正文目录第一章、地热资源行业总体状况分析 (4)第一节、地热能优势分析 (4)一、地热是环境污染小的清洁能源 (4)二、地热设备利用率高 (4)三、载荷系数大,产生热量高 (5)第二节、地热资源丰富,直接利用和发电是主要利用方式 (5)一、全球及中国地热资源分布 (5)二、地热能分类 (6)第三节、未来全球地热产业发展目标 (7)第二章、地热直接利用:地源热泵技术最受青睐 (8)第一节、地源热泵市场发展状况 (8)一、全球地热直接利用市场快速发展 (8)二、到2050 年全球地源热泵年产生热能将达到8EJ 左右 (9)三、美国地源热泵发展分析 (10)1、美国地源热泵发展历程、现状及趋势 (10)2、美国地源热泵发展经验总结 (12)(1)、政策扶持起到重要作用 (12)(2)、公共机构和学会/协会功不可没 (13)3、美国地热公司运行分析 (14)(1)、美国地热:受益美国地热政策,快速增长 (14)(2)、奥玛特:一家地热发电企业的成绩单 (17)4、地源热泵在美国发展中遇到的问题 (18)第二节、我国地热直接利用分析 (19)一、我国地热直接利用发展迅速 (19)二、我国地源热泵项目商业模式 (21)三、我国我国地源热泵未来空间 (25)1、短期百亿投资 (25)2、长期千亿蓝海 (25)四、我国发展地源热泵问题及应对 (26)1:行业主管不明确,支持政策偏弱 (26)2:运营模式不理想,规模化利用存障碍 (27)第三节、地源热泵技术状况 (27)第三章、地热发展状况分析 (30)第一节、全球地热发电概述 (30)一、地热发电发展历程 (30)二、世界发电装机中地热占比非常低 (31)三、2013年世界地热发电爆发式增长 (33)第二节、我国地热发电发展历史及现状 (35)一、我国地热发电发展历程 (35)二、我国地热发电发展目标 (37)三、地热发电技术升级路线描摹 (38)第四节、一低一高是地热发电发展方向 (39)一、禀赋决定技术路线,中低温发电在我国最具潜力 (39)二、ORC 螺杆膨胀发电系统将是中低温地热发电的主流技术 (40)三、EGS国外研究较早 (41)四、发达国家开发EGS进程 (42)1、美国:最早参与 (42)2、日本:核电事故后大力发展地热发电 (43)3、德国:与法国合作开发苏茨项目 (44)五、我国干热岩资源评估 (45)第五节、成本以及投资回收周期制约EGS 的发展 (47)1、成本分析 (48)(1)开发成本 (48)(2)生产成本 (49)2、融资分析 (49)(1)、融资障碍分析 (49)(2)地热项目所需投资分析 (50)3、投资机制 (51)4、发展趋势 (51)第六节、地热设备市场投资动态 (53)1、中国的开山股份:进入美国地热设备市场 (53)2、巴菲特收购地热能发电企业 (54)图表目录图表1:各种能源发电的CO2排放量(克/千瓦时) (4)图表2:地热载荷系数更高 (5)图表3:2010-2050年全球地热发电和供暖产业发展时间表 (7)图表4:至2050年全球地热直接利用设备能力为现状16倍 (8)图表5:全球地热直接利用设备能力排名(MWt) (8)图表6:全球地源热泵占直接利用的比例快速上升 (10)图表7:至2050年全球地源热泵年产生热能为2010年20倍 (10)图表8:美国地源热泵设备安装能力居世界第第一 (11)图表9:土壤源热泵为美国地源热泵总量84% (11)图表10:2009-2015年美国地源热泵市场产值快速上升 (12)图表11:GHP 联邦政府收入税收抵免详细信息 (12)图表12:美国地方政府地源热泵激励措施 (13)图表13:2006-2013年美国地热公司收入与净利润状况 (14)图表14:2013年美国地热公司收入构成情况 (14)图表15:美国地热公司正在运营的项目 (16)图表16:美国地热公司正在开发的项目 (16)图表17:美国地热公司计划开发的项目 (16)图表18:美国地热发电项目基本情况 (16)图表19:2002-2013年奥玛特科技公司收入与净利润状况 (17)图表20:2013年奥玛特公司收入地域构成 (18)图表21:2004-2013公司非洲与欧盟收入占比变化 (18)图表22:美国地源热泵技术主要发展方向 (18)图表23:世界地热直接利用年产能排名(GW/a) (20)图表24:地源热泵占我国地热直接利用比为38.5% (20)图表25:到2050年我国浅层地热能(地源热泵)设备能力为现状17倍 (20)图表26:合同能源管理将是未来地源热泵项目主导运营模式 (21)图表27:我国地源热泵行业快速发展,截至2012年应用面积达到2.4亿平方米 (22)图表28:我国地源热泵扶持政策密集出台 (23)图表29:我国地源热泵技术基本成熟,经济性较好 (23)图表30:2006-2012年我国地源热泵应用面积GAGR 为44%,到2015年目标为5亿平方米 (24)图表31:地源热泵分为地埋管、地表水、地下水3种 (28)图表32:地源热泵系统由室外热能交换、热泵机组、室内末端三部分组成 (28)图表33:室外、热泵机组、室内成本构成占比为4:3:3 (28)图表34:热泵机组组成 (29)图表35:世界地热发电历史进程 (30)图表36:2015年-2020年全球地热发电装机容量复合增速6%以上 (33)图表37:各国家或地区在建项目数量 (34)图表38:2013年各个国家的装机容量 (34)图表39:我国地热发展历史,有30年停滞期 (35)图表40:中国主要大、中型地热田基本情况 (35)图表41:代表性低温地热发电项目,一家还在运行 (36)图表42:我国地热发电现状 (36)图表43:中国工程院提出的地热发电发展目标 (37)图表44:比较成熟的地热发电技术 (38)图表45:地热发电技术升级路线 (39)图表46:中国地热资源分布图 (39)图表47:低温地热发电技术以ORC 为基础进行升级 (40)图表48:世界主要发达国家EGS/HDR项目一览表 (42)图表49:中国大陆不同深度温度分布格局(℃) (45)图表50:中国大陆干热岩地热资源量 (46)图表51:中国大陆地区干热岩地热资源基数以及可开采量 (46)图表52:中国大陆主要干热岩分布区干热岩资源量 (47)图表53:地热发电成本分析 (48)图表54:地热直接利用成本分析 (48)图表55:地热供电和地热供热每兆瓦功率所需开发成本 (48)图表56:一个20兆瓦的高温地热发电电站所需投资 (50)图表57:一个5兆瓦的EGS 电站所需投资 (50)图表58:一个地热项目所需经历的各个时期及各时期所需要的投资方式 (51)图表59:地热各类项目的开发成本变化 (51)图表60:不同成熟时期的成本变化 (52)图表61:EGS发展阶段的成本及风险 (52)图表62:开山股份的地热项目订单 (54)第一章、地热资源行业总体状况分析第一节、地热能优势分析地热能是指储存在地下岩石和流体中心的热能。
地热能具有清洁环保、不受天气影响、载荷系数大等优点。
一、地热是环境污染小的清洁能源地热能是一种清洁能源,它的利用对环境污染小,以高温地热发电为例,产生的CO2排放比常规化石能源、光伏、风能等可再生能源小得多。
数据显示,燃煤发电产生的CO2排放为295克/千瓦时,光伏为55克/千瓦时,而地热发电仅为8克/千瓦时。
图表1:各种能源发电的CO2排放量(克/千瓦时)资料来源:cnki二、地热设备利用率高未来不仅需要清洁的可再生能源,更需要可靠的能源技术,比如2013 年以来,雾霾经常笼罩我国东部和中部,既没有阳光(无法利用太阳能),也没有风力(无法使风涡轮机旋转),若以光伏、风力发电则会受到影响,而地热发电则不受影响,因此地热发电设备利用率更高。
以日本为例,受气候的影响,风力发电的设备利用率只有20%、光伏发电仅为12%,地热发电却高达70%,非常稳定。
三、载荷系数大,产生热量高地热发电载荷系数在很多情况下超过90%,而光伏的载荷系数平均值为14%,风能为25%。
载荷系数大意味着在相同的装机功率下,年产生的发电量会更高。
图表2:地热载荷系数更高资料来源:cnki第二节、地热资源丰富,直接利用和发电是主要利用方式一、全球及中国地热资源分布世界上已知的中高温地热资源主要集中在三个地热带,一是环太平洋沿岸地热带;二是从大西洋中脊向东横跨地中海、中东到我国藏川滇地热带;三是非洲大裂谷和红海大裂谷地热带。
此外,在世界范围内还分布着丰富的中低温地热资源。
据估算,地球蕴藏的地热能约14.5×1022KJ ,折合4948 万亿吨标准煤,而全球煤的埋藏量仅为1 万亿吨。
按2010 年世界年消费171 亿吨标准煤计算,可满足人类数十万年的能源需求。
我国国土资源部在2011 年4 月22 日国际地球日“国土资源系统应对全球气候变化和节能减排工作成果新闻发布会”上介绍了我国三大类型的地热资源情况:(1)浅层地热能资源储量相当于95 亿吨标准煤,每年可利用量相当于3.5 亿吨标准煤;(2)水热型地热资源储量折合8530 亿吨标准煤,每年可利用量相当于6.4 亿吨标准煤;(3)干热岩资源总量为860 万亿吨标准煤,相当于中国大陆2010年度能源消耗总量的26 万倍。
二、地热能分类目前,可利用的地热能主要包括直接利用型(浅层地热能、水热型地热能)和增强型地热能EGS(干热岩体中的地热能)。
浅层地热能:t<25℃,距地表h <200 米范围内岩土体、地下水、地表水中的地热能,主要通过地源热泵技术实现利用。
水热型地热能:25≤t≤150℃,距地表200≤h≤4000 米,蕴藏在地下水中,一部分通过天然通道或者人工钻井直接利用,一部分用于发电;增强型地热能:t≥200℃,距地表h>4000 米,通过钻井建立地下人工热交换系统的增强型地热系统,也叫干热岩利用系统,目前主要用于发电。
地热能按利用方式分类资料来源:方正证券第三节、未来全球地热产业发展目标近年来,在全球能源紧缺、气候变化风险逐步加大的背景下,地热能的显著优势已被越来越多国家所意识到,国际能源机构已制定了未来地热能发展目标。
图表3:2010-2050年全球地热发电和供暖产业发展时间表第二章、地热直接利用:地源热泵技术最受青睐第一节、地源热泵市场发展状况一、全球地热直接利用市场快速发展近年世界地热直接利用呈现出良好发展态势,尤其是1995 年以后,增长趋势较为明显。
1995 年,世界地热直接利用装机容量为8664MW,根据世界地热大会统计数据,2010 年这一数值快速上升至50583MW(约为为同期地热发电的5 倍),年均复合增速为12.48%。