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发布时间: 2023-04-28
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DOI: 10.3969/j.issn.2096-8299.2023.02.007
2023 | Volume 39 | Number 2




    清洁安全发电    




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基于PESTEL模型的地热能发电产业环境分析及对策研究
expand article info 储超
上海电力大学 经济与管理学院, 上海 200090

摘要

地热能发电产业是我国新能源产业的重要组成部分。发展地热能发电产业可以解决我国能源安全问题和实现国家"双碳"目标。相比风电、光伏发电,地热能发电具有稳定性高的特点。我国地热能资源储量丰富,分布广泛,地热能发电产业潜力巨大。通过PESTEL模型全面分析了我国地热能发电产业的现状和阻碍产业发展的因素,并提出加大政府扶持力度、精确勘测评估地热能资源,完善地热发电人才培养机制等对策。通过对地热能发电产业发展的研究,提高地热发电在能源结构中的比重,为地热能发电产业发展规划提供参考。

关键词

地热发电; PESTEL模型; 发展对策

Environmental Analysis and Countermeasure Research of Geothermal Power Generation Industry Based on PESTEL Model
expand article info CHU Chao
School of Economic & Mangement, Shanghai university of Electric Power, Shanghai 200090, China

Abstract

Geothermal power generation industry is an important part of China's new energy industry.The development of geothermal power generation industry can solve China's energy security problems and achieve the national "double carbon" goal.Compared with wind power and photovoltaic power generation, geothermal energy power generation has the characteristics of high stability.China's geothermal energy resources are rich in reserves, widely distributed, and the geothermal energy power generation industry has huge potential.Based on the PESTEL model, this paper comprehensively analyzes the current situation of China's geothermal power generation industry and the factors hindering the development of the industry, and proposes countermeasures such as increasing government support, accurately surveying and evaluating geothermal energy resources, and improving the training mechanism of geothermal power generation talents.Through the research on the development of geothermal power generation industry, the proportion of geothermal power generation in the energy structure will be increased, and the reference will be provided for the development planning of the national geothermal power generation industry.

Key words

geothermal power generation; PESTEL model; countermeasures for development

近年来世界碳排放量的增速已经有所减缓, 但二氧化碳排放总量还没有达到峰值, 表明未来气候变化情况仍然严重。二氧化碳排放给人们赖以生存的自然生态环境带来了巨大的变化, 如极端气候活动加剧、海平面升高、农作物增长受到干扰等, 因此减少碳排放量以缓解世界气候变暖, 推动人类社会全面可持续发展成了世界人民关心的主题。

在全世界范围内, 采用可再生能源已成为全球能源转型和气候变化的一项重大战略转变。地热能是指由地壳抽取的天然热能, 来源于地球内部熔岩或者放射性物质衰变, 是一种洁净低碳、分布范围广阔、安全优质的可再生能源。地热能通常可分为浅层型地热能(温度低于25 ℃, 存在于地表至地下200 m深度范围内)、水热型地热能(赋存于自然水中及其蒸汽中的生物质能来源)与干热岩型地热能(温度高于180 ℃的岩体)。作为可再生能源的一种, 地热能稳定性好, 利用效率高, 潜力巨大。

1 我国地热能分布状况及开发利用方式

我国地热资源丰富, 其中浅层型地热能遍及全国, 主要集中在东北地区南部、华北地区、江淮流域、四川盆地和西北地区东部; 高温水热型地热能主要分布在藏南、滇西、川西等地区, 其他地区的水热型地热能以中低温居多; 干热岩型地热能主要分布在西藏、云南以及广东、福建等沿海地区[1]。2015年国土资源部和中国地质调查局联合调查结果表明, 全国336个地级以上城市浅层型地热能储量相当于95亿t标准煤, 每年可开发利用量折合标准煤7亿t; 水热型地热资源储量相当于1.25万亿t标准煤, 每年可开采资源量折合19亿t标准煤; 可用于供暖和制冷的面积大约相当于336个地级以上城市建筑面积的2倍。储藏在3 000~10 000 m的干热岩资源量折合856万亿t标准煤[2]。我国地热能分布情况及开发利用方式如表 1所示。

表 1 我国地热能分布及开发利用方式

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资源类型 分布地区 开发利用方式
浅层型地热能 东北地区南部、华北地区、江淮流域、四川盆地和西北地区东部 采暖、洗浴、农业
中低温水热型地热能 沉积盆地型(东部中、新生代盆地, 包括华北平原、河淮盆地、苏北平原、江汉平原、松辽盆地) 采暖、洗浴、农业
高温水热型地热能 隆起山地型(藏南、川西和滇西、东南沿海、胶东半岛、辽东半岛、天山北麓、藏南、川西和滇西) 采暖、洗浴、农业发电
干热岩型地热能 西藏、云南、广东、福建等 发电

