尝试转换利用地热资源,挖掘存量资产的清洁能源价值。
干热岩:从青海高原到深层未来的星星之火
如果说中深层水热型地热是当下中国地热供暖的主力军,那么干热岩则代表着这个产业通向未来的关键方向。干热岩指埋深通常在3公里以上、温度高于150℃、内部不含或仅含少量流体的高温岩体,理论上可在全球任何地区开发,不受天然水资源分布的限制,被视为地热资源的"最终形态"。
中国在干热岩领域的突破,首先发生在青海共和盆地。2014年,地质团队在共和盆地地下2230米处首次钻获温度达153℃的干热岩;2017年,GR1勘探孔在地下3705米深处探获超过236℃的高温干热岩,这是当时我国钻遇温度最高的干热岩记录,岩体埋深约2104至2500米,面积约246.9平方公里。根据资源评价结果,该盆地3至7公里深度范围内的干热岩潜在发电装机容量,按2%采收率计算可达约272.79兆瓦。
2019年,中国地质调查局联合青海省启动共和干热岩勘查与试采科技攻坚战。GH-01试采井钻探深度达4002米,井底温度达209℃;2020年成功实施我国首例干热岩储层安全规模化建造,注入了超千万立方米的改造体积;2021年,井间循环连通成功,中国首个干热岩试验性发电项目正式并网,开采井出水温度在110.4至125.7℃之间。这条从勘查到试采再到发电并网的完整链条,标志着中国干热岩开发正式进入工程验证阶段。
2024年,中国石化部署的福深热1井在海南省海口市顺利完钻,井深达5200米,刷新了亚洲地热科学探井的最深纪录。科研人员在地下4615至5200米的花岗岩中发现了超过188℃的高温地热资源,随后完成压裂作业,实现"岩石压得开、冷水注得进、热量采得出"的全套技术验证。中国工程院院士郭旭升评估认为,仅海口周边50平方公里范围内,干热岩资源量就约相当于14亿吨标准煤。
需要正视的是,截至目前,包括中国在内,全球干热岩开发仍处于试验探索阶段,距离成熟的商业化运行还有很长的路要走。干热岩开发面临的核心技术瓶颈包括:靶区选址精度不足、高温硬岩深钻成本居高不下、诱发地震风险评估不完善、井间连通率不稳定、储层表征精度有限等。业内人士对此有清醒认识——"国际干热岩开发还处于试验探索阶段,至今仍未形成理想的商业化热储,离成熟的商业化运行未来还有很长的一段路要走。"
中国地热:全球第一的另一面
从规模指标看,中国地热产业的地位不容低估。中国地热资源总量约占全球的六分之一,主要分布在中东部大型沉积盆地。截至2025年底,全国地热能供暖制冷面积约16.5亿平方米,其中中深层地热能供暖面积约7.2亿平方米,浅层地热能供暖制冷面积约9.3亿平方米,连续多年在地热直接利用领域位居全球首位。在全球地热供暖和制冷装机方面,中国装机容量约占全球总装机的58%。
然而,亮眼的直接利用数据背后,地热发电是中国地热产业公认的短板。2024年,全球地热发电总装机容量约16873兆瓦,中国地热发电装机仅约50至68兆瓦,在全球排名约第19位,占全球总装机量的比例不足0.3%。这一数字与中国"地热大国"的地位极不相称,与冰岛、肯尼亚等国更是相差数十倍。
造成这一局面的原因是多方面的。高温泉热资源主要分布在青藏高原及其周缘的西藏、云南、四川等经济欠发达地区,远离能源消费市场,开发难度和成本双高;而适合供暖的中低温地热资源,尽管分布广泛、商业化条件较好,却受限于发电转化效率,难以产出具有经济竞争力的电力。此外,地热发电缺乏明确的电价补贴政策,采矿权与取水权获取存在制度性障碍,矿产资源税和水资源费的叠加也在一定程度上侵蚀了地热发电项目的经济可行性。
对比来看,冰岛的地热供暖占全国住宅供热近90%,肯尼亚地热发电覆盖约45%的全国电力——两国共同的特点是:资源天赋极高,且政策体系与市场机制高度匹配。中国要真正走上"地热的冰岛之路",需要在电价机制、资源管理制度和关键核心技术三个层面同步发力。
追赶之路:差距中的确定性
将中国与全球地热领先国家进行对标,可以清晰地看到两条并行的发展轨迹。在供暖领域,以雄安、雄县为代表的"无烟城"实践已形成可复制的商业模式,中石化累计建成10座无烟城、地热供暖能力超过1亿平方米,在中深层地热供暖的技术成熟度和规模化运营方面处于全球并跑地位。在发电领域,差距仍然显著,但共和干热岩试验性发电并网和福深热1井的深层高温突破,正在为中国地热发电的下一阶段积累技术储备。
政策层面已有所动作。2021年,国家能源局等八部门联合发布的《关于促进地热能开发利用的若干意见》提出,到2025年全国地热发电装机比2020年翻一番的目标。青海共和正在推进干热岩试采发电增效技术攻关,目标是优化技术路径并探索商业化条件。雄安新区也在积极申报国家地热高质量发展示范区,尝试将地热供暖的成功经验系统化并向更大范围推广。
地热行业的从业者有一个共识:地热是未来能源,但"未来"到来之前,必须解决当下的技术和制度约束。在青海共和盆地,深层高温地热资源的潜力已得到初步验证,但将其转化为稳定输出的商业电力,仍需在压裂技术、储层表征和循环连通等关键环节取得进一步突破。在雄安,地热供暖系统已能稳定服务数百万平方米的建筑,但将可再生能源利用率从当前的约25%进一步提升,还需要"地热+"多能耦合系统的持续迭代。
从冰岛到肯尼亚,从雄县到雄安,地热能源的利用形态在全球范围内差异巨大——冰岛用高温地热发电和供暖,肯尼亚用 Rift Valley 的火山热能驱动工业化电力供应,而中国的现实路径,是用中低温泉热资源替代北方城镇的燃煤供暖,用干热岩试验探索深层的未来可能性。这条路,远比冰岛的"天赋异禀"更艰难,但也因此更值得记录。
雄安的冬天不再需要锅炉房里的煤炭,但这只是中国地热长征的起点。
参考来源
中国石化官网、中国雄安官网、百度百科、环球网、新华网、央广网、中国地质科学院、水文地质工程地质期刊、中国地质、中国地质调查局、中国能源网、TheGlobalEconomy、IGE数据、Global Electricity、OilPrice、新浪财经、中国能源新闻网、科学网
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