今年，英国康沃尔郡发生了一件低调却意义非凡的事情。确切来说，事情发生在地表之下 5 千米深处。

一家创新型工程公司完成了英国有史以来最深的陆上钻井作业，并启用了英国首座地热发电厂。于是，一万户英国家庭用上了取之不竭、全天候稳定供给的清洁能源，每年可减少数千吨二氧化碳排放。[1]

由 Geothermal Engineering Ltd (GEL) 主导建设的 United Downs 深层地热发电项目耗资 6,500 万美元，堪称一项科技创举。和所有地热发电厂一样，该项目利用地球内部放射性衰变产生的地下储热，而放射性衰变自地球形成之初便持续发生，是一种天然地质过程。水通过管道流入井中，渗入近 200oC 高温岩石中的天然裂缝。随后，高温地热水被抽送至地面，用以驱动涡轮旋转发电，所产电力通过电网外送。

该项目是全球蓬勃发展的地热能源领域中的最新里程碑。作为低碳发电能源，项目落成恰逢其时。2026 年 3 月，世界气象组织发布报告称，地球气候失衡程度创下历史新高，所蓄积的热量远超其可向外释放的总量。[2]这种失衡是由温室气体在生物圈中截留热量所致，正在加速冰川融化、海平面上升，预计今年晚些时候还将出现新的高温纪录。

随着 United Downs 竣工，GEL 目前正计划新建另外两座地热发电厂。抢抓地热能发展风口的企业绝非个例，地热能行业正如其名，热度全面高涨。

地热能即将迈入主流能源行列？

国际能源署 (IEA) 报告称，先进地热技术投资正在急剧增长，2025 年全球投资总额达到 22 亿美元，自 2018 年以来，其投资规模的年同比增速高达 80%。[3]除该笔对地热能行业“未来技术”投资外，2025 年传统地热发电项目筹资 50 亿美元，区域地热供热厂还获 115 亿美元资金。

IEA 表示，地热投资激增部分归因于科技公司的需求日益增长，这些公司需要大量可靠的电力来支撑耗电量巨大的数据中心。

地热发电厂除了可为科技公司供应数兆瓦电力，还有另一项优势：能够将数据中心的余热直接送回地下，而不是让其散逸到本已不堪重负的大气中。

地热能的发展潜力如何？

目前，全球的地热发电厂主要集中在少数几个浅层开采点。因此，地热能发电量目前仅占全球发电量的 1% 左右。但这种局面有望发生改变。[4]

如果技术优化保持现有态势，IEA 预计，到本世纪中叶，地热能有可满足全球高达 15% 的电力需求。届时全球地热装机容量约达 800 吉瓦，所发电量等同于美国与印度当前用电需求总和。[5]

肯尼亚地热能目前占本国能源结构的 40%，冰岛地热能满足全国约 30% 用电与 90% 采暖需求，受两国带动，其他国家如今也纷纷投身地热能投资热潮。[6]

麻省理工学院能源倡议的一份报告显示：受私人资本大量涌入且环保政策调整驱动，土耳其、新西兰与印尼均将扩大地热开发列为其整体能源战略的优先事项。有利的地质条件起到了重要作用，这三国火山活动频发且地下地热资源丰厚，使其成为了地热开采的理想区域。即便在美国，尽管现任政府表面上在环保议题上态度暧昧，但两党共同推动的法案仍在促进以超高温岩体为基础的前沿地热技术研发。

截至 2025 年底，全球地热发电装机容量达 17,173 兆瓦，较前 12 个月增加了 223 兆瓦。[7]尽管无任何大型地热项目投产，但美国仍以 3,953 兆瓦的装机容量保持着全球最大单一地热能生产国的地位。跻身前五名的还有一批在 2025 年期间确实显著扩大了地热装机容量的国家，其中包括：

  • 印度尼西亚（2,742 兆瓦）：随着 Ijen 1 号机组、Lumut Balai 2 号机组以及位于 Salak 的双循环机组陆续投产发电，印度尼西亚现已成为全球增长最快的地热市场。
  • 菲律宾（2,034 兆瓦）：新增产能包括位于 BacMan II 综合体内的 Tanawon 双循环地热发电厂。
  • 土耳其（1,797 兆瓦）：作为欧洲最大的地热能生产国，土耳其新投运了三座地热发电厂：Emir、Hez Morali 及 Nezihe Beren 2 号机组。
  • 新西兰（1,259 兆瓦）：一座名为 TOPP 2 的新地热发电厂截至 2025 年底尚未正式并网，但已启动试运行。

