2022年地熱能行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢分析

1、2022年地熱能行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢分析1、 地熱能儲量巨大，是一種重要的可再生能源壓縮機地球內(nèi)部蘊藏著巨大的能量。由于地球表面持續(xù)受到太陽輻射以及地 球內(nèi)部不斷進行著放射性元素的衰變，地球內(nèi)部在不斷產(chǎn)生熱能。地球內(nèi)部 溫度很高，并且離地心越近，溫度越高，平均深度增加 100 米，地層溫度升 高 2.5，地心溫度接近 7000。地球內(nèi)部的能量由地球形成之初和放射性元素衰變構成，分別占有 20%和 80%，熱能從溫度高的地核傳導到地面，因 此離地心越近的地方能量密度越大，并且地球內(nèi)部的熱量會將地殼中的地下 水加熱，使得熱水和蒸汽滲透出地面，從而形成了從美國黃石公園到我國西 藏羊八井等地壯觀的地

2、熱噴涌奇觀。每年從地球內(nèi)部傳到地面的熱能相當于 100W（1W=1000 萬億 W=1015 W），折合 100 萬億度電，是 2010 年 全球耗電量 18.466 萬億度的 5 倍以上。地熱能是一種重要的清潔可再生能源。地熱能是一種存在于地球內(nèi)部巖土 體、流體和巖漿體中，并且可以被人類開發(fā)利用的熱能，其根本來源是地球 的熔融巖漿和放射性元素衰變時發(fā)出的熱量。地熱能可以引發(fā)火山爆發(fā)以及 地震，能量巨大。地熱能是一種可再生能源，并且不會導致大氣污染，具有 儲量大、分布廣、綠色低碳、穩(wěn)定可靠等特點。根據(jù)美國地熱能協(xié)會官方數(shù) 據(jù)，地熱能占可再生能源的比例為 6.2%，是一種重要的新能源。地熱能主

3、要存在形式為蒸汽、熱水、地壓、干熱巖和熔巖，目前最主要的利用形式包 括蒸汽和熱水。地熱能具有多種分類。根據(jù)地熱能性質和存在狀態(tài)的不同，可以分為熱水型 地熱能、蒸汽型地熱能、干熱巖型地熱能、地壓型地熱能、巖漿型地熱能、 沉積盆地型地熱能等；根據(jù)儲存位置的不同，可以分為淺層地熱能（溫度低 于 25、深度小于 200 米）、中深層地熱能（溫度高于 25、深度在 3000 米以內(nèi)）和超深層地熱能（溫度高于 150、深度大于 3000 米）等；根據(jù) 熱儲溫度的不同，可以分為高溫地熱能（150300）、中溫地熱能 （90150）和低溫地熱能（2590），其中低溫地熱還可分為溫水 （2540）、溫熱水（40

4、60）和熱水（6090）。地熱直接利用和地熱發(fā)電是主要形式。地熱能量巨大，地核溫度可達到 7000，但是難以直接被人類應用。根據(jù)地熱能源流體的溫度不同，利用的 方式也不同。200400的地熱能可以直接用于發(fā)電，150200的地熱能 可用于制冷、工業(yè)干燥和工業(yè)熱加工，100150的地熱能可以用于供暖、 脫水加工、回收鹽類、罐頭食品等，050的地熱能可以用于沐浴、水產(chǎn)養(yǎng) 殖、飼養(yǎng)牲畜、土壤加溫等。我國主要用于地熱發(fā)電、地熱采暖、地熱水 療、構筑地熱房以及種植和養(yǎng)殖業(yè)等。目前，根據(jù)地熱溫度梯級開發(fā)和綜合 利用已經(jīng)成為國外地熱領域研究探索的熱點方向。同時地熱發(fā)電資源較好的 國家或地區(qū)可以將地熱發(fā)電用于

