在20世纪70年代，“中国地质之父”李四光，曾经对一种非化石类地质能源——地热能，给予高度期望。“地下是一个大热库，是人类开辟自然能源的一个新来源。就像人类发现煤炭、石油可以燃烧一样重要。”而到时隔近半个世纪之后的今天，在李四光看来可同煤炭石油相提并论的地热能，迎来了新的契机。
（2023年8月31日，中国石化首口地热科学探井福深热1井在海口开钻。该科探井是我国第一口5000米深度的深层高温地热探井。）
01比石油煤炭还多的地热能
让我们先将视野瞄向雄安新区，一个看起来和能源没有多大关系的地方。这片土地，正成为能源巨头中国石化发展的增长极。而为中国石化带来增长的，不是油气能源，而是这里丰富的地热能。由中国石化旗下新星公司开发的地热能，已成为雄安当地居民和企业使用的主要能源之一。（位于雄安新区居民楼附近的地热能供暖装置：从地下取出的热能替代了燃煤和天然气，成为当地冬季供暖的主要热源之一）简单来说，地热能就是埋存于地下的热能。一般认为，这些热能主要来自地球内部的高温岩浆和放射性物质衰变，还有一小部分来自太阳照射。提到地热能，可能还有很多人鲜有耳闻。但提到温泉，相信没有人会感到陌生。温泉的热量来源，实际就是地热能。在中国，人类利用温泉地热的历史，可以追溯到数千年前。“春寒赐浴华清池，温泉水滑洗凝脂。”白居易的《长恨歌》中对杨贵妃沐浴温泉的描写，更是成为了千古名句。温泉在我国分布极为广泛，除了杨贵妃沐浴的陕西华清池温泉，吉林长白山温泉、安徽黄山温泉、广东流溪河温泉、北京小汤山温泉、青藏高原地区的温泉群等等，也被广为熟知。不过这些温泉携带出的能量，可以说仅是地热能的冰山一角。这种能源的丰富度，超乎一般人的想象。（位于吉林长白山天池下的地热温泉，正是地热能“暴怒”后的遗物。长白山天池是我国最著名的火山口之一，而火山喷发造成的山崩地裂，足以让人们感受到地热能之强大。）科学研究表明，地球内部其实是一个巨大的热球，地心区域的温度可超过6000℃，既便在地表以下几千米的深度中，很多地区的岩石和地下水温度也可达到上百摄氏度，蕴藏着丰富的能量。有研究测算，地球内部的总热能量，约为全球已探明剩余可采煤炭储量的4亿倍。按照人类现有能源消费水平算，地热几乎可被算作一种无限能源。即便是靠近地球表面的一小部分地热能得以利用，也足以满足当今人类的能源需求。（地球其实是个火球）据国土资源部2015年发布的调查结果，仅中国336个地级以上城市的浅层地热能，也就是地下深度小于200米范围内的岩石、泥土和地下水蕴藏的热能，年可采资源量就相当于7亿吨标准煤（中国年煤炭消费量的1/5）。再往深了走，地热能资源量则更加可观。其中，中深层大陆水热型地热能，也就是蕴藏在深度200~3000米地下水中的热能，年可采资源量相当于18.65亿吨标准煤。我国大陆埋深3000~10000米的干热岩，也就是水含量较少的高温岩石，蕴藏的地热能更是达到2.52×10^25焦耳，如果换算成石油当量，相当于20万个大庆油田的探明地质储量。由于地热能的资源量巨大，加之其利用过程清洁环保无污染物排放，因此被不少人视为继石油和煤炭之后，最有开发价值的地质能源。
02被遗忘的地热大会战
说起我国20世纪中后期的石油大会战，人们至今记忆犹新。不过如今很少有人知道，在彼时，中国还曾开展过地热大会战。
在取得了大庆、胜利等油田大发现后，我国的地质工作者并没有将目光局限于石油，而是日渐加大了对地热能的关注。
在他们的积极推动下，中国开启了对地热能的首次大规模探索，在天津、北京、广东、江西、河北、西藏等地，相继开展了地热勘探调查和利用项目。
“要在天津搞一次地热会战，把天津地热勘查开发作为一个试点和样板……在天津打开一个缺口，不仅是天津的大事，也是全国的大事。”在当时的地质部部长李四光看来，地热能是值得被广泛推广利用的能源。
（典型的地热能利用方式）
这一时期的地热大会战也颇有成就。1970年，我国在广东丰顺建立了第一座地热发电站。随后，江西宜春、河北怀来、湖南宁乡等地都建起了地热发电项目。