地热能开发和利用主要包括直接利用和地热发电两种形式。第6届世界地热能大会的数据显示, 截至2020年, 中国地热能直接利用装机容量占全球总量的比例超过3成, 连续多年占据世界首位。其中, 地热供暖装机容量7 GW, 地热热泵装机容量26.5 GW, 分别比2015年增长138%和125%。

2 我国地热能发电现状

我国地热能发电开始于20世纪70年代, 先后在江西、广东等地建设了一些地热能发电示范项目。1970年广东省丰顺县邓屋建成了第1个中低温地热能发电站。1977年西藏羊八井建成了第1座高温地热电站并成功发电[3]。此后很长一段时间, 我国地热能发电发展缓慢。最近几年, 地热能发电受到越来越多关注。目前, 我国已建地热能发电总装机容量为53.45 MW, 仍在运行的容量为46.46 MW。我国已经建成的地热能发电站状态如表 2所示。此外, 我国的干热岩地热能虽然丰富, 但干热岩地热发电技术与发达国家相比仍然落后[4]。随着发电技术的突破, 我国的地热能发电产业将会迎来高速发展。

表 2 我国地方热能发电站状态

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地址 地热温度/℃ 发电技术 年份
/年
装机容量/
kW
状态
广东邓屋 92 闪蒸 1970 300 运行
西藏羊八井 160 闪蒸 1977 24 180 运行
西藏羊易 有机朗肯循环 32 000 在建
广东邓屋 92 有机朗肯循环 2014 300 停运
台湾宜兰 闪蒸 3 000 运行
山东招远 91 闪蒸 200 停运
江西宜昌 66 有机朗肯循环 50 停运
辽宁营口 75 100 停运

3 我国地热能发电产业PESTEL分析

作为分析宏观环境的有效工具, PESTEL模型是调查企业或行业外部影响因素的方法, 包括6大因素: 政策因素、经济因素、社会因素、技术因素、环境因素和法律因素。本部分将基于PESTEL模型, 从上述6个维度分析我国地热能发电产业的外部环境。

3.1 政策因素

近年来, 国家加大能源建设, 改善能源消费结构, 增加洁净燃料比例, 地热能发电作为最主要的清洁能源项目之一受到越来越多的关注。为推动地热能产业的发展, 我国从中央层面到地方层面都制定了多项政策措施。国家层面相关政策如表 3所示。

表 3 国家层面地热能相关政策

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发布时间 发布机构 政策名称 主要内容
2017年 国家发展改革委
国家能源局
国土资源部
地热能开发利用“十三五”规划 地热能开发利用的指导方针和目标、重点任务、重大布局及保障措施等。该规划是“十三五”时期我国地热能开发利用的基本依据
2018年 国务院 乡村振兴战略规划(2018—2022年) 优化农村能源供给结构, 大力发展太阳能、浅层地热能、生物质能等, 因地制宜开发利用水能和风能
2021年 国务院 中共中央国务院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 实施可再生能源替代行动, 大力发展风能、太阳能、生物质能、海洋能、地热能等, 不断提高非化石能源消费比重
2021年 国务院 国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见 提升可再生能源利用比例, 大力推动风电、光伏发电发展, 因地制宜发展水能、地热能、海洋能、氢能、生物质能、光热发电
2021年 国家能源局 关于促进地热能开发利用的若干意见(征求意见稿) 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, 全国地热能发电装机容量比2020年翻一番; 到2035年, 地热能供暖(制冷)面积及地热能发电装机容量力争比2025年翻一番
2022年 国家能源局 “十四五”可再生能源发展规划 “十四五”及今后一段时期是世界能源转型的关键期, 全球能源将加速向低碳、零碳方向演进, 可再生能源将逐步成长为支撑经济社会发展的主力能源; 我国将坚决落实碳达峰、碳中和目标任务, 大力推进能源革命向纵深发展, 我国可再生能源发展正处于大有可为的战略机遇期

此外, 地方政策方面, 河北省发展改革委员会出台《关于促进全省地热能开发利用的实施意见》[5], 以扩大可再生能源供给、降低温室气体排放量、促进社会可持续发展为政策导向, 深入开展地热能利用调查, 因地制宜推动地热能工程项目建设, 进一步规范和改善管理程序, 建设完善的信息数据和质量监控系统, 推动地热能科学规范、洁净有效利用。贵州省再生能源局印发《贵州省地热能发展“十四五”计划》, 提出到2035年, 贵州省地热能行业发展将取得新高度, 贵州省能源利用产业结构将发生重大转变、提高地热能发电在能源结构中的比重。