5、制氫或者儲能，可以實現(xiàn)地熱資源的有效和 合理的利用。擴容式蒸汽發(fā)電系統(tǒng)是主要的地熱發(fā)電模式。目前全球地熱發(fā)電模式主要包 括適用于高溫熱田的干蒸汽發(fā)電系統(tǒng)、適用于中高溫熱田的擴容式蒸汽發(fā)電 系統(tǒng)和適用于中低溫熱田的雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，其中擴容式發(fā)電系統(tǒng)占地熱發(fā) 電市場的 57%。根據(jù) ReportLinker 預計數(shù)據(jù)，20202027 年，干蒸汽發(fā)電 系統(tǒng)、擴容式蒸汽發(fā)電系統(tǒng)和雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的復合增速為 8.4%、10.6%和 8.8%，擴容式蒸汽發(fā)電系統(tǒng)仍然將占據(jù)主要市場份額，雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)占有 重要地位。2、“美印”領銜全球地熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，行業(yè)進入“加速期”全球地熱能主要分布于 4 個高溫地

6、熱帶地區(qū)。國際能源署、中國科學院和中 國工程院等機構的研究報告顯示，世界地熱能基礎資源總量為 1.251027 焦 耳（折合 4.27108 億噸標準煤），是當前全球一次能源年度消費總量的二 百萬倍以上（當前全球一次能源消費總量按 200 億噸標準煤計算），地熱能 資源龐大，可以顯著改善全球的能源問題。全球地熱能主要集中在 4 個高溫 地熱帶上，分別是：大西洋中脊地熱帶，東非裂谷地熱帶，環(huán)太平洋地熱帶 以及地中海-喜馬拉雅地熱帶。印度尼西亞地熱資源儲量全球第一。印度尼西亞地熱資源儲藏量居世界第 一，約為 29,000MW，占全球地熱資源總量的 40%，相當于 13 億桶原油， 目前僅利用了其地

7、熱能總量的 6%左右，大部分資源目前尚未得到開發(fā)，存 在潛力巨大的市場開發(fā)前景。地熱能開發(fā)利用歷史悠久，全球地熱能發(fā)電裝機量約 16GW。人類對地熱資 源的開發(fā)利用已超過 4000 年歷史，不過將其作為一種能源來開發(fā)利用是在 人類進入工業(yè)文明時代以后才開始的。根據(jù)中國地質調查局文獻中心數(shù)據(jù)， 2020 年全球地熱發(fā)電裝機容量為 15950MW，而雷斯塔能源預測 2025 年全 球地熱發(fā)電裝機容量將達到 24GW，相比 2020 年增長 50%以上。圖：2010-2025 年全球地熱發(fā)電總裝機容量（單位：MW）全球地熱發(fā)電量超過 90TWH，累計裝機容量逐年增長。與其他可再生能源 發(fā)電技術相比，

8、地熱能發(fā)電機組具有利用率高、度電環(huán)境影響小、成本具有 競爭性等優(yōu)勢，同時地熱發(fā)電不受天氣影響。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)， 2019 年全球累計裝機容量為 13.93GW，占全球可再生能源裝機量的 0.97%。根據(jù)國際能源署數(shù)據(jù)，2019 年全球地熱發(fā)電量達到了 91.8 太瓦 時，同比增長 3%，目前還處于平緩增長的階段。地熱發(fā)電市場分布集中，美國裝機量全球第一，我國發(fā)展較緩。根據(jù)前瞻產(chǎn) 業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2019 年底，全球地熱發(fā)電累計裝機容量 top5 的國家分布為 美國、印度尼西亞、菲律賓、土耳其、新西蘭，累計裝機量分別為 2555MW、2131MW、1928MW、1515MW、965MW，合

