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地热能产业高质量发展研究

中煤矿业集团有限公司

能源是支撑人类社会长期存续发展的重要物质基础之一。能源的不断开采利用,保障了全球经济的长期繁荣、人口的持续增长以及各种工业信息技术的高速发展。中国作为世界上最大的发展中国家,是一个能源生产和消费大国。2020年,中国能源总产量为40.8亿吨标准煤,能源消费总量为49.8亿吨标准煤,可见能源供需形势十分严峻。

地热能是蕴藏在地球内部的热能,具有储量大、分布广、绿色低碳、可循环利用、稳定可靠等特点,是一种现实可行且具有竞争力的清洁能源。

在能源革命、大气污染治理、北方清洁供暖的大背景下,我国作为地热资源大国,在全球能源替代革命中发挥着日益重要的作用。作为低碳排放的可再生新能源,地热能在能源领域具有较强吸引力,也为地质工作开辟了一个全新的服务领域。

本课题重点围绕国内外地热能产业发展现状、发展趋势和发展愿景,深入剖析了我国地热能产业发展状况,探寻其内在规律,并总结了这一领域存在的突出问题,深刻分析了制约发展的各种因素,并充分结合中国煤炭地质总局(下称总局)作为地勘行业“共和国长子”的独特地位和始终专注于煤系气、地热能等绿色清洁能源勘探开发的巨大成就,以现有地热新能源领域特色模式为依托,探索构建多种产融结合发展新模式和管理新策略,为促进地热能行业发展壮大、实现地热能产业大范围增量替代、推进地热能高效绿色发展以及有节奏、有步骤、更加科学系统地实现“双碳”目标,从而重构能源体系进行了大胆探索,增添了发展动力,为总局始终坚持“两个一以贯之”,围绕“11463”总体发展战略,投身“三个地球”建设愿景,推动地热能产业获取更大运营收益,实现高质量发展,服务“双碳”战略,提供了重要的参考依据。

本文致力于为总局地热新能源项目高质量发展提供智力安全保障,为总局探索和提炼新能源板块发展可复制、高效率、新盈利的发展模式,拓展总局在新能源、地热能板块的业务范围,同时增强总局在全国范围内的影响力。

一、成果背景

伴随着经济社会的不断发展、环境问题的日益严重,人们越来越意识到发展新能源、推动能源结构调整已经成为关系国家安全的头等大事之一。2020年,中国明确提出“碳中和碳达峰”目标(下称“双碳”目标),向世界庄严宣告我国持续推进产业结构和能源结构调整的发展战略。这是党中央经过深思熟虑后作出的重大决策,是事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体的伟大抉择。

不可否认,实现“双碳”目标是一场硬仗。2021年中央经济工作会议提出,“传统能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基础上”。因此,要下更大力气致力于构建清洁低碳安全高效的能源体系,控制化石能源总量,着力提高利用效能,实施可再生能源替代。

(一)全球能源危机下新能源替代传统能源的必然趋势

传统化石能源拥有巨大的储量和较低的成本,甚至一度被认为是用之不竭的。这三个原因不仅使得这些能源在第一次、第二次工业革命中得到广泛的应用,也使得它们在今后相当长一段时间内在人类经济社会发展中依然占据很重要的份额。

但是,随着人类生活和工业、商业活动对于能源的需求越来越大,传统能源的开采难度越来越高,易开采的煤矿、油田不断枯竭,以往看似无限的储量开始变得短缺,人们开始对化石能源的储量产生了忧虑。人们已经认识到:这些化石能源的储量不是无限的;即便有足够的储量,在枯竭之前,这些能源的开采成本也将越来越高——这就是所谓的能源枯竭问题。近年来,随着新兴经济体国家的快速发展,世界范围内的能源消耗也会变得越来越大。

同时,这些能源在使用时产生的二氧化碳不仅会造成气候变暖,而且很难避免产生粉尘、酸雨等污染。在许多发展中国家崛起后,能源消耗量大幅上升,污染的情形不再像过去那样遥远,已经影响到了每个人的生活,甚至生命。而二氧化碳的排放导致的温室效应和气候极端变化使得自然生态变得越来越脆弱,雾霾和酸雨直接威胁着人类的生存。所有的人都认识到,如果能源体系不进行变革,酸雨、雾霾等自然灾害将变得越来越频繁——巨大的污染不仅会给人类带来灾难性的影响,而且会使地球变得不适宜居住。所以,人们开始将目光转向新的、可再生的、清洁的能源,这是为了自身生存而不得不做出的明智选择。

但是,地热能产业的发展目前仍然比较低效。中国科学院汪集暘院士认为:“地热能产业应当完成由单一粗放的低效传统产业向高新产业的过渡,走上一条高质量发展之路。”而从目前的情形来看,“地热能产业的高质量发展模式”还仅是一种理念:对其内涵,还需要结合产业发展相关理论进行解析;对其框架,需要结合我国地热能产业的内在规律及地热能产业发展的国际经验进行拓展;对其策略,则需要结合地热能产业发展的具体情况及产业外部环境进行详细研究。

(二)我国对地热能产业发展的政策支持

2006年,《中华人民共和国可再生能源法》颁布并实施,这是官方首次强调优先推动地热能的发展,之后,又从应对气候变化、可再生能源发展、建筑节能、地源热泵系统的推广应用等方面颁布了相应的政策法规及条例,直接或间接地推动了我国地热产业的发展。

作为我国首个地热开发利用专项规划,2017年发布的《地热能开发利用“十三五”规划》提出:“十三五”时期,新增地热能供暖(制冷)面积11亿平方米,其中新增浅层地热能供暖(制冷)面积7亿平方米,新增水热型地热供暖面积4亿平方米;新增地热发电装机容量500兆瓦;到2020年,地热供暖(制冷)面积累计达到16亿平方米,地热发电装机容量约530兆瓦。

