1 地熱資源概況

全球地熱資源儲量巨大，是煤炭資源量的數萬倍。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：地球表層5 km以淺的地熱儲量約1.45×1026 J，相當于全世界現產煤炭總發熱量的2000倍。中國地熱資源量約占全球地熱資源的1/6，分布廣泛、種類繁多、儲量豐富，發展潛力巨大。中國淺層地熱能資源主要分布在北京、天津、河北、河南、山東、上海等中東部13個省市；水熱型地熱資源豐富，可折合1.25萬億噸標準煤，每年可開采量折合18.65億噸標準煤；地下3～10 km范圍內的干熱巖型地熱資源可折合856億噸標準煤（數據來源：中國地質調查局）。

2 上海淺層地熱資源開發利用現狀

2.1 地熱資源開發利用現狀

上海地區的地熱能開發主要以淺層地熱能為主。目前已完成上海市淺層地熱資源詳細調查，工作精度為1:1萬～1:5萬，查明了上海地區200 m以淺地熱能的分布特點和賦存條件。根據調查取得的巖土物理性質指標和熱物性參數計算，上海200 m以淺土體單位溫差熱容量為3.27×1015 kJ/℃，資源量為1.63×1016 kJ,99.3%的陸域面積適宜開發淺層地熱能。

自20世紀70年代開始，上海開始利用淺層地熱能進行制冷，淺層地熱能開發利用規模逐步提升。截至目前，上海淺層地熱能建筑應用面積約為1852萬m2，年利用量折合標煤約為86.94萬噸。與常規能源相比，淺層地熱能利用年可減排CO2約43.56萬噸、SO2約0.35萬噸、粉塵約0.18萬噸。由上海淺層地熱能應用建筑類型及能效統計（圖1）可知，淺層地熱能應用項目主要分布在浦東新區、閔行區、松江區、青浦區等區域，其中公共建筑占比超過六成，住宅占比超過三成。能效等級2級以上項目占比65%,3級以下僅占13%。隨著上海市淺層地熱能開發利用的快速發展，地熱資源在未來能源結構調整優化中將發揮更加積極的作用。

上海淺層地熱能應用建筑類型及能效統計

2.2 地熱資源開發利用政策機制現狀

為推動上海地熱能開發利用高質量發展，2021年至今，先后頒布《上海市綠色建筑管理辦法》《上海市新城規劃建設導則》《上海市能源電力領域碳達峰行動方案》《上海市促進地熱能開發利用的實施意見》等數十個文件。補貼扶持政策方面，《上海市建筑節能和綠色建筑示范項目專項扶持辦法》對采用淺層地熱能的可再生能源示范項目，受益面積補貼55元/m2，單個項目最高獎勵600萬元，與國內其他城市相比，補貼扶持力度較小，門檻較高。

2.3 地熱資源開發利用技術研究現狀

在地熱能開發利用技術研究方面上海也開展了全方位的研究，并取得了豐富成果。

關于淺層地熱能高效利用技術研究，如：通過細化地下巖土體分層和巖性，利用權重系數法建立了巖土體分層導熱系數與綜合導熱系數的相關關系；分析了淺層地熱能開發的經濟和環境效益，并估算了地熱對減碳目標的貢獻度；搭建了需求量預測模型，發現長三角地區地熱資源建筑應用需求旺盛；對地埋管回填材料、地埋管換熱器換熱性能影響因素及換熱器優化設計方法進行研究，優化了回填材料配比、量化了影響因素的影響程度，建立了多因素全生命周期優化設計模型；對建筑物深基坑下埋設地埋管換熱系統的設計、施工、運行維護技術進行了探討，認為淺層地熱能在上海及類似大型城市應用是可行的。

在地下水源熱泵應用技術研究中，如：對系統運行可能造成地質環境變化的影響因素進行監測和研究，分析了地下水源熱泵系統應用的適用性；利用數值模擬軟件搭建模型，針對地下水源熱泵熱量運移、儲能、效率衰減等應用問題展開技術討論，提出了系統運行最優策略；通過采用全封閉100%回灌、合理的井間距等措施對上海地區地下水源熱泵技術進行優化設計，該設計對地質環境影響微小、可控、且經濟環境效益顯著。

