地热

摘要:地热能发电技术,凭借其利用地球深部地热资源进行能量转换的独特优势,展现出了环保、可持续和稳定的显著特点。根据IRENA的权威数据,全球地热能发电装机容量自2013年至2022年呈现出了稳健的增长态势。具体而言,从2013年的10786MW起步,历经数年的稳步发展,终于在2023年达到了14846MW的装机容量,并在同年实现了1.32%的同比增长。地热能发电作为一种清洁且可持续的能源形式,不仅有助于减少对环境的污染,还能为全球能源结构的转型提供强有力的支撑和推动。


、定义及分类


地热是来自地球内部的一种热能资源,是地球熔岩向外的自然热流。地热能是一种清洁能源,是可再生能源,其开发前景十分广阔。按照其储存形式,地热可分为蒸气型、热水型、地压型、干热岩型和熔岩型五大类。

地热分类


二、行业政策


1、主管部门和监管体制


地热行业主管部门主要为国家发改委、国家能源局等。国家发展与改革委员会作为国家经济的宏观调控部门,负责制定我国的能源发展规划、电价政策,并具体负责项目审批及电价制定。国家能源局主要职责是研究提出能源发展战略的建议,拟定能源发展规划,研究提出能源体制改革的建议,推进能源可持续发展战略的实施,组织可再生能源和新能源的开发利用,组织指导能源行业的能源节约、能源综合利用和环境保护工作。按国务院规定权限,审批、核准国家规划内和年度计划规模内能源固定资产投资项目。


地热行业自律组织包括中国资源综合利用协会可再生能源专委会、中国可再生能源学会等。中国资源综合利用协会可再生能源专委会致力于推动可再生能源领域技术进步和先进技术的推广,积极促进中国可再生能源产业的商业化发展,是联系国内外产业界与政府部门和科研机构的重要纽带。中国可再生能源学会旨在成为科技工作者、企业和政府之间的桥梁,对外学术交流和技术合作的窗口,致力于促进我国可再生能源技术的进步,推动可再生能源产业的发展。2、行业相关政策


随着全球对清洁能源的日益重视,中国政府正不断加强对地热等清洁能源的政策扶持,以推动能源结构的优化和绿色转型。2023年12月,国家发改委印发《产业结构调整指导目录(2024年本)》,鼓励可再生能源利用技术与应用,包括地热能利用技术开发与设备制造,可再生能源供暖技术的开发与应用。这不仅有助于推动地热技术的创新,提高地热能的利用效率,还将促进地热相关产业的发展,形成更加完善的产业链。

中国地热行业相关政策


三、发展历程


中国地热行业主要经历了四个阶段,1907年至1950年代的起始阶段。1907年,英国巴克利教授申请了地面辐射供暖的专利,这标志着地热供暖技术的初步形成。同期,中国处于清末和北洋政府时期,由于历史和社会动荡,地热技术在中国并未得到广泛关注和应用。


20世纪50年代末期至2000年代初的回归与初步应用阶段。20世纪50年代末期,随着新中国的成立和科技的逐步发展,地热技术开始回归中国。一批科技工作者开始对地面辐射供暖技术进行研究,并付诸于具体的工程实践。一些重要的公共场所,如人民大会堂、故宫和华侨饭店等,开始采用地面辐射供暖技术,标志着地热技术在中国得到初步应用。


2004年至2016年的成长与专业化阶段。在这一阶段,中国地热能的开发利用呈现出规模化、专业化的特点。随着相关产业政策的推动,地热能产业发展驶入快车道。国内陆续出现了许多代表性的企业,设备逐步由小型向中大型、由粗糙型向专业型过渡,技术研发成果市场化、产业化的步伐不断加快。借此,中国迅速成长为全球地热能直接利用量最大的国家。


2017年至今的快速成长与多元化应用阶段。随着技术的进步和市场的扩大,中国地热行业进入了快速成长阶段。地热能的应用范围不断扩展,不仅在供暖领域得到广泛应用,还涉及发电、温泉旅游等多个领域。政府继续加大对地热行业的政策扶持,鼓励技术创新和产业升级。地热行业在中国能源结构中的地位日益提升,成为推动清洁能源发展的重要力量。

中国地热行业发展历程


四、行业壁垒


1、技术壁垒


地热能的开发利用涉及到复杂的地下工程技术和热力学原理,需要企业具备专业的技术团队和研发能力。目前,地热能的开采和利用技术尚未完全成熟,尤其是在高温地热发电领域,技术难题仍然较多。此外,地热资源的勘探、评估、开发和运营也需要专业的技术支撑和丰富的经验积累。因此,对于缺乏技术实力和经验的企业来说,进入地热行业存在一定的难度。


2、政策壁垒


虽然中国政府近年来出台了一系列支持地热等清洁能源发展的政策,但在实际操作中,仍然存在一些政策壁垒。例如,地热资源的开采和利用需要遵守严格的环保规定和安全标准,企业需要投入大量资金和时间进行前期准备和审批工作。此外,不同地区的政策执行力度和标准也可能存在差异,给企业带来一定的不确定性和风险。


