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发布日期:2019-10-23  来源:中国矿业报  浏览次数:5771

20世纪70年代爆发的石油危机,让地热这种储量丰富、可循环利用的清洁能源,在全球多个国家被广泛利用。自那时起,我国亦开始对地热资源投入了大量研究和开发利用尝试。

“十三五”期间,我国提出推动建设清洁、低碳、安全、高效的现代能源体系,地热产业因此在多个地区得到了快速发展。根据《地热能开发利用“十三五”规划》初步估算,到2020年,我国地热能利用量将比2015年增长2.5倍。

为城乡环境、人民生活带来高“颜值”“幸福感”的地热在受欢迎的同时,不容忽视的是,我国地热资源开发利用尚处于起步阶段,面临地热发电推进缓慢、上位法缺失、浅层地温能开发利用鱼龙混杂等问题。

在第21届中国国际矿业大会地热分论坛上,几位业内权威专家从国内外宏观、技术、应用、管理等角度剖析了地热能产业面临的机遇与挑战,给出了行业高质量发展的看法和解法。

 

 

我国实现“四个第一”

“各国比较,不是比谁的资源多,而是比谁的利用做得大。”中国能源研究会地热专委会专家委员会主任郑克棪认为,做地热产业顶层设计,需要对地热全球利用情况有一个宏观上的概念。

地热利用分为发电和直接利用。从目前国内外整个地热产业的开发利用现状来看:

地热直接利用方面,我国创造了四个“第一”。一是2000年起,直接利用量位居世界第一,目前占比在29.7%;二是2015年起,直接利用的设备容量居世界第一,目前占比在25.4%;三是2015年起,地源热泵的年利用浅层地温能居世界第一,目前占比在30.9%;四是2015年起,地热供暖利用的能量居世界第一,目前占比在32%。从发展速度上说,我国地热直接利用经过20年的高速发展,这两年稍微慢了一点。

地热发电方面,近20年,美国、印度尼西亚菲律宾分列全球地热发电量前三,土耳其跃升为世界第四,10年猛增13.8倍。这四国与墨西哥、新西兰构成目前的地热发电“千兆俱乐部”。人均地热发电量方面,冰岛为世界第一,地热发电占全国电力的17%。英国2018年地热发电增长率10%。

据英国石油公司,2018年,全球地热平均增长率在10%。“世界地热发电状况是你追我赶。美国长期保持老大地位,肯尼亚提出了年发电量7千兆瓦的目标;印度尼西亚的目标是1万兆瓦。”

 

新的技术路线

地热供应链是勘查、资源、产业三环节互动的关系,即:资源推动、需求拉动、市场拉动、要素推动。搞清地质情况、资源分布情况是实现合理开发利用的第一步。

“这是我们国家的热背景图,我们从20世纪70年代起就在跟踪。它告诉我们,每个地方能够开多少热,每年用多少热,将来的热度怎么变,可以作为基础的数据支撑。”论坛上,来自中科院地质与地球物理研究所的孔彦龙副研究员着重介绍了由该所正在参与制作的《中国地热能源发展路线图》目前研究的一些新进展。

据悉,这是一个国家项目。在制定路线图的过程中,他们一直在思考,未来中国地热到底能够发展到什么程度。并期望通过研究近年来地热产业和技术的变化,为国家“十四五”规划做一些准备。

浅层地温能方面,大华北地区利用量很大,东北、华北、江淮、四川等地有很大的利用前景。“浅层地温能供暖从上游到下游涉及整个工业流程,跟很多行业相关,包括设备等,可以带动万亿级别的资链,是能带动国家经济发展的。”

水热型地热资源方面,温度高的用来发电,温度低的用来供暖。他们用红黄蓝三色,按热背景,在中国地图上划分出了热盆、温盆、冷盆。“我国的水热型地热资源利用单体规模是最大的,可以做到最大的规模。”孔彦龙说,我国的水热型地热供暖已经得到国际上一些专家的认可。

“我们划了一些区域,像北京、天津、河北、山东、河南、陕西,这些地方是我国的雾霾重灾区,但地热资源又恰恰非常好,所以在这些地区大力开发利用地热,对北方的清洁供暖贡献会是很大的。”孔彦龙认为,2017-2021年的北方清洁供暖,将会促进对地热资源的利用。

 

“目前我们开采的地热能基本上在3000米以浅,在更深的地方存在温度更高的地热能,但是需要EGS技术才能开采。我国起步较晚。”孔彦龙介绍,增强地热系统技术(EGS)是开采深层地热能的关键技术,目前它不仅可以针对较干的岩体,还能延伸应用于水热型地热中,全世界都在加紧研发,中科院正在做。

地热田还能被当作热库来使用。“1月~4月是我国‘弃风’的高峰,却是最需要供暖的时候,如果能把风力发电以热水的形式存到地热田里去,在需要的时候再采出来,这个显然也是一种新的增加地热储量的形式。”孔彦龙介绍,中科院正在努力做这一储热系统,寻求突破。

 

地热开发利用的山东经验

《关于加快浅层地热能开发利用促进北方采暖地区燃减量替代的通知》的下发,给相关地区浅层地温能产业发展带来了政策上的支持。通过对某个地区进行“解剖”,可以得出地热资源勘探、开发、高效利用的全产业路径。