其中，1977年投产的西藏羊八井高温地热发电项目，在能源界引发了不小的轰动。羊八井井口喷出的地热水，温度最高可达172度。该地热发电项目的发电量，一度占到拉萨供电量的近一半，直到今天仍在运行发电。在20世纪八十年代，这一地热项目相关技术还获得了中国科技界极具影响力的奖项——国家科技进步奖一等奖。
（西藏地区的地热资源）
不过在后续，由于种种挑战的存在，这场地热大会战并没有像石油大会战那样轰轰烈烈。
虽然地热能的资源量很大，但凭借当时的技术，能动用的资源量并不多。
从理论上说，在地球上的任何地区，只要钻井深度够深，都能够获取丰富的地热。但在现实中，由于钻井成本太高，并不是所有地区都能开采地热。
即便在今天，钻一口深1000米深的常规井，也要花费几百甚至上千万元。而要获得有开发价值的地热资源，很多地区可能需要钻上6、7千米，甚至上万米的井。而地热钻井往往需要用到昂贵的高温钻井技术，这是一个高得令人无法承受的成本。
（位于陕西咸阳的地热井——三普2号井。该井井深达到3558米，水温94摄氏度。咸阳也是我国最早开始利用地热能进行城市供暖的地区之一，并且规模还在不断扩大。）
从地质条件上看，具有经济开采性的地热能，主要是浅层高温地热资源。从地域上看，最佳资源主要分布在我国境内的西藏、滇西、川西、还有东南海域地区。
这些地区位于板块边界附近，地下岩浆距离地表近，即使在很浅的地下，也存在极高温度。不过我国地热资源最优的青藏高原地区，远离我国人口集中的东部，虽然可发展地热发电，但电力的传输又成为了难题。
（位于滇西腾冲的高温地热资源，涌出地面的温泉水温度高达90℃以上。沸腾的水连年不断地翻滚，彰显出这里地热能之丰富。）
除了板块边界地带的地热能，一些沉积盆地中也能形成地热有利带。例如在我国河北、东北、陕西地区的各种温泉旅游圣地，就属于这样的类型。不过在这些地区的地热次于板块边界的地热，用于发电的可能性低。
另外，按照传统技术，地热的开采主要通过地下水取热。对于资源更加丰富的干热岩，由于没有地下水，如何取热更是一个世界性难题。
总之，过去几十年中，地热能的发展十分缓慢。据统计，我国目前还在运营的地热发电设施仅有20兆瓦左右，还不如一个中小型火电厂发电能力大。
时至今日，虽然地热大会战已成往事，但地热能并没有被遗忘。
一个新的起点，正在向地热能靠近。
03新的契机
时间来到2023年，此时距离上一次地热大会战，已时隔近半个世纪。
这一年，中国能源行业发生了一件大事：中国可再生能源的装机量达到13亿千瓦，在历史上首次超过了煤电。
随着当代社会对清洁能源需求的提升，我国碳中和目标的确立，以及油气安全问题的凸显，非化石能源开始高歌猛进。特别是光伏和风电的发展，呈现出了在过去不敢想象的速度。
在历史上，中国地热的装机量曾一度高于光伏和风电。在能源转型的大趋势之下，地热能的希望也再次燃起。
（中国石化在新疆库车开展的太阳能制绿氢示范项目，制氢规模达到每年2万吨）
相对光伏、水电等新能源，地热能也存在其独特优势——稳定。据统计，地热能发电装置每年的可发电时间能达到8000小时以上，约是光伏的6倍，风电的3.5倍，水电的2.5倍。因此，加大地热能在发电中的占比，将有利于电网的稳定。
在我国近几年的能源规划中，已明确了要加大对地热能的利用。
2021年，国家能源局等八部门联合发布《关于促进地热能开发利用的若干意见》，提出到2025年，地热能供暖/制冷面积比2020年增加50%；到2035年，地热能供暖/制冷面积及地热能发电装机容量比2025年翻一番。
2022年发布的《“十四五”现代能源体系规划》中进一步提到，要积极推进地热能供热制冷，在具备高温地热资源条件的地区有序开展地热能发电示范。
据不完全统计，我国的河北、河南、山西、山东、四川、贵州等地区，都对地热能发展做了十四五规划。
（位于四川川西的高温地热资源，沸腾的高温地热水从地下不断喷涌而出）