3、市场壁垒


目前,地热行业的市场规模相对较小,市场竞争激烈,企业之间的差异化竞争不明显。此外,由于地热资源的分布不均和开采难度较高,导致地热项目的投资回报周期较长,风险较大。这使得一些潜在投资者对地热行业持谨慎态度,进一步限制了地热行业的发展。


五、产业链


1、行业产业链分析


地热产业链上游主要为开采地热资源的设备,包括钻具稳定器、钻机、压裂设备、井口装置等相关设备的供应,确保地热能高效、安全开采。产业链中游为地热资源的生产运营商。产业链下游为地热发电、地热供暖和制冷、地热农业、地热旅游等应用领域。

地热行业产业链
钻具稳定器
河南中原重型锻压有限公司
深圳市大疆创新科技有限公司
深圳市倍思科技有限公司
摩米士科技(深圳)有限公司
钻机
中国石油天然气集团有限公司
南阳二机石油装备集团股份有限公司
中石化石油机械股份有限公司
宏华集团有限公司
压裂设备
烟台杰瑞石油服务集团股份有限公司
中国石化机械四机公司
四机赛瓦石油钻采设备有限公司
湖北中油科昊机械制造有限公司
井口装置
苏州道森钻采设备股份有限公司
烟台杰瑞石油服务集团股份有限公司
中石化石油机械股份有限公司
宏华集团有限公司
上游
开山集团股份有限公司
河南豫能控股股份有限公司
江苏省新能源开发股份有限公司
冰轮环境技术股份有限公司
中游
地热发电
地热供暖和制冷
地热农业
地热旅游
下游


2、行业领先企业分析


(1)开山集团股份有限公司


开山集团股份有限公司是一家从事装备制造及新能源开发的公司,主要业务分为压缩机研发、制造、销售及地热发电——包括地热开发、电站运营、向客户提供地热电站EPC工程总包或地热井口模块电站成套发电设备两大板块。作为地热行业中的新兴“破局者”,开山集团展现出了惊人的实力与潜力。在2022年,公司成功为全球贡献了超过25%的地热新增装机容量,业务触角更是延伸至印尼、中东欧、肯尼亚、土耳其等多个国家,国际影响力日益凸显。值得一提的是,开山集团是全球范围内唯一一家能够针对高压蒸汽、低压蒸汽、热水等多种地热资源类型,提供定制化最佳技术方案的制造商。这一独特的优势使得公司在地热发电领域具备了强大的竞争力,也为公司的经营指标提供了强有力的支撑。2023年前三季度,开山股份营业收入为31.25亿元,同比增长15.74%;归母净利润为3.47亿元,同比增长5.10%。

2019-2023年前三季度开山股份经营情况


(2)河南豫能控股股份有限公司


河南豫能控股股份有限公司深耕能源行业,已成为河南省集火力发电、新能源、抽水蓄能、煤炭贸易物流、综合能源服务于一体的省级资本控股的综合能源上市公司。在地热领域,豫能控股下属公司长垣豫正清洁能源有限公司承建了长垣驼人智慧城地热能供暖项目,该项目依托清洁环保的地热能,遵循“取热不取水”的原则,通过地热交换器将地下热能转换为室内温度。项目可服务居民1200多户,预计每年减少排放二氧化碳2220.97吨。这一项目标志着豫能控股在地热能供暖领域实现由0到1的突破,创新建立了云网一体的高效地热能源站,实现了能源的高效利用和废弃物的循环再利用,为城市的可持续发展提供了新的动力。未来,豫能控股将继续围绕农村能源革命,积极推广地热能供暖应用,努力成为乡村振兴的践行者。2023年前三季度,豫能控股营业收入为87.82亿元,同比下降16.52%;归母净利润为-5.77亿元,同比增长58.47%。

2019-2023年前三季度豫能控股经营情况


六、行业现状


地热能发电技术,凭借其利用地球深部地热资源进行能量转换的独特优势,展现出了环保、可持续和稳定的显著特点。根据IRENA的权威数据,全球地热能发电装机容量自2013年至2023年呈现出了稳健的增长态势。具体而言,从2013年的10786MW起步,历经数年的稳步发展,终于在2023年达到了14846MW的装机容量,并在同年实现了1.32%的同比增长。地热能发电作为一种清洁且可持续的能源形式,不仅有助于减少对环境的污染,还能为全球能源结构的转型提供强有力的支撑和推动。

2013-2023年全球地热能发电装机容量


七、发展因素


1、机遇


(1)技术进步


随着科技的不断进步和创新,地热开发利用技术不断提升,为中国地热行业带来了巨大的发展机遇。近年来,中国地热勘查技术、地热井钻探技术、地热发电技术等方面取得了显著进展,尤其是新型地热发电技术的涌现,如超临界二氧化碳循环、深部地热、地热-光伏联合发电等,极大地提高了地热资源的利用效率和经济性。这些技术的不断创新和应用,为中国地热行业的发展提供了坚实的技术支撑,为地热资源的可持续开发利用开辟了新的途径和可能性。


