上海地热资源利用现状及发展策略

1 地热资源概况

全球地热资源储量巨大，是煤炭资源量的数万倍。国际能源署、中国科学院和中国工程院等机构的研究报告显示：地球表层5 km以浅的地热储量约1.45×1026 J，相当于全世界现产煤炭总发热量的2000倍。中国地热资源量约占全球地热资源的1/6，分布广泛、种类繁多、储量丰富，发展潜力巨大。中国浅层地热能资源主要分布在北京、天津、河北、河南、山东、上海等中东部13个省市；水热型地热资源丰富，可折合1.25万亿吨标准煤，每年可开采量折合18.65亿吨标准煤；地下3～10 km范围内的干热岩型地热资源可折合856亿吨标准煤（数据来源：中国地质调查局）。

2 上海浅层地热资源开发利用现状

2.1 地热资源开发利用现状

上海地区的地热能开发主要以浅层地热能为主。目前已完成上海市浅层地热资源详细调查，工作精度为1:1万～1:5万，查明了上海地区200 m以浅地热能的分布特点和赋存条件。根据调查取得的岩土物理性质指标和热物性参数计算，上海200 m以浅土体单位温差热容量为3.27×1015 kJ/℃，资源量为1.63×1016 kJ,99.3%的陆域面积适宜开发浅层地热能。

自20世纪70年代开始，上海开始利用浅层地热能进行制冷，浅层地热能开发利用规模逐步提升。截至目前，上海浅层地热能建筑应用面积约为1852万m2，年利用量折合标煤约为86.94万吨。与常规能源相比，浅层地热能利用年可减排CO2约43.56万吨、SO2约0.35万吨、粉尘约0.18万吨。由上海浅层地热能应用建筑类型及能效统计（图1）可知，浅层地热能应用项目主要分布在浦东新区、闵行区、松江区、青浦区等区域，其中公共建筑占比超过六成，住宅占比超过三成。能效等级2级以上项目占比65%,3级以下仅占13%。随着上海市浅层地热能开发利用的快速发展，地热资源在未来能源结构调整优化中将发挥更加积极的作用。

上海浅层地热能应用建筑类型及能效统计

2.2 地热资源开发利用政策机制现状

为推动上海地热能开发利用高质量发展，2021年至今，先后颁布《上海市绿色建筑管理办法》《上海市新城规划建设导则》《上海市能源电力领域碳达峰行动方案》《上海市促进地热能开发利用的实施意见》等数十个文件。补贴扶持政策方面，《上海市建筑节能和绿色建筑示范项目专项扶持办法》对采用浅层地热能的可再生能源示范项目，受益面积补贴55元/m2，单个项目最高奖励600万元，与国内其他城市相比，补贴扶持力度较小，门槛较高。

2.3 地热资源开发利用技术研究现状

在地热能开发利用技术研究方面上海也开展了全方位的研究，并取得了丰富成果。

关于浅层地热能高效利用技术研究，如：通过细化地下岩土体分层和岩性，利用权重系数法建立了岩土体分层导热系数与综合导热系数的相关关系；分析了浅层地热能开发的经济和环境效益，并估算了地热对减碳目标的贡献度；搭建了需求量预测模型，发现长三角地区地热资源建筑应用需求旺盛；对地埋管回填材料、地埋管换热器换热性能影响因素及换热器优化设计方法进行研究，优化了回填材料配比、量化了影响因素的影响程度，建立了多因素全生命周期优化设计模型；对建筑物深基坑下埋设地埋管换热系统的设计、施工、运行维护技术进行了探讨，认为浅层地热能在上海及类似大型城市应用是可行的。

在地下水源热泵应用技术研究中，如：对系统运行可能造成地质环境变化的影响因素进行监测和研究，分析了地下水源热泵系统应用的适用性；利用数值模拟软件搭建模型，针对地下水源热泵热量运移、储能、效率衰减等应用问题展开技术讨论，提出了系统运行最优策略；通过采用全封闭100%回灌、合理的井间距等措施对上海地区地下水源热泵技术进行优化设计，该设计对地质环境影响微小、可控、且经济环境效益显著。