2021年4月,国家能源局发布的《关于促进地热能开发利用的若干意见(征求意见稿)》提出,到2025年,各地基本建立起完善规范的地热能开发利用管理流程,全国地热能开发利用信息统计体系和监测体系基本完善,地热能供暖(制冷)面积比2020年增加50%,在资源条件好的地区建设一批地热能发电示范项目;到2035年,地热能供暖(制冷)面积比2025年翻一番。在国家政策的积极引导和带动下,各省市相继颁布了一系列相关的地方性政策法规,内容以推进建筑节能和促进地源热泵的发展为主,对地热产业发展起到了积极推动作用。

(三)我国地热能发展的区位优势

我国的地热资源总储量较为丰富,地热资源的种类较多,分布较为广泛,但由于受到地层构造和水文条件的影响,总体分布并不均匀。我国的地热资源主要以低温地热资源为主,高温地热资源主要分布在藏南、川西和台湾等地区,中低温地热资源则主要分布在山地的断裂层和盆地当中。一般情况下,盆地当中的地热资源相比山地断脉来说更为丰富,总储量也更为丰富,具有较大的开发潜力。

我国地热资源的地热值分布较不均匀,一般情况下,西藏南部地区和台湾西部等地区地热值最高,其平均值能够达到150兆瓦/平方米,最高可达300兆瓦/平方米。至于干热岩,我国储量则比较丰富,约占世界干热岩储量的20%左右,主要分布于藏南、华北、东南、东北地区。

总体来看,我国的地热资源总量大,分布具有较为明显的规律性和地带性,东部地区、东部沿海、台湾和藏南等地区地热资源分布较多,而盆地地热资源主要分布在东部地区、琼雷盆地、松辽盆地和环鄂尔多斯断陷盆地等地区,山地断脉地热资源主要分布在东南沿海、台湾、藏南、川西、滇西和胶辽半岛等地区。

(四)我国地热能产业发展的现状

总体上看,我国地热能产业的发展处于蓬勃发展而又不乏风险与变数的状态,市场前景十分广阔。但是,我国地热能产业的整体发展情况与资源赋存情况还很不匹配,与地热强国相比尚存在较大差距。主要问题有以下几个方面:

一是资源勘测的系统性不足。在能源资源领域,勘测评价是开发利用和产业化发展的前提,地热资源的勘探和开发具有高投入、高风险、知识密集的特点。截至目前,我国仅开展过两次全国性的地热能资源评价,研究基础较为薄弱。

二是发展模式的科学性有待提高。虽然我国在地热能产业发展中探索出了“雄安模式”等符合国情、社情特点及区域特色的模式,但从总体上看,其科学性仍存在不足和薄弱之处,如政策扶持不充分,产业整体发展存在的不协调、粗放式开发利用现象没有得到合理管控,产业管理机制缺位,化解风险机制与相关社会保障制度不健全,等等。

三是技术发展不均衡。地热能产业内部缺乏统一的技术规范和标准是制约整个产业发展的重要因素。

四是人力资源储备与产业发展匹配性不足。与其他资源领域相比,地热人才队伍建设和发展水平存在明显滞后,对整个产业的发展构成了一定阻碍。

五是资本运作能力不强。地热能产业发展虽然享受到了政策的红利,但在市场和业务同步增长的情况下,也不得不面临资本的压力,主要问题有银行贷款门槛高、项目开发融资成本高、因资本回收周期较长而造成沉重的财务成本等。因此,在看到成绩的同时,也要关注、研究这一领域存在的问题、矛盾和不足,才能提出更具针对性和可操作性的地热能产业高质量发展模式。

二、研究过程

中煤矿业课题组立足总局地热能产业发展成就和中煤矿业地热能板块开发建设实际,在现有技术和管理团队基础上,重点聘请了中国科学院赵鹏大院士、汪集暘院士、原国土资源部(现自然资源部)原党组成员汪民副部长以及包括成都理工大学地热能开发中心在内的诸多专家、学者、团体参与课题研究,通过翻阅大量研究文献和专著、论文,深刻把握国内地热能产业发展历史,同时充分借鉴国际经验,从学术和实践两个方面对我国地热能产业基础理论以及发展的现状、模式、实例、愿景等进行科学分析和系统研究,同时选取中石化绿源、河南万江、中煤任远三家具有代表性的公司及其地热开发利用项目与实施办法进行了总结探索,提出地热能产业要由单一要素研究向环境、资源、政策、资本等多要素综合研究转变。

宏观上,本课题组从“双碳”发展战略出发,对地热能发展历程、发展状况、业务板块及技术特色等做了深入分析和阐述,全面总结、归纳了地热开发的历程以及经验教训;微观上,本课题组立足企业角度,更清晰地描绘了地热能产业发展的内在规律、经营模式、管理策略和发展前景。

(一)国有新能源企业及其地热能开发项目:以中石化绿源公司为例

1.企业基本情况

中石化绿源地热能开发有限公司于2006年成立于河北省雄安新区,是中国石化集团新星石油有限责任公司与冰岛极地绿色能源公司投资组建的以地热资源开发利用为主的中、冰合资企业,主要业务为地热能集中供热(制冷)、节能技术服务、余热利用,是目前国内规模最大的地热能开发专业公司之一。

2.企业发展优势

(1)合资发展模式出硕果。绿源公司成立以来,得到中、冰两国领导人、国家有关部委、中国石化集团以及地方政府等方面的高度重视。合作双方充分发挥各自优势,不仅促进了公司的快速发展,打造了中、冰合资合作的典范,提升了公司的影响力,还为推动中国地热产业发展奠定了人才基础,为全球地热产业发展贡献了力量。

