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創新+推廣,助中國實現地熱強國夢

2019-10-24 10:42:46   來源:中國礦業報

  20世紀70年代爆發的石油危機,讓地熱這種儲量豐富、可循環利用的清潔能源,在全球多個國家被廣泛利用。自那時起,我國亦開始對地熱資源投入了大量研究和開發利用嘗試。
  “十三五”期間,我國提出推動建設清潔、低碳、安全、高效的現代能源體系,地熱產業因此在多個地區得到了快速發展。根據《地熱能開發利用“十三五”規劃》初步估算,到2020年,我國地熱能利用量將比2015年增長2.5倍。
  為城鄉環境、人民生活帶來高“顏值”“幸福感”的地熱在受歡迎的同時,不容忽視的是,我國地熱資源開發利用尚處于起步階段,面臨地熱發電推進緩慢、上位法缺失、淺層地溫能開發利用魚龍混雜等問題。
  在第21屆中國國際礦業大會地熱分論壇上,幾位業內權威專家從國內外宏觀、技術、應用、管理等角度剖析了地熱能產業面臨的機遇與挑戰,給出了行業高質量發展的看法和解法。
  我國實現“四個第一”
  “各國比較,不是比誰的資源多,而是比誰的利用做得大。”中國能源研究會地熱專委會專家委員會主任鄭克棪認為,做地熱產業頂層設計,需要對地熱全球利用情況有一個宏觀上的概念。
  地熱利用分為發電和直接利用。從目前國內外整個地熱產業的開發利用現狀來看:
  地熱直接利用方面,我國創造了四個“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,直接利用的設備容量居世界第一,目前占比在25.4%;三是2015年起,地源熱泵的年利用淺層地溫能居世界第一,目前占比在30.9%;四是2015年起,地熱供暖利用的能量居世界第一,目前占比在32%。從發展速度上說,我國地熱直接利用經過20年的高速發展,這兩年稍微慢了一點。
  地熱發電方面,近20年,美國、印度尼西亞、菲律賓分列全球地熱發電量前三,土耳其躍升為世界第四,10年猛增13.8倍。這四國與墨西哥、新西蘭構成目前的地熱發電“千兆俱樂部”。人均地熱發電量方面,冰島為世界第一,地熱發電占全國電力的17%。英國2018年地熱發電增長率10%。
  據英國石油公司統計,2018年,全球地熱平均增長率在10%。“世界地熱發電狀況是你追我趕。美國長期保持老大地位,肯尼亞提出了年發電量7千兆瓦的目標;印度尼西亞的目標是1萬兆瓦。”
  新的技術路線
  地熱供應鏈是勘查、資源、產業三環節互動的關系,即:資源推動、需求拉動、市場拉動、要素推動。搞清地質情況、資源分布情況是實現合理開發利用的第一步。
  “這是我們國家的熱背景圖,我們從20世紀70年代起就在跟蹤。它告訴我們,每個地方能夠開多少熱,每年用多少熱,將來的熱度怎么變,可以作為基礎的數據支撐。”論壇上,來自中科院地質與地球物理研究所的孔彥龍副研究員著重介紹了由該所正在參與制作的《中國地熱能源發展路線圖》目前研究的一些新進展。
  據悉,這是一個國家項目。在制定路線圖的過程中,他們一直在思考,未來中國地熱到底能夠發展到什么程度。并期望通過研究近年來地熱產業和技術的變化,為國家“十四五”規劃做一些準備。
  淺層地溫能方面,大華北地區利用量很大,東北、華北、江淮、四川等地有很大的利用前景。“淺層地溫能供暖從上游到下游涉及整個工業流程,跟很多行業相關,包括設備等,可以帶動萬億級別的資金鏈,是能帶動國家經濟發展的。”
  水熱型地熱資源方面,溫度高的用來發電,溫度低的用來供暖。他們用紅黃藍三色,按熱背景,在中國地圖上劃分出了熱盆、溫盆、冷盆。“我國的水熱型地熱資源利用單體規模是最大的,可以做到最大的規模。”孔彥龍說,我國的水熱型地熱供暖已經得到國際上一些專家的認可。
  “我們劃了一些區域,像北京、天津、河北、山東、河南、陜西,這些地方是我國的霧霾重災區,但地熱資源又恰恰非常好,所以在這些地區大力開發利用地熱,對北方的清潔供暖貢獻會是很大的。”孔彥龍認為,2017-2021年的北方清潔供暖,將會促進對地熱資源的利用。
  “目前我們開采的地熱能基本上在3000米以淺,在更深的地方存在溫度更高的地熱能,但是需要EGS技術才能開采。我國起步較晚。”孔彥龍介紹,增強地熱系統技術(EGS)是開采深層地熱能的關鍵技術,目前它不僅可以針對較干的巖體,還能延伸應用于水熱型地熱中,全世界都在加緊研發,中科院正在做。
  地熱田還能被當作熱庫來使用。“1月~4月是我國‘棄風’的高峰,卻是最需要供暖的時候,如果能把風力發電以熱水的形式存到地熱田里去,在需要的時候再采出來,這個顯然也是一種新的增加地熱儲量的形式。”孔彥龍介紹,中科院正在努力做這一儲熱系統,尋求突破。
  地熱開發利用的山東經驗
  《關于加快淺層地熱能開發利用促進北方采暖地區燃煤減量替代的通知》的下發,給相關地區淺層地溫能產業發展帶來了政策上的支持。通過對某個地區進行“解剖”,可以得出地熱資源勘探、開發、高效利用的全產業路徑。