虽然国家已制定了许多优惠政策提升对地热能的利用, 但由于地热能发电项目建设周期长、技术门槛较高、前期地勘投资大, 企业面临着巨大的投资风险。此外, 由于高温条件最好的地方大多是西藏、云南等地, 但该地区交通运输条件较为不好, 勘查和利用困难很多, 并缺乏地热上网电价和补贴的优惠政策, 严重制约了投资建设地热发电站的热情和决心。因此, 政府需要加大资金投入, 促进地热能产业化。从实际情况看, 相较于美国、德国、日本、冰岛等先进国家, 我国在政府财政补贴、税费减免、信贷担保、专项资金、新技术等方面的扶持政策还远远不够。尽管目前地热清洁供暖技术和地源热泵应用都已取得了进展, 地热能发电近30年来却较少得到政府的支持。针对中低温地热能的有效利用, 目前国家政策还远远不够。此外, 现有政策主要聚焦在宏观层面, 缺少具体的支持细则。如《关于促进地热能开发和利用的指导意见》提到电力公司提供电价补贴地热发电的商业项目, 但却没有具体的政策细节, 包括如何补贴和补贴金额, 使得政策执行比较困难。

3.2 经济因素

地热能发电属于资本密集型行业, 前期成本开发很高, 其中钻井成本经常受到石油和天然气价格波动周期的影响。同时, 地热发电站的安装成本与水电项目类似, 受场地因素的影响较大。此外, 地热能储层的温度、深度以及流体的性质都会对项目成本产生影响。总之, 地热能发电相比较风电和光伏发电具有稳定性高的优势, 其投资上的经济可行性取决于前期勘探成本和上网电价等因素[6]

当前中国经济增速不断下降, 发展模式也由高速度发展向高质量发展逐渐过渡, 客观上要求更多的依赖清洁能源。此外, 中国能源需求增长放缓, 将缓解能源供需状况, 并导致整体能源价格下降。具体在地热能发电领域, 中国地热资源利用起步较晚, 目前仍属于新兴行业, 行业内产品成本仍然较高。在能源需求增长和总体能源需求下降的背景下, 地热能产业发展将面临一些不利因素, 例如能源需求不足, 缺乏价格竞争优势。

3.3 社会因素

地热能开发利用使得我国在20世纪70年代至90年代培育了大批技术人才。然而在过去30年中, 由于国家大力发展风力发电和太阳能光伏发电, 忽视地热能利用, 导致地热能发电产业人才短缺, 很难满足市场需求。但从社会发展的角度看, “双碳”目标催生地热能的开发和利用, 特别是地热发电项目的建设, 不仅可以促进地热资源丰富地区如西藏、云南等地的经济发展, 而且可以提供优质的清洁能源, 符合国家的能源结构转型战略, 具有良好的社会效益。

3.4 技术因素

尽管我国在地热能研究与使用上取得了较大的突破, 但仍没有建立完善的科技系统。在地热能直接利用方面存在资源利用效率低, 没有最佳的资源综合利用模式等问题。尽管高温地热干蒸汽发电技术早已成熟, 但其他地热能发电技术仍落后于先进国家。与国外地热装置相比, 国内生产的装置利用率相对较低、耐久性较差、应用较少。

3.5 环境因素

针对中国严峻的环保问题, 国家颁布了《环境保护法》《中国水污染防治法》等环境法规来治理环境污染。地热能发电可以替代燃煤发电, 减少碳排放和空气污染, 但在资源利用过程中也会造成一些环境问题, 比如地热水含有大量的氯化物和硫化物等有害物质, 温度较高; 地热水处理不好, 可能流入河流和农田中, 造成严重的化学污染; 大量抽取地热水且回灌不及时, 会导致地下水位持续下降, 引起地面沉降; 地热能开发过程中产生硫化氢等有毒气体, 如果不及时处理, 就会破坏大气环境, 甚至对人们的生命安全构成威胁。

3.6 法律因素

目前, 涉及地热能的主要法律为《中华人民共和国矿产资源法》和《中华人民共和国可再生能源法》。两部法律均将地热能视为能源矿物, 鼓励科学考察与科学发展。全国地方各级人民政府也出台了有关法律法规。但目前还没有全国性的专门针对地热能的法律法规。没有统一的法律依据规制地热能的开发利用, 很容易导致混乱和多头管理, 不利于地热能发电的长期可持续发展。

