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美國能源部發(fā)布下一代地熱發(fā)電“起飛”報告，稱地熱發(fā)電技術已顯示出令人矚目的進步，使其能夠成為美國脫碳發(fā)電“關鍵貢獻者”之一，并預期美國地熱發(fā)電“最早有望在2030年實現(xiàn)商業(yè)起飛”。

地熱一直被視為公用事業(yè)的清潔電力來源，但其開發(fā)會受到地理位置的限制。美國能源部在這份最新報告中指出，下一代地熱發(fā)電利用石油和天然氣行業(yè)開發(fā)的技術，從無處不在的熱巖中設計“人造熱儲層”，而不是在特定位置尋找自然形成的熱儲層，從而能極大地擴展可用地熱發(fā)電資源及其商業(yè)應用。

報告說，盡管下一代地熱發(fā)電是一個新興行業(yè)，但具有多項先發(fā)優(yōu)勢，包括利用來自油氣行業(yè)的可轉讓技術、供應鏈和勞動力，從而實現(xiàn)快速規(guī)?；４送?，地熱發(fā)電還具有清潔、穩(wěn)定、可靈活調(diào)度、土地占用少等優(yōu)點。

據(jù)報告介紹，試點項目顯示，在鉆井等技術上取得的新進展使地熱發(fā)電的成本大幅降低。預計到2030年，美國地熱發(fā)電行業(yè)的平均成本有望達到每兆瓦時60至70美元，并有望在2035年實現(xiàn)美國能源部制定的每兆瓦時45美元的目標。

1 下一代地熱發(fā)電技術現(xiàn)狀

下一代地熱技術可以從無處不在的熱巖中制造儲層，而無需在獨特的地質環(huán)境中尋找自然存在的儲層。據(jù)估計，美國的傳統(tǒng)地熱資源約有40 GW，但目前被發(fā)現(xiàn)的地熱資源僅占25%。由于需要定位獨特的地質環(huán)境，美國的地熱部署被限制在大約4 GW。下一代地熱技術將分布在美國大部分地區(qū)的地熱資源潛力擴大到5500 GW，并且不再需要尋找獨特的地質環(huán)境。

下一代地熱技術即將具有成本競爭力。隨著近期美國在地熱發(fā)電領域取得的技術突破，到2030年美國增強型地熱系統(tǒng)（Enhanced Geothermal Systems, EGS）平均成本有望達到60~70美元/兆瓦時，到2035年接近“增強型地熱攻關計劃”（Enhanced Geothermal Shot）設定的45美元/兆瓦時的成本目標。

技術上的成功促進了下一代地熱市場的發(fā)展勢頭。DOE的EGS示范項目“地熱能前沿觀測研究計劃”（Frontier Observatory for Research in Geothermal Energy, FORGE）的鉆井速度在3年內(nèi)提高了5倍以上，在美國的前2個大規(guī)模商業(yè)EGS試點中，每口井的開發(fā)成本從1300萬美元降至500萬美元以下。第一個現(xiàn)場規(guī)模的閉環(huán)示范項目于2022年完成，預計2028年在德國完成閉環(huán)商業(yè)試點。自2021年以來，地熱市場準入不斷增加，開發(fā)商籌集的資金也逐年增加。

2 通往商業(yè)規(guī)模的路徑

在持續(xù)研發(fā)以追求技術突破的背景下，下一代地熱發(fā)電的全面部署可以分2個階段進行。

（1）實現(xiàn)騰飛。到2030年，在4~6個州總體部署約2~5 GW的下一代地熱發(fā)電，需要投資200~250億美元，才能組裝出所需的驗證套件，以降低地熱部署的風險。以下4個關鍵因素有助于確保到2030年實現(xiàn)騰飛：①到2030年，成本降低至60~70美元/兆瓦時的全國平均平準化度電成本（Levelized Cost of Electricity, LCOE）（競爭地區(qū)為40~50美元/兆瓦時）；②為新市場進入、技術方法和地質環(huán)境進行大規(guī)模示范；③精心設計電力購買協(xié)議（Power Purchase Agreements, PPAs），體現(xiàn)下一代地熱清潔電力的價值；④盡早并持續(xù)地參與社區(qū)活動。

（2）實現(xiàn)規(guī)?；?。①到2050年，下一代地熱發(fā)電實現(xiàn)商業(yè)規(guī)模（擴大到88~125 GW）需要投資2250~2500億美元，同時利用具有可轉移專業(yè)知識的數(shù)十萬現(xiàn)有工人。②隨著下一代地熱產(chǎn)業(yè)的成熟，可能會出現(xiàn)新的開發(fā)人員類別、投資來源和推動部署的開發(fā)模式。