  “目前山東省地熱供暖面積合計1億平方米左右,全國領先。提前完成了《山東省地熱新能源開發規劃》提出的7000平方米目標。我們通過探索,把前期做的很多資料和工作,變成實實在在供暖的需求和應用。”論壇上,山東地礦集團副總經理、山東省國土資源標準化委員會副秘書長胡松濤介紹了山東的做法。
  山東省地熱產業近年來發展迅速,胡松濤認為,這得益于專業機構支持、中國地調局項目帶動、省廳牽頭、地方政府重視等幾個方面原因。
  值得注意的是,在以往的地熱勘查工作中,存在與地方實際需求脫節的問題,主要表現在沒有形成統一標準,未探索調查方法及評價體系,無法滿足該地區淺層地熱能開發利用快速發展的需要這三個方面。
  對于這個問題,胡松濤重點介紹了原山東省國土資源廳實施的“山東省淺層地溫能調查評價”項目,該項目以山東地礦集團作為牽頭單位,由12家單位共同完成。這項工作讓山東成為地熱領域全國第一個完成地級市大比例尺調查的省份。調查結果顯示,山東省地源熱泵系統冬季可供暖潛力可達15.91億平方米,大約是現有集中供暖面積的2倍。每年可節煤量約為1510.96萬噸,可減排二氧化碳等排放物4242萬噸。“這項工作有幾個特點,一是覆蓋面廣,參與單位多;二是建章立制,培訓隊伍;三是技術領先,成果豐富;四是科研突出,實用性強;五是編制標準,因地制宜;六是示范帶動,監測監管。”他說。
  通過在地熱領域的深耕,山東省和山東地礦集團形成了可以推廣的經驗,主要包括:
  一是重視勘查,為開發部署提供科學依據。原山東省國土資源廳牽頭,對全省所有地市的建成區,按照統一的方法、統一的要求做了勘查,摸清了地熱家底。接著,每個地市編制了專門的政府簡報。“用政府領導能看得懂的方式寫報告。有的領導看了后很重視,提出可以在全市、全省大規模推廣。”
  二是搭好平臺,創造良好發展環境。建設了中國地熱網;成立院士工作站,掛牌山東地熱溫泉研究所;中國地調局淺層地溫能研究與推廣中心山東分中心開展了大量工作;建設山東省淺層地熱能監控中心,并參與山東科技大學新能源專業籌建工作;成立了山東省地熱資源推廣應用平臺。
  三是做好標準,滿足實際操作需要。他們總結以往工作,對原參數進行了校改;結合山東特色,提出了魯中、魯東、魯西北地區不同的分區指標,“如在全省中深層地熱田劃分工作中,我們通過創新提出‘二級劃分’,把全省劃成103個地熱田,明確了具體的位置和范圍、地質構造、水質特征、熱儲特征,有效指導了實際開發利用工作”;結合開發現狀,細化規模和換熱系統;對原行標及相關規范進行了補充和調整;增加了適宜性分區方法,并進行了細化。
  四是積極示范推廣應用,彰顯社會效益。先后建設了“萊州市第三實驗小學”等7處省級淺層地熱能示范工程。
  同時,地熱開發也成為山東省地勘單位轉型升級的一次成功探索。“我們從勘查單位轉向地熱供暖的物業持有單位,借助北方清潔供暖的東風產生了盈利型的物業。”胡松濤說。
  中國地熱的未來
  地熱產業的爆發,契合我國發展階段,依托于改善人民生活、倡導節約集約用能這一實際需求。如何抓住地熱能產業戰略機遇期,把這個利國利民的好事辦好?思考的站位需要更前一些。
  “中國已經是世界地熱大國,但是還不是世界地熱強國。”鄭克棪解釋,這主要體現在地熱發電和干熱巖兩塊。他認為,我國地熱直接利用占了世界的上風,產業發展達到超大量級,但與世界第二大經濟體地位不太協調的是,中國的地熱發電只占全球的千分之三;此外,我國對前瞻性干熱巖的研究也需要加強。“我們還需要繼續創新,一個是技術創新,一個是國家政策支持,來取得更好的效果。”他說。中國地熱要更好地走向世界,要加強國際交流,爭取地熱界頂層話語權。據他介紹,中國已著手準備申辦2023年的世界地熱大會。
  孔彥龍建議,我國近些年主要的精力應該放在中低溫地熱資源的直接利用上,也包括淺層地溫能。希望通過做好EGS,提高我國高溫地熱發電量,趕上世界的步伐,“地熱發電方面,我們的資源是能夠支撐的”。
  新時代,通過開發地熱資源,對未來的生態文明建設,尤其是煤改電、煤改氣等能源轉型過程中出現的問題,是能夠有巨大的突破的。胡松濤認為,一是要提高政府的重視程度,助力政府完善管理制度、出臺支持政策,呼吁各省市出臺相應的管理辦法,明確管理邊界;二是轉變工作思路,重視推廣應用;三是提高科研含量,包括回灌技術。他提出可推廣“煤改地熱”。
  “讓全社會特別是高層認識并接受開發利用地熱的資源優勢和安全性,是當前一項非常重要的工作。”此次論壇主持人、中國地質調查局淺層地溫能研究與推廣中心主任李寧波表示,他們正在搜集各地的經驗并加以分享推廣,向上反饋。同時,在國家層面地熱方面新的政策近期或將出臺。
  可以預見,未來,地熱發電將得到政府包括科研機構的廣泛關注,以及有實力的大型國企參與投入的一個重要領域。干熱巖方面,隨著新的勘查成果、中石化等實力企業和地方政府的投入,或將有所突破。
  地熱領域的發展,國際上看重、中國看重、政府也看重。通過不斷的創新、理念的推廣,實現地熱全產業可持續發展可期。

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