(2)创新资源勘探出成果。绿源公司成立以来,坚持“资源先行”的理念,积极引进地热强国冰岛的先进技术,并在其基础上进行自主创新,加强勘探水平,获得了一批重要的勘探成果,取得了包括牛驼镇地热田(雄县、容城、霸州)、辛集地热田、菏泽地热田等一大批优质资源和市场,其中不乏温度超100℃、水量超100立方米/时的优质“双百”井。

(3)规模效益成果突出。绿源公司地热开发区域已遍布北京、天津、河北、山东等省市,与国内40余个市(县、区)签订了战略合作协议。目前,绿源公司已建成换热站502座,地热井600余口,实现总供暖面积4500万平方米,年可替代标准煤61万吨,减排二氧化碳163万吨,减排二氧化硫1.4万吨。绿源公司在碳资产开发方面走在了行业前列,并开创性地开发了全球第一个地热供暖CDM(清洁发展机制)方案,量化了地热供暖的减排效果,为我国实现“碳达峰碳中和”目标做出了贡献。

3.企业代表性项目:“雄县模式”(雄安新区地热供暖示范项目)

绿源公司与河北省雄县人民政府携手合作,成功打造了政企合作、市场运作、统一开发、技术先进、环境保护、人民受益的“雄县模式”。目前,雄县地热供暖能力已达近600万平方米,占全县集中供暖面积的95%以上。根据估算,地热供暖可以节省6元/平方米的费用,每年可以为当地群众减少2862万元的供暖支出。雄县城区已基本实现二氧化碳、二氧化硫、粉尘“零排放”,成为全国第一个“无烟城”,可替代标准煤12万吨/年,减排二氧化碳28万吨/年。“雄县模式”得到国家能源局和业界的广泛认同,已成为我国地热能产业的发展亮点之一。

4.“雄县模式”经验总结

(1)政企协作,创造双赢。在合作方面,雄县政府和绿源公司签署了排他性的战略合作协议,实现了“整体规划、保护资源、科学开发”的目标。当地政府在政策层面的大力支持与企业技术开发应用得到了有机统一,也充分反映了可持续发展的理念。

(2)开发绿色地热资源,提升群众生活品质。通过地热资源的高效开发利用,减排节能真正实现“落地”,生态环境得到有效改善,群众生活品质也得到了充分提高。

(3)产业良性发展。雄县政府和绿源公司均展现出了长远的大局观念,敢于在开发地热水供暖这种初始投资大、回报期长、微利性和社会公益性明显的产业上进行深度投入,实现了产业的良性发展。

(4)国家政府引导社会资本高效参与地方产业经济发展。“雄县模式”中,国家行政及资源引导社会资本的特点非常突出。以公共服务和生态投资为切入点,政策引导下的社会资本在地方产业经济上进行精耕细作,避免了民营资本“野蛮生长”的诸多弊端。

(5)技术创新。绿源公司一直致力于地热领域的技术创新,资源评价、节能集输、地热换热、梯级利用、智能监测、尾水回灌和综合利用等技术的研发利用是“雄县模式”的一大亮点。

(6)充分发扬“大庆精神”和“三光荣”精神,艰苦奋斗,以造福群众为己任,在短短3个月内实现了当年进驻、当年建成、当年供热,同时确保了工程质量和供暖质量,得到了当地政府和群众的高度赞扬。

通过以上分析,可以将“雄县模式”的特点总结为政策驱动和政企合作两个方面。一方面,“雄县模式”之所以能够具有重大的影响力,很大程度上在于当地政府的高度重视,其不仅在政策资源方面予以大量投入,在配套制度建设方面也同样不遗余力,表现突出。随着雄安新区建设步伐的加快,“雄县模式”的意义将会更加深远。另一方面,绿源公司在开拓市场的同时,积极承担企业的社会责任,探索出了一条创新型产业振兴之路,为国家新能源战略的实施贡献了自己的力量,有力地促进了当地地热能产业的发展。

(二)民营新能源企业及其地热能开发项目:以河南万江集团为例

1.企业基本情况

河南万江新能源集团有限公司(下称万江集团)于2008年成立于河南省郑州市,企业致力于新能源综合开发利用,专注于城市清洁能源地热能综合利用的投资、建设、运营,潜心于清洁能源供热技术的研发,是中原地区最具核心竞争力的科技型清洁能源供热民营企业之一。

2.企业发展优势

(1)公司技术优势明显。万江集团与中国科学院汪集暘院士团队合作,成立了河南省唯一的地热研究院士工作站。2018年,汪集暘院士及万江集团技术团队被郑州市人民政府评为“顶尖人才”和“顶尖人才团队”,为万江集团持续的技术提升和技术领先提供了坚实的保障。

万江集团在全国首创“依灌定采,一采两灌”的砂岩地热开发模式,项目实现100%同层回灌,取热不取水,实现了地热集中供暖行业革命性的突破;创新应用“地热+”模式为城市提供清洁热源,获得了包括“双模云控技术”在内的专利技术123项。2017年,万江集团被认定为国家高新技术企业。

2021年4月21日,在万江集团的积极推动下,国家地热中心河南分中心和河南省清洁能源供热协会成立,对该企业在河南省推广地热项目提供了重要技术保障。

(2)社会效益突出。万江集团中深层地热供暖项目采用的技术主要包括地热资源勘探、同层回灌、回灌加压、地热资源动态监测等。据测算,采用地热能为城区居民供暖,每10000平方米供暖面积,每年可节约164.5吨标准煤,减少二氧化碳排放431吨,减少二氧化硫排放1.4吨,减少氮氧化物排放1.22吨,减少烟尘等固体颗粒物排放1.15吨。