与此同时，地热能的发展也并非完全停滞。虽然在过去几十年中发展并不算快，但仍旧在持续进步，蓄势待发。
我国最大的地热能开发企业——中国石化新星公司，在本世纪初就已开始探索地热能产业化开发，并在陕西、河北、河南、山东等地区打造了规模化的地热供暖项目，截至目前累计建成地热供暖能力近8500万平方米，惠及百万余户家庭，为地热能的推广打造了样板。
地热能在北京冬奥会、大兴机场、上海世博园等场景中的成功应用，也让更多人看到了其推广的可能性。
与此同时，一些关键技术进步和新技术的出现，也拓宽了地热能的可动用范围。例如在钻井工艺方面，目前国内已经实现9000米以上深度的钻井，并且相关工艺能承受200℃以上的高温，这无疑为深层地热的开发打开了新空间。
（在雄安新区科创中心中试基地，中国石化利用数字孪生技术管理基于地热能的制暖制冷系统，大大提高了地热能利用的经济性和效率。）
放眼全球，全球不少能源巨头都开始加大对地热的投入。除了此前提到的中国石化，中国石油、中国核电、雪佛龙、BP等能源公司，近年来都有开启对地热的探索；斯伦贝谢、哈利伯顿等大型油服公司，也将地热列入了其业务拓展方向。
另外，美国、印尼、土耳其、冰岛等国对地热能发电的规模化开展，展现出了地热能增长的潜力。截至2022年，全球地热发电装机量1.6万兆瓦，中国作为地热资源大国，但占比还不到1%。
虽然差距很大，但纵观中国能源产业的发展历程，差距的背后往往蕴藏着契机。
04无限想象
契机之下，地热能拥有了新的想象。
此刻，在云南大理，一次令人期待的探索就正在进行中。大理，众人印象中有风的地方。其实这里不只有风，还有热，资源非常可观的地热。
居住在大理洱源、弥渡一带的居民，世世代代与温泉相依。人们利用涌出地表的温泉沐浴、洗衣甚至烹饪食物，生活宜人。
（在大理的洱源县、弥渡县等地区，蕴藏着十分优质的地热资源，地表温泉泉眼众多，不少村落也围绕温泉而建。）
而这片土地，也在因地热迎来新的历史进程。目前，科研人员已在这里开展了以发电为目的中高温地热能资源勘查。根据计划，大理将基于此探索打造地热能的发电及梯级利用综合示范项目。
梯级利用指对地热发电产生的余热水进一步进行利用。余热水可进一步用于温泉疗养、农业种植、水产养殖、食品加工等。采用梯级利用的方式，能有效提高地热能利用效率，间接降低成本。如果这一示范项目成功，将为我国地热能开发开拓出新的路径。
（在大理弥渡的一处樱桃番茄农业园，每年用于大棚供暖的天然气费用可达几百万元。而借助地热梯级利用，可节省上百万元的用能费用。）
当然不可否认，即便在今天，地热能开发的挑战仍然是巨大的。如何利用好地热？探索仍在继续。
除了梯级利用这种新形式，人们还在不断赋予地热能更多想象。
例如在一些枯竭的油田，利用废弃的油气井作为地热井，去开采中深层的地热能，实现废物利用。
再有利用超临界CO2取代水作为换热介质，去提取地热能发电。如此，在开发地热能的同时，还能实现CO2的利用和地质封存，实现地热能和CCUS技术的协同发展。
还有人想到将地热作为一种储能方式，利用其储存风电和太阳能。在地下，地热能存储的区域，其实也如同一个巨大的保温瓶。一种设想是，将光伏和风电收集到的能量转换成热能储存到地下“保温瓶”中，待需要时再将热能取出使用，以应对其发电间歇性的问题。
（地下保温瓶，也相当于一个大型充电宝。）
对地热来说，未来将不止于这些探索。随着全球能源转型的推进，它还有更多的可能。尤其在可再生能源迅速发展的中国，地热能的未来更令人期待。
2023年9月15~17日，中国也将迎来一场地热界的盛会——第七届世界地热大会。世界地热大会被誉为地热界的“奥林匹克”，来自各国政、产、学、研界人士共聚北京，聚焦地热行业相关政策支持、前沿技术、商业合作等话题，携手探索全球地热产业发展。
值得关注的是，这也是中国首次承办这一地热界“奥林匹克”，足见全球对中国地热能产业发展的关注。
地热将为世界带来怎样的惊喜？中国又会迎来新一轮地热大会战吗？
在无限想象之下，我们且拭目以待。（2023-09-07）