在地下能源結構技術研究方面，如：通過在科學實驗場進行現場試驗，研究了能源樁在溫度—荷載耦合作用下的力學特性及換熱性能。

在地熱資源物探勘查方面，如：通過對以往上海地熱資源物探工作總結分析，研究了不同物探方法在上海地熱資源勘查的可行性。

在淺層地熱能監測技術研究方面，上海已研發了監測精度±0.1℃的高精度溫度傳感器，實現模擬信號向數字信號轉化，提高了信號遠程傳輸的穩定性，同時實現了多點位模塊化自由組合式監測，提高了多點位自由分布、組合的靈活性，并為維護提供便捷性。

綜合上述研究分析，上海市對于淺層地熱資源的開發與利用正逐步提升，特別是在全球對清潔能源和可持續發展的關注度日益增加的當下，地熱能源的開發利用顯得尤為關鍵。此外，上海地區在淺層地熱資源的開發應用方面展現出多元化的進展，包括技術研發、政策制定等多個層面，這反映出對地熱資源開發利用采取了全面而系統的推進策略。

3“雙碳”背景下地熱資源面臨的機遇與挑戰

2020年9月22日，國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上宣布，“中國力爭2030年前CO2排放達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和目標”。2021年5月26日，“雙碳”工作領導小組第一次全體會議在北京召開。作為“1+N”政策體系中的“1”,2021年10月24日，中共中央、國務院發布《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》，為“雙碳”這項重大戰略進行了系統謀劃、總體部署；同日，國務院發布《2030年前碳達峰行動方案》，共同構建了中國“雙碳”“1+N”政策體系的頂層設計。2022年6月24日，科技部等9部門印發《科技支撐碳達峰碳中和實施方案（2022—2030年）》（國科發社〔2022〕157號），統籌提出支撐2030年前實現碳達峰目標的科技創新行動和保障舉措，并為2060年前實現碳中和目標做好技術研發儲備。

3.1 未來機遇

“雙碳”目標的實現過程，在一定程度上是碳基傳統能源退出歷史舞臺的過程，同時也是新能源崛起的過程。太陽能、風能受日照、季節等因素影響較大，對儲能設施建設有嚴格要求。而地熱能作為穩定、可重復利用、儲量豐富、應用模式多元化的綠色低碳能源，其開發利用將為“雙碳”目標的達成提供有力的支撐。

隨著“雙碳”戰略的推進，新能源體系建設有序開展，地熱資源可以提升綠色清潔能源的供給率，必將有力地促進地熱資源內生需求的增長并催生地熱資源開發利用的新浪潮。對于地熱能企業及有關的投資機構，“雙碳”目標的落實意味著生產要素投入力度的增加，作為重要載體的科技和金融將會為地熱能資源開發過程賦予新的能量。例如“物聯網+AR（增強現實）”等技術支撐下的能源大數據建設將推動地熱資源開發利用的精準化調度生產與精細化設備管理。

3.2 重要挑戰

“雙碳”既是機遇也是挑戰。目前，在地熱資源的探測技術體系構建、地質勘探設備制造以及高溫地熱鉆井等關鍵領域，國內還存在明顯的技術短板，限制了我國在新能源領域激烈競爭中的應對能力。與此同時，與日本、新西蘭、冰島這些在地熱能源開發方面較為先進的國家相比，中國的地熱事業規模雖大，但尚未形成強大的產業實力，一方面是地熱資源開發利用整合度有限，另一方面是還未摸索出一條符合國情、社情的地熱資源開發利用路徑。

作為超一線城市，無論是經濟賽道還是新能源賽道，上海市都發揮著領頭羊的作用。雖然上海市淺層地熱能開發利用程度較高，但發展中也暴露出一些問題亟待解決。一是淺層地熱能開發利用現狀與規劃目標存在較大的差距，發展相對緩慢，個別項目出現運營困難等問題；二是深層地熱能開發利用技術尚處于探索研究階段，多項關鍵問題亟須攻克。

4“十五五”期間上海地熱產業發展策略探討

“十五五”期間上海地區的地熱資源開發利用旨在提高資源利用質量，促進經濟發展和環境保護，著力推動上海市地熱能資源的高質量、可持續、規模化開發利用。2023年1月19日，上海市發展和改革委員會、上海市規劃和自然資源局、上海市住房和城鄉建設管理委員會、上海市科學技術委員會、上海市財政局、上海市生態環境局、上海市水務局等七部門聯合發布《上海市促進地熱能開發利用的實施意見》（滬發改規范〔2023〕2號），提出至2035年全市淺層地熱能供暖制冷面積在2025年基礎上力爭再新增1000萬m2。基于上海地區地熱開發利用現狀及“十五五”目標，本文對地熱產業的發展策略展開探討。