在地下能源结构技术研究方面，如：通过在科学实验场进行现场试验，研究了能源桩在温度—荷载耦合作用下的力学特性及换热性能。

在地热资源物探勘查方面，如：通过对以往上海地热资源物探工作总结分析，研究了不同物探方法在上海地热资源勘查的可行性。

在浅层地热能监测技术研究方面，上海已研发了监测精度±0.1℃的高精度温度传感器，实现模拟信号向数字信号转化，提高了信号远程传输的稳定性，同时实现了多点位模块化自由组合式监测，提高了多点位自由分布、组合的灵活性，并为维护提供便捷性。

综合上述研究分析，上海市对于浅层地热资源的开发与利用正逐步提升，特别是在全球对清洁能源和可持续发展的关注度日益增加的当下，地热能源的开发利用显得尤为关键。此外，上海地区在浅层地热资源的开发应用方面展现出多元化的进展，包括技术研发、政策制定等多个层面，这反映出对地热资源开发利用采取了全面而系统的推进策略。

3“双碳”背景下地热资源面临的机遇与挑战

2020年9月22日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布，“中国力争2030年前CO2排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和目标”。2021年5月26日，“双碳”工作领导小组第一次全体会议在北京召开。作为“1+N”政策体系中的“1”,2021年10月24日，中共中央、国务院发布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，为“双碳”这项重大战略进行了系统谋划、总体部署；同日，国务院发布《2030年前碳达峰行动方案》，共同构建了中国“双碳”“1+N”政策体系的顶层设计。2022年6月24日，科技部等9部门印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022—2030年）》（国科发社〔2022〕157号），统筹提出支撑2030年前实现碳达峰目标的科技创新行动和保障举措，并为2060年前实现碳中和目标做好技术研发储备。

3.1 未来机遇

“双碳”目标的实现过程，在一定程度上是碳基传统能源退出历史舞台的过程，同时也是新能源崛起的过程。太阳能、风能受日照、季节等因素影响较大，对储能设施建设有严格要求。而地热能作为稳定、可重复利用、储量丰富、应用模式多元化的绿色低碳能源，其开发利用将为“双碳”目标的达成提供有力的支撑。

随着“双碳”战略的推进，新能源体系建设有序开展，地热资源可以提升绿色清洁能源的供给率，必将有力地促进地热资源内生需求的增长并催生地热资源开发利用的新浪潮。对于地热能企业及有关的投资机构，“双碳”目标的落实意味着生产要素投入力度的增加，作为重要载体的科技和金融将会为地热能资源开发过程赋予新的能量。例如“物联网+AR（增强现实）”等技术支撑下的能源大数据建设将推动地热资源开发利用的精准化调度生产与精细化设备管理。

3.2 重要挑战

“双碳”既是机遇也是挑战。目前，在地热资源的探测技术体系构建、地质勘探设备制造以及高温地热钻井等关键领域，国内还存在明显的技术短板，限制了我国在新能源领域激烈竞争中的应对能力。与此同时，与日本、新西兰、冰岛这些在地热能源开发方面较为先进的国家相比，中国的地热事业规模虽大，但尚未形成强大的产业实力，一方面是地热资源开发利用整合度有限，另一方面是还未摸索出一条符合国情、社情的地热资源开发利用路径。

作为超一线城市，无论是经济赛道还是新能源赛道，上海市都发挥着领头羊的作用。虽然上海市浅层地热能开发利用程度较高，但发展中也暴露出一些问题亟待解决。一是浅层地热能开发利用现状与规划目标存在较大的差距，发展相对缓慢，个别项目出现运营困难等问题；二是深层地热能开发利用技术尚处于探索研究阶段，多项关键问题亟须攻克。

4“十五五”期间上海地热产业发展策略探讨

“十五五”期间上海地区的地热资源开发利用旨在提高资源利用质量，促进经济发展和环境保护，着力推动上海市地热能资源的高质量、可持续、规模化开发利用。2023年1月19日，上海市发展和改革委员会、上海市规划和自然资源局、上海市住房和城乡建设管理委员会、上海市科学技术委员会、上海市财政局、上海市生态环境局、上海市水务局等七部门联合发布《上海市促进地热能开发利用的实施意见》（沪发改规范〔2023〕2号），提出至2035年全市浅层地热能供暖制冷面积在2025年基础上力争再新增1000万m2。基于上海地区地热开发利用现状及“十五五”目标，本文对地热产业的发展策略展开探讨。