9、計占全球總量的 65.78%，市場分布比較集中。截止 2020 年底，全球地熱發(fā)電裝機量為 15608MW，其中美國、印度尼西亞、菲律賓地熱裝機容量分別為 3700MW、2289MW 和 1918MW，分別位列全球第 1、2、3 位，分別占全 球的 23.7%、14.7%和 12.3%，地熱發(fā)電裝機排名前十的國家占到全球地熱 發(fā)電裝機總量的 90%以上。中國 2020 年地熱發(fā)電裝機容量為 34.9MW，排 全球第 19 位，地熱發(fā)電量為 174.6GWh/a，我國的地熱發(fā)電行業(yè)發(fā)展還明顯 落后于其他領先國家。土耳其與印尼發(fā)展勢頭“兇猛”，印尼有望超過美國。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院數(shù) 據(jù)，美國與菲律

10、賓 2010 年地熱累計裝機量占全球比例為 24.07%和 18.48%，2019 年為 18.34%和 13.84%。隨著全球其他地區(qū)地熱能開發(fā)利用 力度的加大，美國和菲律賓的占比有所下滑，印尼和土耳其的占比逐年上升，2017 年，土耳其的占比超過了新西蘭，躍居全球第四；2018 年，印尼 超過了菲律賓，躍居全球第二。根據(jù) Think Geoenergy 數(shù)據(jù)，20102018 年 全球地熱能發(fā)電裝機量新增了 4341MW，其中土耳其新增裝機量為 1317MW，占總量的 30%。印度尼西亞和美國新增裝機量分別為 956MW 和 959MW，分別占總量的 22%和 13.8%。2020 年土耳

11、其累計裝機量已經(jīng)達到 了 3488MW，排名全球第五。從新增裝機量來看，根據(jù) Think GeoEnergy 數(shù)據(jù)，2020 年全球新增地熱發(fā)電裝機容量為 202MW，其中土耳其新增 168MW，占全球 83.17%，遠遠領先于其他國家。美國地熱政策發(fā)展歷史較長，政府投入大量資金促進行業(yè)發(fā)展。美國地熱政 策發(fā)展超過 40 余年，較早頒布的1967 年加州地熱法案1970 年聯(lián)邦 地熱蒸汽法案確立了地熱定義及其所有權問題。隨后1975 年能源安全法 案1979 年公用事業(yè)管制政策法案、地熱貸款擔保計劃和商業(yè)投資抵免 政策等一系列法案都加大了對地熱勘探、地熱鉆井、地熱開發(fā)利用等方面的 投入。為了發(fā)

12、展地熱發(fā)電，美國推出了減稅的政策優(yōu)惠，并且在地熱發(fā)電提 供了大量的開發(fā)資金，美國能源部 2011 年在 6 月 8 日宣布投資 7000 萬元 發(fā)展地熱技術，2011 年 9 約 8 日宣布未來三年撥款 3800 萬美元加快發(fā)展地 熱技術，2014 年宣布提供 3.38 億美元獎勵資金用于探索開發(fā)新的地熱領 域，美國對地熱發(fā)電的補貼政策優(yōu)于全球其他地區(qū)。印尼政府重視地熱發(fā)電，優(yōu)惠政策提供良好的發(fā)展環(huán)境。為了促進地熱開 發(fā)，2006 年印尼頒布了總統(tǒng)關于國家能源政策令和 2007 年的能源 法，規(guī)定要促進可再生能源開發(fā)業(yè)務。2014 年又規(guī)定了新的新國家能源 政策。2012 年 9 月，規(guī)定國營

13、電力公司必須以固定價格收購地熱電力， 同年 12 月公布的所得稅優(yōu)惠政策也將地熱發(fā)電投資列入適用對象。為了支 持建設地熱發(fā)電站，印尼還在各地積極建設高速公路。印尼目前總裝機量約 2.3GW，印尼政府計劃 2025 年裝機量達到 7GW，印尼將是全球地熱發(fā)電項 目最集中的地方之一。未來地熱能投資力度有望增大。根據(jù)雷斯塔能源的數(shù)據(jù)，2019 年全球地熱 井數(shù)量為 223 座，20102020 年全球新增地熱能投資總量約 400 億美元， 預計 20212025 年全球地熱能投資規(guī)?？蛇_到 250 億美元，地熱能井數(shù)量 可達到 380 座，投資力度將有所提升。地熱發(fā)電具備發(fā)展?jié)摿Γ磥硌b機量將持續(xù)增