4.1 深化地熱資源勘查和監測

協同水行政主管部門進行中深層地熱資源調查評價，對其開發利用可行性、適宜性、總量及強度進行評估。制定淺層地熱能開發利用專項規劃，針對長三角生態綠色一體化發展示范區、臨港新片區、五個新城、崇明世界級生態島等關鍵區域，實施精細化勘查及精確指引。實現新建地熱資源開發利用項目地質環境及運行參數監測全覆蓋，將數據傳輸至上海市地熱能開發利用信息服務平臺，促進資源高效利用和地質環境保護協調發展。

4.2 強化地熱開發利用的關鍵技術

在現有研究基礎上，參照國際國內先進技術開發案例、先進技術，充實技術的改進和利用效率的提升。開展關鍵技術研究，研發新產品、新技術、新設備，學習最新前沿技術。如麻省理工學院最新的突破性鉆探技術，可以深入鉆探地溫溫度500℃的位置，為釋放太瓦級地熱能潛力鋪平道路；又如美國利用大數據創建模型定位地熱資源的技術等。

4.3 構建地熱資源利用全流程標準體系

開展地源熱泵系統后評估及運行維護技術標準研究，編制地熱資源開發利用碳核算技術標準。建立地熱資源勘查、設計、施工、監測、驗收、運行維護、性能評估、安全保障等全過程的技術標準體系，推動淺層地熱能開發利用標準化、規范化。

4.4 建立地熱資源智能化信息服務體系

加強新一代信息技術與地熱資源開發利用的深度融合，運用人工智能、大數據分析等技術，推進“云平臺、大數據、智能化”三位一體建設，實現地熱等地質資源調查、監測、應用、預測、管理、服務方式的信息化變革，實現智能控制與智慧化管理。

4.5 探索淺層地熱資源多元化發展模式

嘗試深淺結合、天地結合、水陸結合、調蓄結合等“地熱+”創新模式，通過構建區域能源綜合利用系統，實現淺層地熱能資源利用的智慧化管理，形成資源節約、經濟性好、持續性和保障性高的能源供給模式。

4.6 有序推進地熱資源開發利用示范應用

聚焦長三角生態綠色一體化發展示范區、臨港新片區、五個新城、崇明世界級生態島等重點區域，建設淺層地熱能應用高質量發展示范區，推動淺層地熱資源在綠色生態示范區、低碳園區、設施農業等領域的開發利用。在滿足地下水保護與管理政策要求的前提下，根據劃定的需要取水的淺層地熱能項目禁止、限制、允許取水范圍，有序推進地下水源熱泵系統示范應用，對開采項目實行嚴格審批、嚴格監管。

4.7 完善地熱資源開發利用管理體系

按照規劃、政策、標準、監管要求，實行分區管控、備案登記、技術質量、監測監督為一體的開發利用管理模式，形成完善的地熱資源開發利用監管措施，制定具有針對性及可實施性的地熱行業補貼政策，營造健康穩定的地熱資源利用環境。

4.8 開展地熱能學科建設和人才培養

支持引進和培養一批學科帶頭人，建設一批科技創新平臺。依托高等院校優勢資源，培育一批滿足企業需求的技術型人才、管理型人才、創新型人才，為區地熱能資源高質量可持續化開發利用做好人才儲備。

5 結論與建議

5.1 結論

(1）上海市地熱能以淺層地熱能為主，資源分布廣、地質條件優越，資源潛力巨大，在未來能源結構調整優化中將發揮積極的作用。

(2）上海市淺層地熱資源應用研究呈現多元化的特點，在技術研發、政策制定、標準編制等方面取得了豐富的研究成果，推動了上海地熱能開發利用高質量發展。

(3）“雙碳”目標的提出必將有力地促進地熱資源內需增長并催生地熱資源開發利用的新浪潮。但目前，地熱資源開發利用仍需面臨政出多門和應用規模不大的現實挑戰。

(4）“十五五”期間上海市需要加快地熱資源的高質量、可持續、規模化開發利用。重點任務包括深化地熱資源勘查監測、強化關鍵技術研究、建立標準體系、推進智能化信息平臺建設、探索多元化發展模式、開展示范應用、完善管理體系和加強學科建設。

5.2 建議

建議后續上海市地熱工作聚焦強化扶持政策導向、提升政府統領功能、加大關鍵技術產學研投入、推廣代表性應用示范等方面，做好地熱開發利用規劃銜接，為地熱能的開發利用創造有利環境，推動城市向綠色低碳發展轉型，同時也為全國地熱資源開發利用提供借鑒。