2025 年，在其他地区，冰岛的 Svartsengi 地热发电厂完成扩建，新增了 22 兆瓦装机容量。在中美洲，萨尔瓦多在其柏林地热田新增了一座 8 兆瓦的双循环机组。展望未来，行业预测机构预计，随着先进地热项目迈向规模化部署，2027 年整个地热能行业将迎来显著增长。

全球地热能市场近期迎来爆发式增长，背后有着明确驱动因素，答案显而易见，技术便是核心驱动力。

技术如何改变地热能行业？

创新是推动新一代地热发电厂发展的动力。

从地理分布来看，当前的地热能行业主要集中在构造板块边缘地带。不过，多项新兴技术（部分借鉴传统油气行业成熟的深井钻探工艺）有望打破地域限制，让地热开发拓展至全球绝大多数区域。

目前主要有两种新兴地热技术，即增强型地热系统 (EGS) 和闭环地热系统 (CLG)。

增强型地热系统如何工作？

EGS 系统通过提升超高温、超硬岩石的渗透性，开发大片地壳地热资源。实现工艺包含深井钻探、人工扩裂原生岩层裂隙，甚至造出新裂隙。现阶段主要研究三种方法：

  • 水力刺激改造：将流体以高压注入地下岩层，形成新的裂缝，使流体和热量得以顺畅流动
  • 热刺激改造：通过注入冷流体引起温度急剧变化，产生热冲击，从而使岩体破裂弱化
  • 化学刺激改造：通过在岩层中循环注入酸性等化学药剂，对特定矿物进行溶蚀并使其溶解，从而在地层内部形成新的孔洞

无论采用哪种方法，最终结果都是形成一个深层地下裂隙网络，水体流经裂隙、吸收热量，并以蒸汽的形式被抽采出来。全球范围内已试点了 30 多个 EGS 项目，地点遍布欧洲、亚洲和澳大利亚。[8]例如，Fervo 公司位于内华达州的 Red 项目[9]正在验证多级刺激改造技术在增加储层体积和换热面积方面的有效性。除此之外，开发商正在开展水平井试验。虽然水平井钻井相较于常规垂直井难度更高、造价更大，但能最大限度增大井筒与高温岩层的接触面积。

新 EGS 项目正陆续投产。在美国，Fervo 公司位于犹他州的 Cape Station 项目装机容量为 400 兆瓦，钻探深度达 2.4 公里[10]，预计将于 2026 年下半年投入运营。在瑞士，Geo-Energie Suisse 公司现有的 Haute Sorne 项目[11]计划于 2026 年增钻第二口井，以推动扩建，目标是在 2029 年实现商业发电。

未来，EGS 在钻井与岩层致裂技术上的创新，有望进一步开发以往无法开采的结晶基底地层。这些深埋地下的不透水岩体具有温度极高的优势，部分区域温度超 375oC，可大幅提高能源产出。

EGS 甚至未来还可作为太阳能和风能过剩能量的储存机制。剩余能量可以以热水或蒸汽的形式储存，待可再生能源不足时随时调用。在某些情况下，地热储能的效率可能优于锂离子电池。[12]

什么是闭环地热系统？

闭环地热系统 (CLG) 同样具备广阔发展前景。该技术需在地下深处钻井并封闭，形成大型人工循环回路。流经该系统的流体通过周围岩石的热传导被加热，但始终不与岩石直接接触。该技术无需对地下岩层和储层进行刺激改造，且与 EGS 所采用的天然渗流通道相比，其能源产出更为稳定。

然而，CLG 存在一个显著的技术缺陷。由于传导传热的速度慢于直接接触，因此钻井距离必须大幅延长，有时甚至达到 EGS 钻井距离的数倍。因此，建设成本随之抬升，这或许可以解释为什么 CLG 在推广应用方面落后于 EGS。

尽管如此，CLG 示范项目仍在加拿大、欧洲和美国积极推进。例如，GreenFire Energy 公司在加利福尼亚州的 GreenLoop 方案[13]产生的流体温度达 180°C，可实现 1.2 兆瓦发电。德国即将启动的一个 CLG 项目则旨在以更大规模验证其商业可行性。Eavor 公司位于巴伐利亚州盖雷茨里德的 Eavor-Loop 项目耗资 3.5 亿欧元[14]，计划于 2027 年完工。该设施如同一个巨型散热器，配备四套地下热交换系统，并铺设约 320 公里的竖井及水平连通管道。项目建成后，预计能源产出为 64 兆瓦热功率/8.2 兆瓦电功率，可向整片区域供热供电，每年可减少约 44,000 吨二氧化碳排放。