《中华人民共和国资源税法》以及各地的实施细则自制定执行以来, 在地热能学界和行业引起了很大的反响和争论。资源税的征收本意是减少不可持续的地下水开采活动, 保护水资源[7]。但是, 地热能发电利用的仅仅是地热水中的热能资源, 不同于石油、天然气等矿产资源, 不管是否回灌水, 一律征收资源税违背了资源税法的制定初衷, 增加了地热能发电企业的成本, 在地热能发电没有补贴的现状下, 企业的经济效益很难实现。

4 我国地热能发电产业存在的问题与对策建议

4.1 存在问题

虽然我国目前的直接用电量一直位居世界前列, 但地热能发电装机容量在世界地热开发大国中却比较靠后。中国地热能发电起步较早, 但近30年来进展较慢, 装机容量距离“十三五”规划目标相差甚远。其原因主要有以下几点。

(1) 地热能勘探评价不足。虽然地热能潜力和发展前景巨大, 但不同地区的地质构造存在很大差异, 因此, 需要对地热资源的分布情况进行全面详细的勘察评估。在“十三五”时期, 我国政府仅对京津冀等部分区域的干热岩项目开展了重大勘探投资, 对全国其他区域的地热能勘探投入相对较少, 无法对地热能开发利用情况进行全面详查勘查, 就造成了我国现有地热能分布数据缺乏, 影响了地热能产业规模化快速发展。

(2) 地热能的管理体制机制尚未理顺。目前, 地热能开发和利用受到《矿产资源法》《水法》和《可再生能源法》等多部法律法规的约束和监管, 面临多头管理的局面[8]。企业在申请地热能发电项目时涉及多个不同的管理部门, 且各部门间缺乏协调机制, 申请手续繁琐、办事程序不顺畅。管理和激励机制不健全, 不利于行业规范化发展, 限制了行业发展。

(3) 地热能发电相关技术能力有待提高。目前国内地热能发电领域技术体系还不够健全, 一定程度上制约了地热能高质量规模化发展。虽然在高温地热能发电方面技术比较成熟, 但中低温地热发电技术和干热岩发电技术仍比较落后。此外, 地热能发电仍然面临一些基础性技术问题, 如由于热源探测技术和土地勘探技术还不完善, 成井工艺技术等方面也有待改善, 有时甚至必须打多个废井才能发现电阻热, 从而提高了装机总成本, 严重影响了地热能发电项目的经济性。

(4) 政策支持力度不够。中国的地热能非常充足, 但对地热能开发计划不清晰。目前, 中央和地方政府出台了一些财政和价格鼓励政策, 虽促进了北方地区清洁供暖, 但政策不够完善, 执行存在不到位、不充分的现象[9]

4.2 对策建议

为了促进我国地热能的高质量发展, 给出以下对策建议。

(1) 进一步加强地方各级财政投入力量, 撬动企业资金参与, 对重要区域地热能利用情况进行全面详查与精细评估。

(2) 建立专门针对地热能开发利用的法律, 明确地热能开发过程中的审批主体, 改变多头管理、项目审批程序繁琐的现象, 吸引更多企业参与地热能发电项目的建设和运营。

(3) 完善地热能发电领域人才培养机制, 在高校中设立地热能专业, 为我国地热能产业发展储备人才。加强地热能发电关键技术的研发, 进行中低温发电技术和经济可行性研究; 同时开展干热岩发电关键技术研究, 突破制约地热能发电快速发展的技术瓶颈。

(4) 通过资源税费改革, 减轻地热能发电企业的税费负担, 同时为地热发电企业提供上网电价补贴, 提高地热发电项目的经济效益, 吸引一大批企业进入地热能发电领域, 形成良好的行业生态环境。

5 结论

本文立足于地热能发电产业发展现状, 运用PESTEL模型对我国地热能发电产业进行环境分析, 得出如下结论。

(1) 我国地热能发电产业发展存在有利的外部环境, 包括高温地热能资源储量丰富; 国家的能源消费结构转型升级战略; 地热能直接利用广泛, 积累了地热能开发利用的技术。

(2) 一些因素阻碍了我国地热能发电产业的大规模发展。包括支持地热发电产业的财税政策较少, 地热发电上网电价没有补贴, 且对地热能开发征收的矿产资源税, 导致地热发电项目盈利性较差; 地热能发电产业的管理体制机制存在一定的问题, 经常出现多头管理情况, 增加了企业的管理成本; 地热发电技术和发达国家相比还存在差距。

(3) 未来我国地热能发电应从以下方面提升: 加强地方各级财政投入; 建立专门针对地热能开发利用的法律; 完善地热能发电领域人才培养机制; 通过资源税费改革, 减轻企业负担。

参考文献