3.企业代表性项目:“陕州模式”(三门峡地区地热集中供暖项目示范区)

河南省三门峡地区地热资源丰富,万江集团充分利用浅层地热能资源,在三门峡陕州区进行供暖项目运营。运营多年来,实现地热能供暖面积230万平方米,用户室内采暖温度普遍在22℃以上,被行业专家称为利用地热资源解决城市供暖的“陕州模式”,也是河南省首个地热集中供暖项目示范区。

“陕州模式”完善了城市集中供热配套设施建设,增强了城市综合承载能力,提高了居民的生活品质和幸福指数。地热集中供暖项目不仅解决了冬季供暖问题,同时也可为各地建设绿色、低碳、无烟城市提供强有力支撑。与常规的燃煤锅炉供暖方式相比,“陕州模式”每年可以减少66384吨标准煤,减少燃煤费用3469.2万元。同时,减少18178吨二氧化碳、589.76吨二氧化硫、989.6吨氮氧化物、747.3吨烟尘排放量,节约247.6万元左右的环境治理费。

4.“陕州模式”的经验总结

(1)技术导向。从发展伊始,万江集团就高度重视技术因素的价值,在地热供暖方面进行了持续创新,形成了系列化的技术体系,为公司的长期可持续发展奠定了良好的基础。

(2)市场攻坚。万江集团坚持以地热能产业为主导,致力于居民采暖专业化运营,有力保障了“陕州模式”在本地区的快速复制。

(3)建投一体化。在PPP模式的基础上,万江集团做到了建设、投入、管理的一体化,不仅在地热能产业市场上占据了一席之地,也为当地政府和当地居民创造了可观的综合效益。

与“雄县模式”相比,“陕州模式”更多地体现了民营企业在地热能领域的探索:由当地政府提供平台,万江集团利用资金、技术、团队、服务等方面的优势,实现了项目规划、设计、投资、建设、运营、管理的一体化。在此基础上,政府公共产品和服务供给能力得到提升,企业获得了利润和发展机会,群众享受到了实惠,实现了政、企、民“多方共赢”的局面。

(三)混合所有制新能源企业及其地热能开发项目:以中煤任远公司为例

1.企业基本情况

中煤任远(陕西)新能源科技有限公司(下称中煤任远公司)是中国煤炭地质总局控股的三级子公司,是中国煤炭地质总局中煤矿业集团有限公司新能源板块的核心企业。中煤任远公司在新能源地热能方面拥有全国领先的中深层地热水采灌技术、中深层地热井下换热技术、浅层地温能利用技术、高效冷凝锅炉技术,在浅层低温能及中深层地热资源的开发利用、物探、咨询、投资、建设、运营管理等方面具有较强竞争力,在综合能源站施工,水晶钻探、勘察,地热井施工、地埋管施工、热物性测试、室内末端安装等领域具有丰富的项目经验,业务范围覆盖地热资源勘查、地热资源评价、中深层地热钻井、地热及浅层地温能供暖/制冷、能源站的设计施工和运营、地热开发利用技术研发、合同能源管理、制冷设备的销售及安装等多个方面。

2.企业发展优势

(1)地热资源勘查与评价技术能力强。中煤任远公司以地热开发项目区为评价对象,开展必要的区域地热地质调查、地热地球化学调查、地热地球物理勘查等技术手段,结合地热项目的探采结合井、热储工程、动态监测与评价等工作,建立热储模型,研究分析地热资源可开发利用的地区及合理的开发利用深度,开展热储参数评价工作。

这方面的优势主要体现在:①为地热开发利用方案调整和提高地热项目的管理水平提供依据;②减少地热开发风险,取得地热资源开发利用最大的社会经济效益和环境效益;③最大限度地保持地热资源的可持续利用。

(2)安装设计能力强。中煤任远公司利用高效的热交换系统,提取矿井的涌水、乏风等余热,利用热泵机组,为矿山企业提供冬季供暖、井口保温及夏季制冷等的热源与冷源,彻底取代矿山企业现有的燃煤、电力或燃气锅炉及传统空调,比传统燃煤锅炉与空调节能50%以上,节能减排,利国利民。

这方面的优势主要体现在:①热效率高、冷热输送热容大、换热强度高、冷热损失小,换热系统效率高;②系统节能、环保,系统COP高,无二氧化碳排放,具有节能、环保的效果;③热源稳定,在矿井生产过程中,矿井水温和回风温度受地热作用,温度越来越高,且一年四季保持恒定;④系统简洁,技术成熟,可靠性高,热泵机组较为成熟,自动控制系统较完善,机组整体性好,系统简洁,系统设计安装好后安全可靠。

(3)高效冷凝锅炉应用水平高。中煤任远公司创造性地利用了冷凝锅炉,以达到提高锅炉热效率的目的。

这方面的优势主要体现在:①安全可靠:天然气和空气耦合在一起,有空气,也有天然气,模块化设计,互为备用,不需备用容量;②安静环保,超低排放:氮氧化物排放低于25毫克/立方米,二氧化碳减排超30%,超低噪声,即使与锅炉为邻,仍能安然入睡;③高效节能:百万热效率高达107%,可单独使用,也可作为备用热源;④便捷,易于安装:冷凝锅炉易于安装,可整机出货或者组件出货,现场安装。

3.企业代表性项目:“咸阳模式”(关中地区“地热+”中深层地埋管供热项目)