对于这两项新技术而言，钻井深度至关重要。钻探深度在 2,000 米左右时，全球仅有少数区域具备商业化部署 EGS和 CLG 的可行性；而若将深度增至 4,000 米，非洲和亚洲的大片区域也具备开发条件。[15]如果再进一步深挖至 7,000 米，全球几乎所有区域都能纳入地热开发版图。

钻井技术的创新如何改变地热能行业？

钻井每加深一米，就能让能源产出获得大幅提升，因此先进钻井工艺的研发，是地热实现规模化普及的核心要素。

其中一项创新是麻省理工学院等离子体科学与聚变中心 (PSFC) 开发的毫米波钻井装置。该技术利用微波能汽化岩石，实测钻进速度可达常规钻井的数倍，在极端高温深井作业场景下优势尤为显著。[16]

鉴于钻探技术进一步突破可能对全球能源供应产生的影响，PSFC 目前正在建设一座新设施，以开展较现有试样大 500 倍的岩石试样测试。通过大幅提升测试能力，研究人员将能够开展规模化岩体特性研究，分析渗透率、孔隙度、井壁稳定性等多项变量。这座新建实验室将对多项前沿技术开展试验，包括耐用波导管（用于传输回旋管产生的能量以熔蚀坚硬结晶岩的金属套管）、大功率射频传输技术以及新一代磁体。

研究人员还在研发三类配套技术：一种用于监测高压岩体内部微裂隙的新型传感器；耐受超高温流体先进合金（其成本远低于昂贵的钛合金）；保护管道免受腐蚀性地质流体侵蚀的特殊涂层。

鉴于目前仍制约着该行业的种种挑战，这一系列技术创新对于地热能充分发挥其潜力至关重要。

坎坷之路：地热能面临哪些挑战？

无论是传统、增强型地热 (EGS) 还是闭环地热系统，任何对地下岩层施加应力的工程作业都有可能诱发地震并导致基础设施受损，这类灾害势必引发当地反对情绪，阻碍后续项目推进。[17]已有多个项目因地震问题被叫停，最近的一次是 2017 年韩国浦项发生 5.4 级地震后，当地地热项目随即停工。

目前正在开展相关研究以应对这些风险，研究结论将助力提升地热开发的安全性。例如，一项研究发现：向现有低渗透性断层中注入流体比人工构建新裂隙网更易诱发地震活动，该结论对后续地热选址规划至关重要。与此同时，借助微地震监测技术，能够分阶段对地下储层实施刺激改造，从而控制震动能量积聚。

钻井周期与高昂成本始终制约着地热能规模化推广。受地下钻探工艺复杂性影响，地热项目商业化进程长于油气项目，且前期投入成本更高。

有哪些应对之策？地热能行业目前正向化石燃料行业汲取技术经验，以降低地热钻探成本，具体措施包括提高钻进速度、增强钻头耐用性，或优化供应链以减少停工时间。在超高温岩浆系统中，设备长期处于恶劣工况，故障频发是顽疾。作业人员可以通过使用聚晶金刚石钻头、在钻进过程中循环冷却液，或加装“泥浆冷却器”来帮助保护设备免受极端温度的影响。业内还在试验高压水射流技术：水流将岩石冲击成特定形状，使其更易被液动冲击锤快速破碎，从而提高钻进速度。

液体和蒸汽在系统中持续流动，也会带来固有的机械挑战：酸性成分会腐蚀设备表面。为此，耐高温井下装备的相关研发正在推进。多种专为耐受高温和腐蚀性工况设计的改良工具和采样器已陆续面市，配套耐用光纤以实现精准参数测量。新的软件也在开发之中，旨在通过流动测试和压力瞬变测试来绘制地热储层的潜力分布图。

审批周期漫长是另一重阻碍：地热项目往往需要十年或更长时间才能完成审批流程。盈利周期如此漫长，投资者自然心存顾虑、谨慎观望。目前，行业龙头正积极呼吁减轻行政负担，具体措施包括整合相关流程，并推出专门针对地热项目的申请程序，使其独立于常规矿产开采审批流程。毫无疑问，全球范围内需要加大地热能立法力度；目前仅有 30 个国家/地区制定了地热能相关政策，而制定太阳能和风能相关政策的国家/地区已超百个。[18]

若能解决上述技术难题与配套制约，地热能有望成为全球未来能源结构中的重要组成部分。

地热能能否与长期占据可再生能源主导地位的能源相抗衡？

一致的跨境监管制度、清晰可预判的投资回报曲线，能够提振投资者信心，促使其大规模投资地热产业。随着规模经济效应逐步形成以及价格竞争机制日趋成熟，地热能的成本预计将大幅下降，未来十年内降幅可能高达 80%。届时地热单位发电成本逐步接近风能和太阳能等其他可再生能源。[19]