14、加。目前全球地熱發(fā)電裝機量 僅占全球非水可再生能源裝機量的 1%左右，但是貢獻了 3%以上的發(fā)電量， 原因是地熱發(fā)電相對于其他可再生能源發(fā)電機組具有更高的利用率。從國際 經(jīng)驗看，平均年可利用可達 6300 小時，先進機組可達 8000 小時。在資源條 件合適的地區(qū)，地熱發(fā)電在電力平準化成本上可以和其他可再生能源媲美。未來如果要將全球平均溫升控制在 2以內(nèi)，2040 年全球地熱發(fā)電裝機容量 將增加到 82GW，地熱發(fā)電量需要達到 533 太瓦時，是目前水平的 5 倍以 上。3、 開山股份地熱發(fā)電技術已完成驗證，地熱業(yè)務進入“爆發(fā)期”公司自 2011 年以來一直致力于螺桿技術在可再生能源發(fā)電領域的

15、應用開 發(fā)。公司多年來在鋼鐵、煉化等領域開展余熱回收項目和地熱發(fā)電項目的應 用。從 2011 年至 2020 年，公司先后參與了美國阿拉斯加 Chena 溫泉度假 村項目、美國新墨西哥州地熱發(fā)電項目一期及二期、海南煉化芳烴冷卻余熱 發(fā)電項目一期及二期等項目，在復雜工況場合的應用下，公司的技術不斷優(yōu) 化，使得公司的螺桿膨脹機組發(fā)電技術日趨成熟。螺桿膨脹機是一種新型能源回收裝置，也是公司余熱回收和地熱發(fā)電核心設 備。螺桿膨脹機是一種回收低品位熱能的能源回收裝置，其工作原理相當于 螺桿式壓縮機的逆向運行，能夠回收低品位熱能并直接轉換成電能，是螺桿 膨脹技術的核心設備，也是當前能源利利用領域的新型能源

16、回收裝置。螺桿 膨脹技術是世界領先的低品位熱力發(fā)電技術，包括利用余熱直接膨脹和有機 朗肯循環(huán)（ORC）膨脹技術，開山股份同時掌握利用余壓的直接膨脹發(fā)電機 組和利用余熱的有機朗肯循環(huán)(ORC)膨脹發(fā)電機組，直接膨脹和 ORC 串級 發(fā)電機組等多種開山專利的高效循環(huán)。公司的螺桿膨脹技術能夠分層高效利 用低品位余熱余壓，效率和可靠性世界領先。該技術可大規(guī)模應用于地熱發(fā) 電、余熱發(fā)電、生物質能發(fā)電、余壓發(fā)電等新型電源和可再生能源。圖：膨脹發(fā)電設備主要類型螺桿膨脹機相對于汽輪機和軸流式膨脹機具有一定的優(yōu)勢?，F(xiàn)有的將熱能轉 換成機械能或者電能的動力機，主要有汽油機、柴油機和燃氣輪機和利用蒸 汽沖轉的汽輪機

17、、軸流式膨脹機、螺桿膨脹機。低品位能源一般都以蒸汽、 汽水混合物、熱水等形態(tài)存在，或者其他形態(tài)通過換熱器轉換成這種形態(tài)存 在，因而回收低品位能源的設備主要以螺桿膨脹機為主。相對于汽輪機和軸 流式膨脹機，螺桿式膨脹機具備熱源適應范圍廣、變工況能力十分優(yōu)越、維 護費用和使用技術門檻低等優(yōu)勢，更適合小流量、小功率的 ORC 機組，成 本也更低。傳統(tǒng)發(fā)電地熱電站建設對探勘打井能力要求較高。一般來講，地熱領域投資 支出中，有 35%40%來自于項目成本，6065%來自于地表基礎建設開 支，其中鉆井成本與鉆井深度以及技術水平有較大的關系，發(fā)電機組的設備 成本占比也較大，因此具備較強探勘打井能力以及設備資質