3 挑戰(zhàn)和潛在解決方案

下一代地熱產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)騰飛和規(guī)?；仨毧朔?大挑戰(zhàn)。

（1）過高的前期成本和風險限制了開發(fā)資金與地理范圍。潛在解決方案包括：①需要從各種渠道獲得50億美元的早期開發(fā)資金，用于資助在不同地質環(huán)境中首次部署驗證套件；②提供需求側市場信號，如高價值的PPAs，激勵對初始部署的投資；③通過研發(fā)投入，在地熱開發(fā)活動中進行現(xiàn)場測試和創(chuàng)新；④開發(fā)新的金融產(chǎn)品，以降低鉆井成本。

（2）感知和實際操作風險限制了開發(fā)需求與投資。潛在解決方案包括：進行戰(zhàn)略性示范選址和早期部署的數(shù)據(jù)傳播，以證明電力生產(chǎn)的可持續(xù)性。

（3）由聯(lián)邦許可驅動的漫長且不可預測的開發(fā)生命周期。潛在解決方案包括：①在獲得授權的情況下，合并和簡化許可過程中的具體步驟；②進行技術變革，使流程變得更加精簡；③在獲得授權的情況下，集中提供地熱特定許可的專門知識。

（4）現(xiàn)有的商業(yè)模式低估了下一代地熱的潛力。潛在解決方案包括：①制定規(guī)劃政策，鼓勵高成本、高價值電力；②利用靈活的地熱作業(yè)來獲取最高價值的電力；③提供新的商品銷售模式，例如，地熱開發(fā)人員為多種目的提供熱能。

（5）在某些情況下可能會引起社區(qū)的反對。潛在解決方案包括：①堅持長期建立的誘發(fā)地震活動和環(huán)境監(jiān)測最佳實踐；②盡早、頻繁和透明地與社區(qū)就選址和潛在項目開發(fā)進行交流。

4 中國地質調(diào)查局地學文獻中心的見解

美國能源部發(fā)布《新一代地熱發(fā)電技術產(chǎn)業(yè)化路徑》報告，重點研究規(guī)劃了以深部高溫地熱資源為主要目標的新一代地熱發(fā)電技術的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路徑。中國地質調(diào)查局地學文獻中心通過對該報告的解讀分析，形成如下認識：
比于水熱型地熱資源為主的常規(guī)地熱發(fā)電技術，以深部高溫地熱資源為主的新一代地熱發(fā)電技術（即增強型地熱系統(tǒng)和閉環(huán)地熱系統(tǒng)）在資源分布廣泛性和可供性等方面具有顯著優(yōu)勢。美國希望通過油氣行業(yè)技術和人員轉移、工程示范以及市場體系建設等措施，力爭在2030年前實現(xiàn)新一代地熱發(fā)電技術的產(chǎn)業(yè)化部署。

二是新一代地熱發(fā)電技術已顯現(xiàn)出競爭優(yōu)勢，將成為確保美國清潔電力供應的主要來源。相關分析認為美國實現(xiàn)無碳發(fā)電還需增加700萬~900萬兆瓦的清潔能源發(fā)電能力。相比于易受氣候影響的風能和太陽能發(fā)電，新一代地熱發(fā)電技術有望在2050年前達到90萬兆瓦的穩(wěn)定發(fā)電能力。

三是美國計劃分兩個階段實現(xiàn)新一代地熱發(fā)電技術的產(chǎn)業(yè)化部署。其中，第一階段的主要目標是在2030年前證實新一代地熱發(fā)電技術在目前未探明地熱資源的“綠地”場地尤其是在不同地質條件場地的工程建設能力，從而降低該技術產(chǎn)業(yè)化部署的技術和資源風險、突顯其巨大的市場潛力。第二階段的主要目標是在2050年前進一步提升新一代地熱發(fā)電技術在可利用資源規(guī)模、成本、融資等方面的競爭力，以及進一步擴大該技術在全美的部署規(guī)模。

四是確定新一代地熱行業(yè)發(fā)展面臨的五方面主要挑戰(zhàn)，分別是較高的前期成本和風險、工程部署的預期和實際作業(yè)風險、長期且無法預計的工程建設周期、現(xiàn)有商業(yè)模型對新一代地熱技術發(fā)展?jié)摿Φ牡凸?、以及誘發(fā)地震等工程風險導致的公眾反對。

原標題：美國新一代地熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)藍圖，能“起飛”嗎？