能源知識庫

內容摘要

• 全球的地熱利用現狀分為地熱直接利用與發電兩大類。依世界能源協會(World Energy Council, WEC)資料，1995-2015年全球地熱資源直接利用量之地源熱泵與供暖量大幅增加(圖1)。另依地熱能源協會(Geothermal Energy Association, GEA)資訊，2015年全球地熱能源直接應用裝置容量占比如圖2所示，以地源熱泵及供暖占總裝置容量70.95%及10.74%的比例最大；另地熱能源各類別直接應用總能耗(單位:TJ/year)占比如圖3，以地源熱泵提供的能量最多。

圖1、1995-2015年全球地熱能源各類別直接利用裝置容量[1]

圖2、2015年全球地熱能源直接應用裝置容量(MW)占比[2]

圖3、2015年全球地熱能源各類別直接應用總能耗(TJ/year)占比[2]

• 2007-2011年間的地熱發電裝置容量增速逐年降低(圖4)；2011年底全球地熱發電累計裝置容量11.01 GW(年成長0.8%)，2015年全球地熱發電累計裝機量為13.40 GW，年成長5.51%。

圖4、2002-2015年全球地熱發電累計裝置容量及年成長率[3]

• 依據中國工程院的研究報告，全球地熱資源中長期直接利用將維持成長趨勢；推估2020年使用量160.5 GWt，2030年及2050年分別為456 GWt 和800 GWt。2050年之後地熱能直接利用推估會大幅發展，到2100年的使用量將達到13,165 GWt [1]。

• 目前地熱發電大國之美國、菲律賓、印尼、冰島等，以及中國大陸的地熱發電裝置容量如圖5所示；依據Bertani等對未來地熱發電的預測，顯示若不考慮乾熱岩發電，2050年全球地熱資源發電裝置容量推估達70 GWe;若考慮乾熱岩發電，到2050年地熱發電規模將達140 GWe[1]。

圖5、1995-2015年全球重要地熱國家及中國大陸地熱發電裝置容量[1]

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資料評析

• 中國大陸的地熱資源分布如表1所示；其中的淺層地熱能主要使用熱泵技術，2004年後地熱年成長率超過30%，應用範圍遍及全中國大陸，其中80%集中在華北和東北地區南部等地區。2015年底，中國大陸的淺層地熱能供暖(製冷)面積3.92億平方公尺，水熱型地熱能供暖面積1.02億平方公尺；地熱能年利用量約2,000萬噸標準煤當量的能量[4]。(1公噸標準煤當量約等於6.4*10⁶千卡)

表1、中國大陸地熱能分布[4]

• 中國大陸地熱能直接利用是美國的兩倍多；若加上地熱發電折算成年產熱能，2014年中國大陸地熱總體利用達48,570 GWh，仍大於美國的36,328 GWh；其中的地熱能直接利用以地源熱泵(58%)、供暖(19%)和溫泉洗浴(18%)為主[5]；而地熱資源開發利用平均以每年大於10%的速度增長，年均可開發利用的地下熱水資源已經達到近70億立方公尺[6]

• 中國大陸自1970年首先在廣東豐順興建完成第一座地熱試驗電廠，並在河北懷來、遼寧熊岳等地，利用溫度不足100℃的地熱水，建立kW級的小規模地熱試驗電廠[7]。真正商業化的地熱發電運轉，是在西藏羊八井地區發現大量地熱能，並自1977年起的14年間，共建置25.18 MW裝置容量的地熱發電廠(2014年底裝置容量為全球第18位)。雖然中國大陸的地熱資源相當豐富，但是地熱發電的開發效益目前仍低於其他再生能源；所以自羊八井地區開發地熱發電後，其他地區的地熱發電一直處於停滯狀態。

• 中國大陸地熱發電之全流式發電(包含蒸氣與熱水的地熱流體，導入特殊設計的渦輪機，同時利用動能和壓力能產生電力)已有快速發展(評估全流式發電較閃發型地熱發電系統中的單級閃發法和兩級閃發法地熱發電的單位淨輸出功率，可分別提高60%和30%左右)。另外，新發現的乾熱岩發電目前雖處於研發階段，但中國大陸的地下能源相當豐富，評估具相當大的地熱利用潛力。