从数学角度来看，地热能每年 4,000 拍瓦时 (PWh) 的潜在发电量十分可观，约为当前全球年耗电量的 150 倍。即使只开发其中一小部分潜力，也能为各地社区提供更廉价、更清洁的能源，同时实现数百万吨的二氧化碳减排。IEA 估算，若勘探开发深度达 8 千米并充分开采资源，地热能在 20 年间产生约 600 太瓦的电能——超过陆上与海上风电的总和。[20]

在此背景下，不难理解为何地热能越来越被视为一种潜力几乎无限的资源。随着技术突破不断规模化推进，以及高预算项目广受媒体关注，这个长期以来因项目周期漫长而令投资者信心受挫的行业，市场信心必将日益提振。

尽管各类挑战依旧客观存在，但我对地热能行业前景保持乐观：它有望成为改写行业格局的能源，尤其是对新兴市场而言。通过利用地球的天然热能，地热能将有助于优化全球能源结构，为地球脆弱的未来实现真正的可持续发展。

地热能：五大问题速览

问：投资者是否对地热能行业的未来充满信心？

答：是的，确实如此。2025 年全球先进地热能技术融资额达 22 亿美元，自 2018 年以来同比增长 80%。

问：目前地热能在全球能源结构中占比多少？

答：目前，地热能仅占全球发电量的 1% 左右，但到 2050 年，这一比例有望升至 15%。

问：哪些国家/地区是地热能行业标杆？

答：肯尼亚与冰岛是全球地热开发利用规模最大的两个国家。肯尼亚地热能满足本国超 40% 用电需求；冰岛地热能发电量约占本国总发电量的 30%，同时满足 90% 的采暖需求。

问：超高温岩体开发如何能加速地热能的普及？

答：新的技术突破，尤其是 EGS 技术方面的突破，有望使人们能够进入温度超过 375oC 的地层进行开发，从而产生远高于目前的能源产出。

问：随着时间的推移，地热能是否会变得更具成本效益？

答：是的，是这样的。由于规模效应和技术发展，未来十年地热能发电成本可能下降高达 80%，使地热能与风能和太阳能相比更具竞争力。

 

[1] https://www.bbc.co.uk/news/articles/cewzg77k721o

[2] https://www.bbc.co.uk/news/articles/c203rdxkezwo

[3] https://www.iea.org/commentaries/investment-in-next-generation-geothermal-is-surging-policies-are-key-to-further-growth

[4] https://www.iea.org/commentaries/investment-in-next-generation-geothermal-is-surging-policies-are-key-to-further-growth

[5] https://www.iea.org/news/technology-breakthroughs-are-unlocking-geothermal-energys-vast-potential-in-countries-across-the-globe

[6] https://energy.mit.edu/news/next-geothermal-energy-promise-progress-and-challenges/

[7] https://www.thinkgeoenergy.com/global-top-10-geothermal-power-countries-at-year-end-2025/

[8] https://iea.blob.core.windows.net/assets/cbe6ad3a-eb3e-463f-8b2a-5d1fa4ce39bf/TheFutureofGeothermal.pdf

[9] https://fervoenergy.com/fervo-energy-announces-technology-breakthrough-in-next-generation-geothermal/

[10] https://capestation.com/

[11] https://www.geo-energie-jura.ch/

[12] https://www.weforum.org/stories/2022/11/geothermal-renewable-energy-storage/

[13] https://www.greenfireenergy.com/projects/coso/

[14] https://eavor.de/en/projekt-geretsried/

[15] https://iea.blob.core.windows.net/assets/cbe6ad3a-eb3e-463f-8b2a-5d1fa4ce39bf/TheFutureofGeothermal.pdf

[16] https://energy.mit.edu/news/next-geothermal-energy-promise-progress-and-challenges/

[17] https://iea.blob.core.windows.net/assets/cbe6ad3a-eb3e-463f-8b2a-5d1fa4ce39bf/TheFutureofGeothermal.pdf

[18] https://www.iea.org/news/technology-breakthroughs-are-unlocking-geothermal-energys-vast-potential-in-countries-across-the-globe

[19] https://www.iea.org/news/technology-breakthroughs-are-unlocking-geothermal-energys-vast-potential-in-countries-across-the-globe

[20] https://iea.blob.core.windows.net/assets/cbe6ad3a-eb3e-463f-8b2a-5d1fa4ce39bf/TheFutureofGeothermal.pdf