咸阳文彩舫项目位于陕西省咸阳市,由中煤任远公司实施运营。该项目已获得“陕西省工业节能环保专项资金奖励”,被评为“陕西省发展改革委清洁能源示范项目”。项目采用“中深层地埋管换热系统+热力尾水二次利用系统”供暖。在2020年,对该项目进行无人值守、智慧运行升级改造后,运行成本降低超过30%,节能效果显著,是陕西省清洁能源利用的又一典型项目。

4.“咸阳模式”的经验总结

(1)央企和地方国有企业合作,充分利用央企的品牌优势和地方国企的资源优势进行项目合作。

(2)专业技术团队从项目立项阶段开始对项目进行全程服务,人员相对稳定,可确保项目的高效稳定运行。

(3)重视科研创新和专利研发申请,以新技术、新材料、新设备等提升了企业科技攻关能力,提高了企业核心竞争力,从而保障项目成果顺利完成。

与“雄县模式”“陕州模式”相比,“咸阳模式”充分利用了混合所有制企业的优势,发挥了国有经济的控制力、带动力和影响力,改善了企业的生产经营状况,进一步提高了企业和资本的运作效率。此外,新技术、新设备的运用使得该项目在节能减排方面具备突出优势。

三、研究成果

“地热能产业的高质量发展模式”的概念一经推出,对完善地热能产业发展理论起到了一定支撑作用,一系列研究成果也为总局和中煤矿业地热能产业经营管理提供了重要参考。

(1)研究出版了《新能源地热能产业高质量发展研究》专著。该专著借鉴了国际国内多方经验,结合产业发展、公共管理等方面的理论成果,从多个维度出发,对地热能产业的高质量发展模式进行了深入分析和探讨,进一步丰富了地热能产业发展的内容。

从理论层面上,该专著的研究有利于充实新能源产业发展的理论,其提出的“地热能产业的高质量发展模式”概念及对相关管理体系的认识,对于完善地热能产业发展理论能够起到一定的支撑作用。

从实践层面来看,该专著的研究亦能为地热能产业的发展提供管理策略层面的参考。

总的来说,该专著从地热能产业研究背景和研究意义入手,重点探索了地热能产业的基础理论、国内国外地热能产业的发展现状,我国地热能产业发展的现有模式和若干新类型,并辅以对国内几家地热能产业的代表性企业及其项目模式的讨论,尤其是全面总结了中煤任远公司实施完成的陕西咸阳文彩舫项目,总结了地热能产业发展的优秀案例,描绘了地热新能源产业美好的发展前景。

(2)研究发表了《构建地热能产业高质量发展模式的基本逻辑框架》论文(发表于《化工矿产地质》,2021年9月,总第43卷,第3期)。该论文以充分释放地热能的产业潜能为编写目的,以地热能产业高质量发展为编写指引,对地热能产业的整体模式进行了深层反思和科学重构。本文从构建地热能产业高质量发展模式的应然性、实然性和实现性三个维度进行了深入研究,提出了构建我国地热能产业高质量发展基本模式的工作方向和具体思路。最终总结:在新常态背景下,应当以高质量发展为指引,推进地热能产业快速发展,充分释放地热能产业潜能,为产业发展和企业发展注入新的活力。

(3)成功申请了两项地热井设备的实用新型专利。这有助于增强中煤矿业推进地热能产业发展的信心,提高公司发展的核心竞争力和技术优势,为中煤矿业今后在地热能产业的进一步发展打下了良好的基础。

(4)本课题组通过对财政税收融资、债务融资、股权融资、项目融资等融资方式的研究论证,创造性地提出了地热能产业发展基金这一融资方式,从实践操作的角度吸收和涵盖了其他融资方式,并对地热能产业发展基金的设立、日常管理、风险管控及退出等全过程作出了详细的阐释,加深了对地热能产业发展基金的把握,为相关各方的决策提供了有益的参考。总体来看,在此基础上,基本形成了一种可推广的地热能产业融资新渠道。

(5)打造出了可推广、可复制的“咸阳模式”。中煤矿业所属中煤任远公司作为总局控股的三级公司,始终专注于新能源板块开发利用与建设,其打造的咸阳文彩舫项目已获得“陕西省工业节能环保专项资金奖励”,被评为“陕西省发展改革委清洁能源示范项目”,成为陕西省清洁能源利用的又一典型项目。

四、收获与意义

本课题组始终立足总局投身能源结构性调整、大力发展低碳清洁能源的实际,依托中煤矿业多年深耕地热能产业的人才和技术优势,结合产业发展、公共管理、产融结合等方面的理论成果,从多个维度对地热能高质量发展模式进行了深入探讨和分析,形成了较为丰富、全面、实际的研究成果,为地热能技术手段、管理模式、经营方略等的创新提供了参考,为推动总局地热能产业发展提供了重要理论依据,为中煤矿业推进地热产业高质量发展奠定了基础。

(一)全面系统了解掌握了我国地热能资源分布及相关产业发展状况

本课题组通过查阅资料、深入一线等方式,全面掌握了我国地热能资源的分布状况,以及分布位置、埋藏深度、温度和赋存状态等标准,将我国地热能资源分成了四大类,即浅层地热能资源、水热型地热能资源、干热岩、岩浆型地热能资源,较为全面地总结了我国地热能的特点。

本课题组梳理了我国地热能产业的发展情况,将我国地热能的开发利用分为三个主要阶段:

(1)1971—2003年,起步阶段。在这一阶段,地热能的开发利用初步得到了能源界的重视,出现了个别区域的分散开发,对地热能资源的勘测评价工作也逐步开展。但在这一时期,地热能的开发利用还没有形成规模。从统计数据来看,商品化的地热能源在终端消费中所占的比重基本为零,相关技术尚处于初级研发阶段。