(2)政策支持


中国政府高度重视清洁能源的发展,积极出台一系列政策支持地热能的开发利用,为地热行业提供了良好的政策环境和发展机遇。例如,国家能源局发布的《关于推进地热能发展利用的指导意见》,明确了地热能发展的总体目标和政策措施,加强了地热资源的调查评价和开发利用工作。同时,各级地方政府也相继出台了一系列支持地热能开发利用的地方性政策和补贴政策,为地热项目的实施提供了经济上的支持和保障。这些政策的出台为地热行业提供了政策保障和市场导向,为地热资源的开发利用提供了有力支持。


(3)市场需求


随着全球气候变化问题的日益严重,清洁能源的需求不断增长。地热能作为一种清洁、高效、可持续的能源形式,具有巨大的应用潜力。在供暖、制冷、发电等领域,地热能都有着广泛的应用前景。同时,随着人们生活水平的提高和环保意识的增强,对清洁能源的需求也将不断增加,为地热行业的发展提供了广阔的市场空间。


2、挑战


(1)资源分布不均


地热资源在中国的分布并不均衡,优质的地热资源往往集中在某些特定地区,如西藏、云南、四川等地。这使得地热项目的开发存在地域限制,对于其他地区来说,地热能的利用难度和成本相对较高。此外,即使在地热资源丰富的地区,资源的品质也存在差异,部分地区的地热资源可能并不适合大规模的商业开发。此外,地热资源的深层开发利用面临着技术和经济上的挑战。由于地热资源存在深埋、地下水位变化、地温梯度不足等问题,使得地热资源的勘查、开发、利用难度较大。


(2)市场接受度低


由于地热能的应用相对较新,公众对其了解不足,导致市场需求有限。此外,地热能项目的投资成本较高,回报周期较长,使得一些投资者望而却步。同时,地热能与传统的化石能源相比,在价格上并不具备明显优势,这也限制了其在市场上的竞争力。


(3)环境保护压力


地热开发利用过程中,存在地下水污染、地表环境破坏、地震活动增加等环境保护问题,给当地生态环境带来一定压力。尤其是在地热资源开发利用过程中,可能产生的地下水污染问题,对周边水源、土壤和生态系统造成潜在威胁。此外,地热开发利用也可能会引发地震活动,增加地质灾害风险,对当地社会稳定和人民生命财产安全构成一定影响。因此,地热行业在发展过程中需要加强环境保护意识,采取有效的环境保护措施,实现经济效益与环境效益的双赢。


八、竞争格局


根据IRENA的权威数据,2023年全球地热能发电装机容量中,美国的占比高居榜首,达到了18.01%,尽管其领先地位稳固,但近年来其占全球比重一直处于下滑趋势;与此同时,印度尼西亚在全球的占比则呈现出稳步上升的趋势,到2023年已经攀升至16.29%,目前紧随美国之后位列第二;菲律宾的地热能发电装机容量则呈现出震荡态势,导致其占全球比重不断下滑,至2023年已降至13.15%,位居第三。值得注意的是,中国的地热能发电装机容量数据目前仅更新至2018年,当时仅为26MW,占全球比重仅为0.20%,这显示出中国在地热能发电领域仍有巨大的成长空间。随着技术的不断进步和市场的逐步开放,中国有望在地热能发电领域实现跨越式发展。

2023年全球地热能发电装机容量比例


九、发展趋势


1、技术创新


随着科技的不断进步,地热能的开发利用技术将得到进一步的提升和优化。例如,地热勘探技术将更加精准,能够更准确地评估地热资源的分布和储量,为地热项目的选址和开发提供有力支持。同时,地热发电技术也将取得突破,提高地热能的转换效率,降低运营成本,使其更具竞争力。此外,随着物联网、大数据等新一代信息技术的广泛应用,地热能的智能化管理和运营将成为可能,推动地热行业向更高效、更环保的方向发展。


2、市场需求不断增长


中国政府高度重视清洁能源的发展,将继续出台一系列优惠政策来支持地热能的开发利用。这些政策将包括财政补贴、税收优惠、项目融资等多个方面,为地热行业的发展提供有力保障。同时,随着全球能源结构的转型和应对气候变化的压力增大,市场对清洁能源的需求将持续增长。地热能作为一种清洁、可再生的能源形式,将受到越来越多的关注和青睐。


3、产业融合与多元化发展


地热行业将不仅局限于供暖、发电等传统领域,还将与旅游、农业、工业等多个领域进行深度融合。例如,利用地热资源发展温泉旅游、地热农业等新兴产业,不仅可以提高地热能的附加值,还可以带动相关产业的发展,形成良性循环。此外,地热行业还将与其他清洁能源产业进行协同发展,共同推动中国能源结构的优化和升级。

中国地热行业未来发展趋势

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