• 中國大陸能源新發展規劃之再生能源占初級能源消費比例，將從2015年的12%成長至2020年的15%；其中新增加3%的再生能源，規劃地熱能源消費將增加1%；因此，推估大陸未來的地熱產業將逐漸進入加速開發期。依中國大陸之《地熱能開發利用「十三五」規劃》，十三五期間除了加速乾熱岩工程技術研發外，地熱發展目標以供暖及發電為主要發展方向，其中地熱供暖(製冷)新增面積11億平方公尺(截至2017年8月，中國大陸地熱能供暖面積4.8億平方公尺，累計到2020年達16億平方公尺)；其中新增淺層地熱能供暖(製冷)面積7億平方公尺，新增水熱型地熱供暖面積4億平方公尺[8]，並規劃到2020年的地熱能年利用量達7,000萬噸標準煤(地熱能供暖年利用量4,000萬噸標準煤)。另十三五規劃亦大幅新增地熱發電裝置容量500 MW，到2020年地熱發電總裝置容量可達到530 MW。

• 中國大陸國土資源部中國地質調查局2015年調查結果，大陸336個地級以上城市的淺層地熱能，年可開採資源量折合約7億噸標準煤；全國水熱型地熱資源量折合1.25兆噸標準煤，年可開採資源量折合19億噸標準煤；3-10公里深的乾熱岩資源量折合約856兆噸標準煤[4]。而未來新地熱區的開發，預定在西藏、川西等高溫地熱資源區，集中建設高溫地熱發電；華北、江蘇、福建與廣東等地區則興建低溫地熱發電，預定投入約400億人民幣（約1,840 億元新台幣，人民幣1元折算新台幣4.6元）的產業投資。而地熱能用於發電、供暖、製冷、農漁業應用、泡湯休閒等的總投資金額將達2,600 億人民幣(約1.2兆元新台幣)，共可取代約7,210 萬噸標準煤(地熱能供暖年利用量達到4,000萬噸標準煤)，減少碳排放1.77億噸，並在大陸初級能源結構中占比達到1.5%[8]。

• 中國大陸地熱資源開發亦有開發障礙與法規限制，例如開發障礙面臨：(1)地熱能源探勘難度大；(2)地熱開發投資費用高、週期長；(3)開發技術門檻高；(4)仍需實際的強力政策支援等問題。另外，法規限制包含：(1)地熱資源屬性沒有界定清楚，如地熱資源的開發是遵循水法或礦產資源法，並沒有明確區分出地下水和地熱概念；(2)地方政府立法管理依據不同，例如根據《水法》發佈的《地熱水資源管理條例》或是根據《礦產資源法》及其配套法規制定的規章，將地質礦產行政主管部門作為主管部門，或是同時將地質礦產和水行政主管部門均列為管理部門；(3)法律與行政管理協調性不足；(4)缺乏地熱開發利用政策的強制性等[7]。

• 依據中國大陸國土資源部中國地質調查局說明，中國大陸的乾熱岩資源量約與美國相當。初步評估大陸的陸域乾熱岩資源量為856兆噸標準煤，依國際2%開採標準作為可開採資源，大陸的陸域乾熱岩可開採資源量達17兆噸標準煤。此乾熱岩資源主要分布在大陸的東南沿海、松遼平原、華北平原和青藏高原等地區，未來將是乾熱岩勘察開發有潛力的地區；特別是青藏高原南部的地熱資源量巨大，且溫度高[9]。

• 目前中國大陸已透過地球物理、地球化學、放射性調查等綜合技術，在東北、華北、華東和西北等地區圈定乾熱岩有利勘探區18處，探勘面積超過3平方公里。而地球內部深度區均處於高溫狀態，理論上乾熱岩區應無所不在，且資源量非常大；所以乾熱岩能源的利用應是極富潛力。

參考文獻

1. 羅佐縣_我國地熱產業政策優化改革思考，當代石油石化，2017年第6期
    http://www.china5e.com/news/news-1002036-1.html

2. World Energy Resources Geothermal | 2016, World Energy Council.

3. 地熱能利用成全球焦點 國內開發仍存4大阻礙，前瞻產業研究院，2017-09-04。
    http://www.china5e.com/news/news-1001060-1.html

4. 地熱能開發利用「十三五」規劃，國家發展和改革委員會 國家能源局 國土資源部，2017年1月。

5. 我國地熱直接利用是美國兩倍 「十三五」地熱規劃或啟動萬億產業，中國能源網，2017-08-29。

6. 地熱資源開發捷報頻傳 荊棘之路難掩千億商機，中國能源網，2017-09-08
    http://www.china5e.com/news/news-1001755-1.html

7. 我國地熱產業政策優化改革思考，當代石油石化，2017-09-12。

    http://www.china5e.com/news/news-1002036-1.html

8. 霧霾問題讓中國《十三五》重視地熱發電及利用，TechNews 科技新報， 2017-09-12。
    https://technews.tw/2017/04/12/china-focus-on-geothermal -power-generation/

9. 可燃冰之後來了乾熱岩 能源結構大變 真的嗎？能源，2017-09-13。

     http://www.china5e.com/news/news-1002260-1.html