(2)2004—2016年,成长阶段。在这一阶段,地热能的开发利用呈现出规模化、专业化的特点,产能逐步释放,出现了一批代表性企业。在相关产业政策的推动下,地热能产业发展迅速加快,出现了一系列质的变化:开发利用的范围实现了不同层次的拓展,设备逐步完成从小型向大中型、从粗糙型向专业型的过渡,技术研发成果市场化、产业化的步伐不断加快。在这一时期,我国迅速成长为全球地热直接利用量最大的国家。

(3)2017年至今,逐步成熟阶段。在这一时期,以《地热能开发利用“十三五”规划》为标志,政府出台了一系列地热能开发的纲领性文件,地热能产业的发展进入到国家战略层面,产业发展走向正轨,产业规模快速提升,出现了多种运营模式。

但是,从目前我国地热能资源开发利用的整体情况来看,这一产业的发展还是刚刚起步。在新能源乃至整体的能源结构中,地热能还是一种“小众型能源”,具备长远的发展前景。

(二)提出了我国地热能产业高质量发展的模式构想

本课题组对我国地热能产业发展的现有模式进行了分析,对国外地热能产业发展的现状及经验教训进行了总结反思,提出了我国地热能产业高质量发展模式:在我国经济新常态下,地热能产业应坚持创新驱动型发展、协调可持续性型发展、绿色生态型发展、高效率型发展、有效供给型发展、中高端结构型发展、开放包容型发展、为民共享型发展的有机统一,政府部门作为政策供给者、地热能企业作为价值创造者、金融机构作为资本供给者、高校及科研院所作为理论和人才支撑者优势互补的一种科学产业发展模式。

1.高质量发展是创新驱动型发展

科学技术是第一生产力,创新是引领地热能产业发展的第一动力。提升科技创新能力不仅是我国未来国民经济发展的动能之所系,更是推动地热能产业高质量发展的关键所在。构建我国地热能产业高质量发展,首先要强调创新驱动。加快科技创新步伐是提高地热能产业竞争力的一个重要方面,推动地热能产业高质量发展要以创新为突出导向,加大科技研发力度,着眼于解决瓶颈问题和核心问题,通过勘察技术促进高质量发展,通过开发技术落实高质量发展,通过智能信息化技术提升高质量发展,通过标准化技术体系规范高质量发展,通过连接供需的地热能智慧管网系统打造智能地热供能系统,打造推进地热高质量发展的科技引擎。

2.高质量发展是协调可持续型发展

地热能产业的盲目扩张与粗放式的高速增长是不可取的,其所带来的生态环境和资源浪费的代价也是不可承受的。要实现高质量发展,就必须遵守客观规律,坚守科学发展理念,量力而行,保证地热能产业协调可持续增长。只有认识到这一规律之后,人们才可以对产业发展节奏进行适当的控制,从而人为地延长产业存续的时间。地热能产业高质量发展模式的构建也需要考虑这一问题,尽可能地采取各种有效手段延长产业存续与发展的时间,实现协调、可持续的增长。

3.高质量发展是绿色生态型发展

推动我国地热能产业以生态资源资产的存续和自然发展为前提的经济增长方式进行高质量发展,正是习近平总书记提出的“绿水青山就是金山银山”理念在经济发展方面的微观投射。地热能产业高质量发展模式的构建应当突出绿色生态意识,坚持以周密保护水资源与生态环境为前提,确保不产生地质灾害、不浪费地热资源、不污染水质、不破坏周边地区生态平衡。除了严格的政策法律法规的硬性约束外,还应当通过绿色金融进行引导,政府应尽快设立地热能产业发展专项基金,将地热发电、地热供暖等地热开发利用纳入可再生能源发展专项基金补贴范围,扶持资源勘查、技术攻关、先进示范、信息平台等。同时,引导、鼓励社会资本设立产业投资基金等,引领地热能产业绿色生态型发展。

4.高质量发展是高效率型发展

在以往的产业经济发展过程中,良好的改革开放政策、快速的大规模城镇化、无可比拟的人口红利所形成的驱动力起到了重要作用。近几年来,受国际、国内多重因素的影响,我国经济面临沉重的下行压力,许多产业都出现了增长率下降的趋势。但是,这并非经济新常态的必然产物。正如我国著名经济学家吴敬琏所说:“高效率支撑的中低速增长才是真正的新常态。”因此,新常态背景下的地热能产业高质量发展模式应该以效率为导向,实现规模及利润、社会效益与生态环境效益等不同层面的高效率增长。

5.高质量发展是有效供给型发展

我国的改革开放事业取得了辉煌的成绩,但是在发展过程中,也出现了能源资源约束严重、生态环境形势严峻等问题。在新形势下,推动能源结构向纵深方向进行优化调整,加大有效供给,为生态资源的保护和可持续性发展奠定基础,已经成为非常紧迫的任务。地热能是稳定可靠的本土能源,有着极为丰富的资源赋存和巨大的开发潜力。地热能产业发展过程中,应当顺应能源领域供给侧改革的趋势,通过制度设计、技术、人力、资本、创新等要素的投入,推动能源的有效供给及高效供给。

地热能产业的高质量发展不能局限于地热能的开发利用,更要加强供给侧结构性改革,以生产端、供给侧为突破口,通过供给结构的持续优化调整,为地热能产业高质量发展创造更好条件、探索更佳路径。投资有回报、产品有市场、企业有利润、员工有收入、政府有税收、环境有改善,才是理想的发展。有效供给是地热能产业高质量发展的本质特征,也是更高效率、更好效益、更实效果的发展。通过地热能的全面开发利用,能够优化能源领域的产业结构和投资结构,为人民群众提供更优质的能源类产品和服务,交易成本也将持续改善。借助于地热能产业的发展,能源领域的各种生产要素能够得到更充分的开发利用,从而实现能源类产品和服务的高效流通和开放共享。