“目前山东省地热供暖面积合计1亿平方米左右,全国领先。提前完成了《山东省地热新能源开发规划》提出的7000平方米目标。我们通过探索,把前期做的很多资料和工作,变成实实在在供暖的需求和应用。”论坛上,山东地矿集团副总经理、山东省国土资源标准化委员会副秘书长胡松涛介绍了山东的做法。

山东省地热产业近年来发展迅速,胡松涛认为,这得益于专业机构支持、中国地调局项目带动、省厅牵头、地方政府重视等几个方面原因。

值得注意的是,在以往的地热勘查工作中,存在与地方实际需求脱节的问题,主要表现在没有形成统一标准,未探索调查方法及评价体系,无法满足该地区浅层地热能开发利用快速发展的需要这三个方面。

对于这个问题,胡松涛重点介绍了原山东省国土资源厅实施的“山东省浅层地温能调查评价”项目,该项目以山东地矿集团作为牵头单位,由12家单位共同完成。这项工作让山东成为地热领域全国第一个完成地级市大比例尺调查的省份。调查结果显示,山东省地源热泵系统冬季可供暖潜力可达15.91亿平方米,大约是现有集中供暖面积的2倍。每年可节煤量约为1510.96万吨,可减排二氧化碳等排放物4242万吨。“这项工作有几个特点,一是覆盖面广,参与单位多;二是建章立制,培训队伍;三是技术领先,成果丰富;四是科研突出,实用性强;五是编制标准,因地制宜;六是示范带动,监测监管。”他说。

通过在地热领域的深耕,山东省和山东地矿集团形成了可以的经验,主要包括:

一是重视勘查,为开发部署提供科学依据。原山东省国土资源厅牵头,对全省所有地市的建成区,按照统一的方法、统一的要求做了勘查,摸清了地热家底。接着,每个地市编制了专门的政府简报。“用政府领导能看得懂的方式写报告。有的领导看了后很重视,提出可以在全市、全省大规模。”

二是搭好平台,创造良好发展环境。建设了中国地热网;成立院士工作站,挂牌山东地热温泉研究所;中国地调局浅层地温能研究与中心山东分中心开展了大量工作;建设山东省浅层地热能监控中心,并参与山东科技大学新能源专业筹建工作;成立了山东省地热资源应用平台。

三是做好标准,满足实际操作需要。他们总结以往工作,对原参数进行了校改;结合山东特色,提出了鲁中、鲁东、鲁西北地区不同的分区指标,“如在全省中深层地热田划分工作中,我们通过创新提出‘二级划分’,把全省划成103个地热田,明确了具体的位置和范围、地质构造、水质特征、热储特征,有效指导了实际开发利用工作”;结合开发现状,细化规模和换热系统;对原行标及相关规范进行了补充和调整;增加了适宜性分区方法,并进行了细化。

四是积极示范应用,彰显社会效益。先后建设了“莱州市第三实验小学”等7处省级浅层地热能示范工程。

同时,地热开发也成为山东省地勘单位转型升级的一次成功探索。“我们从勘查单位转向地热供暖的物业持有单位,借助北方清洁供暖的东风产生了盈利型的物业。”胡松涛说。

 

中国地热的未来

地热产业的爆发,契合我国发展阶段,依托于改善人民生活、倡导节约集约用能这一实际需求。如何抓住地热能产业战略机遇期,把这个利国利民的好事办好?思考的站位需要更前一些。

“中国已经是世界地热大国,但是还不是世界地热强国。”郑克棪解释,这主要体现在地热发电和干热岩两块。他认为,我国地热直接利用占了世界的上风,产业发展达到超大量级,但与世界第二大经济体地位不太协调的是,中国的地热发电只占全球的千分之三;此外,我国对前瞻性干热岩的研究也需要加强。“我们还需要继续创新,一个是技术创新,一个是国家政策支持,来取得更好的效果。”他说。中国地热要更好地走向世界,要加强国际交流,争取地热界顶层话语权。据他介绍,中国已着手准备申办2023年的世界地热大会。

孔彦龙建议,我国近些年主要的精力应该放在中低温地热资源的直接利用上,也包括浅层地温能。希望通过做好EGS,提高我国高温地热发电量,赶上世界的步伐,“地热发电方面,我们的资源是能够支撑的”。

新时代,通过开发地热资源,对未来的生态文明建设,尤其是煤改电、煤改气等能源转型过程中出现的问题,是能够有巨大的突破的。胡松涛认为,一是要提高政府的重视程度,助力政府完善管理制度、出台支持政策,呼吁各省市出台相应的管理办法,明确管理边界;二是转变工作思路,重视应用;三是提高科研含量,包括回灌技术。他提出可“煤改地热”。

“让全社会特别是高层认识并接受开发利用地热的资源优势和安全性,是当前一项非常重要的工作。”此次论坛主持人、中国地质调查局浅层地温能研究与中心主任李宁波表示,他们正在搜集各地的经验并加以分享,向上反馈。同时,在国家层面地热方面新的政策近期或将出台。

可以预见,未来,地热发电将得到政府包括科研机构的广泛关注,以及有实力的大型国企参与投入的一个重要领域。干热岩方面,随着新的勘查成果、中石化等实力企业和地方政府的投入,或将有所突破。

地热领域的发展,国际上看重、中国看重、政府也看重。通过不断的创新、理念的,实现地热全产业可持续发展可期。

网站编辑:宫莉

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