4.1 深化地热资源勘查和监测

协同水行政主管部门进行中深层地热资源调查评价，对其开发利用可行性、适宜性、总量及强度进行评估。制定浅层地热能开发利用专项规划，针对长三角生态绿色一体化发展示范区、临港新片区、五个新城、崇明世界级生态岛等关键区域，实施精细化勘查及精确指引。实现新建地热资源开发利用项目地质环境及运行参数监测全覆盖，将数据传输至上海市地热能开发利用信息服务平台，促进资源高效利用和地质环境保护协调发展。

4.2 强化地热开发利用的关键技术

在现有研究基础上，参照国际国内先进技术开发案例、先进技术，充实技术的改进和利用效率的提升。开展关键技术研究，研发新产品、新技术、新设备，学习最新前沿技术。如麻省理工学院最新的突破性钻探技术，可以深入钻探地温温度500℃的位置，为释放太瓦级地热能潜力铺平道路；又如美国利用大数据创建模型定位地热资源的技术等。

4.3 构建地热资源利用全流程标准体系

开展地源热泵系统后评估及运行维护技术标准研究，编制地热资源开发利用碳核算技术标准。建立地热资源勘查、设计、施工、监测、验收、运行维护、性能评估、安全保障等全过程的技术标准体系，推动浅层地热能开发利用标准化、规范化。

4.4 建立地热资源智能化信息服务体系

加强新一代信息技术与地热资源开发利用的深度融合，运用人工智能、大数据分析等技术，推进“云平台、大数据、智能化”三位一体建设，实现地热等地质资源调查、监测、应用、预测、管理、服务方式的信息化变革，实现智能控制与智慧化管理。

4.5 探索浅层地热资源多元化发展模式

尝试深浅结合、天地结合、水陆结合、调蓄结合等“地热+”创新模式，通过构建区域能源综合利用系统，实现浅层地热能资源利用的智慧化管理，形成资源节约、经济性好、持续性和保障性高的能源供给模式。

4.6 有序推进地热资源开发利用示范应用

聚焦长三角生态绿色一体化发展示范区、临港新片区、五个新城、崇明世界级生态岛等重点区域，建设浅层地热能应用高质量发展示范区，推动浅层地热资源在绿色生态示范区、低碳园区、设施农业等领域的开发利用。在满足地下水保护与管理政策要求的前提下，根据划定的需要取水的浅层地热能项目禁止、限制、允许取水范围，有序推进地下水源热泵系统示范应用，对开采项目实行严格审批、严格监管。

4.7 完善地热资源开发利用管理体系

按照规划、政策、标准、监管要求，实行分区管控、备案登记、技术质量、监测监督为一体的开发利用管理模式，形成完善的地热资源开发利用监管措施，制定具有针对性及可实施性的地热行业补贴政策，营造健康稳定的地热资源利用环境。

4.8 开展地热能学科建设和人才培养

支持引进和培养一批学科带头人，建设一批科技创新平台。依托高等院校优势资源，培育一批满足企业需求的技术型人才、管理型人才、创新型人才，为区地热能资源高质量可持续化开发利用做好人才储备。

5 结论与建议

5.1 结论

(1）上海市地热能以浅层地热能为主，资源分布广、地质条件优越，资源潜力巨大，在未来能源结构调整优化中将发挥积极的作用。

(2）上海市浅层地热资源应用研究呈现多元化的特点，在技术研发、政策制定、标准编制等方面取得了丰富的研究成果，推动了上海地热能开发利用高质量发展。

(3）“双碳”目标的提出必将有力地促进地热资源内需增长并催生地热资源开发利用的新浪潮。但目前，地热资源开发利用仍需面临政出多门和应用规模不大的现实挑战。

(4）“十五五”期间上海市需要加快地热资源的高质量、可持续、规模化开发利用。重点任务包括深化地热资源勘查监测、强化关键技术研究、建立标准体系、推进智能化信息平台建设、探索多元化发展模式、开展示范应用、完善管理体系和加强学科建设。

5.2 建议

建议后续上海市地热工作聚焦强化扶持政策导向、提升政府统领功能、加大关键技术产学研投入、推广代表性应用示范等方面，做好地热开发利用规划衔接，为地热能的开发利用创造有利环境，推动城市向绿色低碳发展转型，同时也为全国地热资源开发利用提供借鉴。