6.高质量发展是中高端结构型发展

产业发展的国际经验表明,经济结构的高技术化和知识化才是产业结构调整的核心所在。《地热能开发利用“十三五”规划》就地热能资源的开发利用提出了“清洁高效、持续可靠;政策驱动、市场推动;因地制宜、有序发展”等原则。从中可以看出,这本质上是一种系统集成型发展,也是一种高端结构型发展,需要我们从以下几个方面着力:

一是站在国际地热能产业发展的整体高度来进行制度设计、政策供给、技术研发及产品和服务提升。

二是要面向地热能产业链来进行产业内部的结构优化。以战略性和全局性为原则,以“巩固、增强、提升、畅通”为方针,支持不同区域、不同经营重点的地热能企业进行产业协同发展与技术合作公关,实现整个产业链水平的发展进步。

三是面向微观意义上的企业进行培育扶持。一方面要发挥行业龙头作用,扶持出一批技术过硬、资金雄厚的大型地热能企业集团;另一方面,要在地热能产业内部培育一批以“专精特新”为特色的中小型地热能企业。

四是在地热能产业中高端结构增长的过程中,有必要发挥中石化等大型央企国企的示范带头作用,在产业链上的高附加值环节取得重大突破,从而实现以地热能产业重点工程为龙头,不断向地热能产业发展水平相对落后的地区进行辐射的目标。

7.高质量发展是开放包容型发展

当前,世界经济正处于深度调整的过程中,国际贸易领域的单边主义与保护主义均有所抬头,多边主义和自由贸易体制受到了巨大冲击。正因为如此,在地热能产业高质量发展模式的构建中,应当积极参与国际分工。地热能产业发展模式的完善,不仅要立足国内现实,更要站在国际市场的高度进行积极赶超,争取尽快形成技术出口、方案出口的市场能力。这就要求地热学界和产业界在思路上共鸣、在行动上团结,积极整合各单位、各企业的人力物力财力资源,通过产学研优势的发挥实现跨越式发展。

8.高质量发展是为民共享型发展

地热能产业高质量发展的根本目标是满足全体人民对美好生活的向往,为民共享是地热能高质量发展的根本目的。地热能产业的发展必须更加突出以人民为中心、切实让人民共享发展成果、更好地满足人民对美好生活的需要。由此,应当加大对地热能行业的财政扶持力度,对新建的地热能项目给予一定比例的投资补贴;加大税收优惠力度,例如对“取热不取水”的地热项目免征水资源税等相关税目;为地热供暖企业以及相关设备和材料制造企业落实增值税、企业所得税等相关优惠政策等。

(三)总结了原有的地热能产业发展融资模式,并在此基础上提出了地热能产业发展基金新模式

本课题组通过对地热能产业高质量发展的研究得出,产业发展背后金融支持的动力是重中之重。十九大报告指出,资本市场的要素配置效率最重要,而且最高。同时,十九大报告也提到,金融服务实体经济的关键在于提高直接融资的比重,促进多层次资本市场健康发展。在地热能产业发展过程中,资本能够推动整个系统的发展,也能够有效促进各要素之间的良性互动。融资方式的选择,是地热能产业发展的一个关键。本课题组通过对地热能产业融资机制的分析得出,目前我国地热能产业发展的金融支持程度较为滞后,政府、银行及其他金融机构、社会中介等方面的参与程度不一,金融领域的供给侧结构性改革仍有待推进,金融支持的力度仍显不足。

因此,本课题组认为,结合我国地热能产业内部企业融资存在的问题,通过借鉴西方发达国家发展地热能产业的经验,突破地热能产业融资的瓶颈需要从以下方面入手:

一是要建立科学的发展方略。我国地热能产业的政策环境日益向好,但政府对地热能产业的政策导向主要体现在发展目标的制定及宏观的管理制度上,具体的发展策略则更多地依靠市场的自我演进。在地热能产业内部,投资冲动和发展盲目的现象时有发生。考虑到严格的信贷管理体制,地热能项目要想获得金融机构的认同,还需要具备一系列科学的发展方略。

二是要形成有针对性的政府主导。从发达国家发展地热能产业的经验表明,政府对技术研发的投入在GDP中所占的比例通常会维持在3%~6%的范围内。相比之下,我国在投资理念、能力、管理和机制上还存在一定程度的不足。就地热能产业融资问题而言,我国政府应当予以高度重视,不断从顶层制度设计层面形成针对性的政府主导力量。

三是要建立发达的产业投资体系。政府要发展包括股票、债券、期货、产权和其他金融衍生品的资本市场,吸引带动民间资本、国际资本参与到风险投资中来,构建立体化的产业投资管理体系,推动地热能产业实现可持续发展与内部的结构优化升级。

四是要引入和推广多元化的金融工具。在产业成长的不同阶段,企业对资金的数量以及具体的融资方式都有不同的需求。要降低地热领域的资金错配风险,就需要有多层次的、多元化的金融市场及融资产品与之配套。

五是要建立宽敞的资金流动通道。在产业融资问题上,人们对资金的融入较为关注。但是,资金及其风险的流动通道也非常关键。就地热能产业的融资而言,不仅要加强资金“入口”的建设,也要为之设计合理的“出口”,从而形成一个完整的产业资金循环体系。

基于此,本课题组结合我国社会转型期的特殊国情,提出了地热能产业发展基金这一新的投融资模式。从实践操作的角度来看,地热能产业发展基金这一融资方式可以涵盖和容纳其他各种融资方式。因此,地热能产业发展基金有着独特的重要性。