18、能力的企業(yè)具有 優(yōu)勢。全球龍頭 OMRAT 依靠較強的探勘打井能力以及自身的軸流膨脹機在 全球雙工質地熱發(fā)電領域取得了優(yōu)勢地位。公司的螺桿膨脹機適用性較強，成本更低。公司的螺桿膨脹機適用于中低 溫、中小地熱水流量，尤其是溫度和流量波動大的地熱資源中，在工業(yè)余熱 回收和低品質地熱資源方面具有明顯優(yōu)勢。相對于 OMRAT 的軸流式膨脹 機，公司的螺桿膨脹機在小流量、小功率的 ORC 機組中具備優(yōu)勢，并且成 本更低，在大溫差等場景具有更優(yōu)異的發(fā)電效率。OMRAT 的軸流式膨脹機 以及汽輪機需要在流量較大并且穩(wěn)定的地下水或者蒸汽才能工作，因此主要 采用中央電站形式。目前全球在運營的雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)主要使

19、用的是軸流式 膨脹機，螺桿膨脹機還處于起步階段，成長空間巨大。獨創(chuàng)性推出“一井一站”方案，相對傳統(tǒng)地熱發(fā)電站方案具備優(yōu)勢。傳統(tǒng)地熱 發(fā)電站建設主要是汽輪機發(fā)電機組或者汽輪機組，因此主要是中央電站形 式，其打井周期長，開發(fā)初始投資大，并且對蒸汽壓力要求較高，廢井率較 高，年運行時間較短，檢修時間較長，維護成本高，整體成本較高。公司率 先提出“一井一站”技術，其特點是：可以充分利用不同地熱資源的生產(chǎn) 井，單一生產(chǎn)井和回灌井變能實現(xiàn)高效發(fā)電；井口電站先發(fā)電再并網(wǎng)，幾乎 沒有能量損失；不同能級的生產(chǎn)井分別采用針對性的設計，提高熱源利用效 率；采用開山專利的串級技術和混合循環(huán)技術，地熱蒸汽和地熱水都得到

20、充 分利用；建設周期短，通常 6-7 個月就可以完成并網(wǎng)發(fā)電；投資少，且邊發(fā) 電、邊收益、邊開發(fā)、投資回收期短。公司的“一井一站”技術，使得每個 井口的資源利用程度得到最大化，具有適用范圍廣、投資強度低、效率高、 易維護等技術、經(jīng)濟優(yōu)勢。依托公司螺桿膨脹發(fā)電機組技術，公司地熱發(fā)電業(yè)務即將快速增長。公司 2011 年以來一直致力于螺桿技術在可再生領域的應用。2016 年，公司全資 收購 OTP 公司，獲得印尼 SMGP240MW 地熱項目的特許開發(fā)經(jīng)營權，標志 著公司在地熱領域的技術推廣獲得階段性突破。目前公司已經(jīng)確立向全球領 先的可再生能源運營企業(yè)和地熱發(fā)電成套設備提供商戰(zhàn)略轉型。公司螺桿膨 脹發(fā)電機組擁有核心自主知識產(chǎn)權，技術水平領先，螺桿膨脹發(fā)電技術、成 套設備以及獨創(chuàng)推出的井口模塊地熱電站開發(fā)模式具有適用范圍廣、投資強 度低、效率高、運行時間長、易維護等技術、經(jīng)濟優(yōu)勢，使地熱這種清潔可 再生能源獲得大規(guī)模開發(fā)利用成為可能，在地熱發(fā)電領域具有顛覆性的意