随着金融体制改革步伐的深入,以产业投资基金为代表的金融产品对各项产业乃至国民经济的发展都将起到越来越重要的作用。

首先,地热能产业发展模式的完善需要准确把握政策机遇。清洁能源行业是国家着力发展的战略新兴产业的一部分,宏观政策及地方政府都对这一领域给予了相当程度的优惠政策支持。在中国特色社会主义市场经济体制的背景下,地热能产业的政策环境、产业配套和区域发展政策都极为有利。在多重利好的窗口期和风口期,地热从业人员应当准确抓住时代机遇,对相关的产业政策,要正确理解、吃深吃透,在政策许可的框架下展开高效的资本运作和运营管理,在实现自身规模发展壮大的同时,和政府一起共同促进国民经济的增长,创造企业和政府的双赢局面。

其次,地热能产业发展模式的完善需要以资本运作为纽带。传统的产业发展及企业运营都以资源优势发挥、营业收入及利润增长为着眼点。但在当下及未来的一段时期内,资本运作在各项产业中的参与程度和渗透程度都将显著增加。在完善地热能产业发展模式的过程中,需要以资本运作为纽带,发挥资本在资源配置中的独特作用,利用资本的力量来推动地热企业迅速扩大规模和复制成功经验。

再次,地热能产业发展模式的完善需要发挥融资的规模效应。根据产业经济学的有关理论,产业在空间中的聚集会形成集群效应。由于规模经济的作用,产业集群的系统功能会大于单打独斗状态的企业功能之和。以地热能产业发展基金为平台,可以将相关企业撮合成一个整体。通过发挥融资规模效应,分散的中小地热企业可以解决资信不足、担保手段单一等融资瓶颈。这有助于进一步降低融资成本,提高融资效率。

最后,地热能产业发展模式的完善需要有效开展产业规制。“政府”和“市场”都有自身的内在缺陷。在地热能产业演进过程中,总会出现各种各样的不利因素,这就需要政府规制、社会规制和行业自律规制来对其进行限制、约束和规范。在地热能产业发展基金的运行过程中,同样需要进行严格的监督管控:一是严格外部监督,整合产业管理及金融监管方面的行政力量,成立产业发展基金管理委员会,对其进行严格的外部监督;二是加强信息披露,定期出具运营报告,确保地热能产业发展基金的有效性和安全性。

近年来,我国地热能产业发展态势良好,吸引了各种资本的青睐。但是,地热能产业发展模式还不完善,产业规模和结构都需要提升。引入地热能产业发展基金,微观上可以帮助地热企业快速形成规模优势、提升管理水平,宏观上则有助于推动地热能产业的系统性发展。

(四)有利于推动总局地热能产业发展,进一步完善产业布局

本课题组提出的地热能产业发展基金这一新的投融资模式,从设计、募集、投入、激励、风险管控、退出等各个方面全方位出发,探讨了地热能产业发展基金的管理策略,形成了一套成熟的、可供应用的理论体系。总体上看,这一新模式具有可复制性、可操作性强的特点,为总局发展地热能产业提供了一种新思路和新模式。

在总局召开的上半年经济运行分析会上,马刚局长指出:要毫不动摇坚定发展信心,充分认识抢抓“大地质”发展机遇的必要性。今年来,受经济周期和产业调整等方面因素的影响,传统地质勘察投入连续10年持续大幅下滑,整体呈现市场不景气现象。但自去年以来,地勘市场悄然出现了转变。从自然资源部发布的《2021年全国地质勘查通报》来看,2021年,全国非油气地勘投入资金同比增长7.5%,实现10年来的首次正增长。这一方面说明地勘市场正在逐步复苏,另一方面也说明地勘市场的重心正在更多地向新能源板块倾斜。这给予了我们大力发展地热能产业的信心和动力,从而推动总局工作健康、可持续、高质量发展。

当前,我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段。能源是国民经济和社会发展的重要物质基础,经济的高质量发展离不开能源的转型升级。能源转型的关键在于供给侧结构性改革,并站在提升整个产业的高度优化发展方向、转换发展模式。总局在这一经济发展的大环境下,必将面临产业升级和转型发展的新课题。本课题组提出的“地热能产业高质量发展模式”的概念及对相关管理体系的补充,丰富了总局在地热能产业领域的研究成果,对于完善总局的产业布局能够起到一定的支撑作用,有助于促进总局进一步转型升级。

五、结语

能源是国民经济和社会发展的重要物质基础,经济的高质量发展离不开能源的转型升级。2020年9月22日,习近平总书记在第七十五届联合国大会上作出“中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取到2060年前实现碳中和”的重大宣示。站在“两个一百年”的历史交汇点,面对碳中和、碳达峰新要求,加强新能源产业研究、加快能源产业结构调整,提高新能源利用效率与规模势在必行。

地热能作为一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源,越来越被新能源产业界高度关注重视并加快建设开发运用。未来,地热能在能源结构调整、应对气候变化、大气污染治理中将发挥更加积极的作用,成为更具竞争力的新能源。我们要在充分了解地热能发展历史背景的前提下,进一步深刻把握我国地热能开发利用过程中的一些新情况、新问题、新经验和新趋势,充分结合总局和中煤矿业地热能建设实际,拓宽和延伸地热能产业内涵含量、技术含量、产业模式、市场前景等,加快技术攻关和产业布局,逐步构建起一项经济效益突出、技术含量高、惠民范围广、国际竞争力强的新能源事业,打造中煤地热能产业建设品牌影响力,为推动能源结构调整、实现绿色低碳发展贡献中煤力量。

成果创造单位:中煤矿业集团有限公司

成果主要创造人:冯 帆

成果创造人:过广华 姚彤宝 赵 玉 郭彦平 柏祖国

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