地熱能,新能源賽道“黑馬”突圍

Mondo 科學 更新 2024-01-31

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在北京副中心,地熱能替代煤炭,供暖(製冷)面積超過1000萬平方公尺在雲南大理,溫泉療養專案吸引了來自世界各地的遊客;**拉薩揚義地熱電站每年發電量超過5億度,減少二氧化碳排放約42萬噸......

隨著碳中和願景在世界範圍內達成廣泛共識,能源行業低碳轉型、推動綠色發展成為大勢所趨。 地熱能作為一種儲量豐富、分布廣、穩定性好、可靠性高的可再生能源,對保障國家能源安全具有重要意義。

當前,地熱資源產業規模化、高質量發展,在“雙碳”指引下迎來戰略機遇期。 地熱能作為能源利用的“黑馬”,在新能源產業發展的道路上需要得到“扶持”:既要挖掘儲量,攻克技術難關,完成開發利用的“硬改造”,又要完善政策監管,增強公眾意識,實現普及普及的“軟著陸”。

北京副中心地熱專案施工現場。 圖片由北京地熱研究所提供。

地熱能供應

能源行業現在是一匹“黑馬”。

一年的黃昏寒冷,雲彩造雪,這是北方冰雪交加的時候。

在北京市副中心政務服務中心西側,由舊廠房改建而成的通州區房地產登記中心大廳裡,前來辦理二手房過戶的市民張志強一進門就脫下了厚重的羽絨服: “我沒有看到空調、暖氣片、煙囪、鍋爐房,這些熱量是從哪裡來的?”“熱量從地面下來。 北京地質礦產勘查院副院長劉少民跺著腳,解題道:“地球內部就像乙個不斷燃燒的大鍋爐,裡面蘊含著巨大的熱能。 當地質條件成熟時,熱能會以熱蒸汽、熱水、乾熱巖等形式聚集,達到開發利用條件時就變成地熱能。 張志強或許沒有想到,他腳下的土地“裡面有很多東西”——一條44公里長的蜿蜒曲折的管道10000多套換熱管縱橫交錯,兩座區域能源站不間斷執行,形成占地近240萬平方公尺的“綠色空調”,通過地熱能供應,確保城市副中心行政辦公區冬暖夏涼。 “地熱能是一種豐富、分布廣泛、穩定可靠的可再生能源,可直接用於供暖(製冷)、溫泉、農業養殖,也可通過能量交換用於發電。 中國地質科學院水文地質與環境地質研究所副首席地質學家、自然資源部地熱乾熱巖勘探開發技術創新中心主任王桂玲說:“我國地熱資源豐富,約佔世界地熱資源的1 6, 並具有巨大的開發利用潛力。目前,我國地熱能直接利用裝機容量和地熱能利用裝機容量均居世界首位。 劉少民介紹,2024年奧運村建成時,北京採用中水熱幫浦冷熱源技術,實現了奧運村採暖(製冷)“零排放”。 在隨後的幾年裡,地熱能被用於上海世博園區、北京園博園、北京大興國際機場等重點工程和重大工程。

北京市地質調查院工作人員檢查室外供熱管網。 圖片由北京地質調查院提供。

冬至,數“九”,盼望春天的回歸。 走進河北雄安新區,家家戶戶都暖如春意。 從雄縣、榮成縣、安心縣的城區到村鎮(鄉),煙燻鍋爐供暖場景已不復存在,取而代之的是“取熱不取水”的地熱換熱站、空氣源熱幫浦等清潔能源供暖。 據雄安新區自然資源規劃局相關負責人介紹,目前三縣供熱面積700多萬平方公尺,可替代標準煤16萬噸,減少二氧化碳排放40萬噸,相當於種植22萬棵樹。 其中,雄縣地熱供熱面積超過95%,成為全國領先的供暖“無菸城市”。 “我們還在新區劃定了約35畝的試驗區,開展地熱能綜合利用試點專案。 王桂玲告訴記者,地下熱水約110%用於發電,餘熱約80%用於供暖,約50%的水用於溫室種植。 山西省大同市天真縣古前堡鎮水通寺村北側,山西省高溫地熱資源開發利用科研示範基地透明玻璃幕牆隔開兩個世界:外面是冰雪,棚子裡綠意盎然。 溫室裡的士多啤梨和油菜長得很好。 “基地以地熱能為熱源,利用地面和屋面管道進行室內立體採暖,實現了地熱資源與現代農業的有機結合。 基地經理郭偉說。 2024年3月,山西省自然資源廳“楊高-天真地區乾熱巖地熱資源預可行性勘探專案”取得重大突破,探孔鑽至地下1624公尺時水溫高達160°C2、已成為我國中東部地區溫度最高、自流最大、深度最淺的乾熱巖資源之一。 據山西廳相關負責人介紹,此次在天鎮縣發現的地熱資源,相當於13萬戶家庭一年的用電量。 “下一步,我們將依託科研示範基地,以地熱資源梯級開發利用技術為核心,形成可持續的產業迴圈鏈,不斷壯大新能源產業集群。 “該負責人說。 沿著地熱資源分布圖向南,雲南省大理白族自治州洱源縣是不可避免的坐標點,是洱海的源頭,也是溫泉之鄉。 2024年10月,雲南省自然資源廳、省發改委等7個部門印發《雲南省礦產資源總體規劃(2021-2024年)》,要求合理利用地熱資源,加快地熱等礦產資源勘查,利用地熱能帶動重點區域旅遊康養產業發展。 如今,地熱資源使大理、西雙版納、迪慶等地的溫泉文旅產業蓬勃發展。 2024年世界地熱大會發布的報告顯示,我國地熱直接利用規模連續多年位居世界第一。 截至2024年底,我國地熱供暖(製冷)能力達到13個3億平方公尺,溫泉年利用能力6665兆瓦,地熱農業年利用能力1108兆瓦。 目前,我國地熱資源開發利用的基本格局是西南和華南地區發電,華北和東北地區供暖養殖,華東、中、西北地區衛生保健。 未來,我國北方的地熱清潔供暖、長江中下游的地熱供暖(製冷)、青藏高原及其周邊地區的地熱發電仍將是產業發展的熱點。 2024年11月7日,北京迎來首個供熱日,全市地熱熱幫浦供熱面積達3700多平方公尺。 其中,北苑佳源地熱供暖專案規模排名第一,地熱供暖面積40萬平方公尺,生活熱水供應面積50萬平方公尺。 2024年11月15日,在地下3000公尺處,地熱加熱的水經加壓管沿上行,經換熱站送入智慧型微電網進行社群供暖,約3530,000平方公尺的供暖。 這是北京首個中深地源熱幫浦供暖試點專案的成果,也是地熱供能場景從城市副中心寫字樓向社群居民區的延伸。 “雙碳”時代。

繪製地熱開發藍圖

近年來,以“脫碳”為主導的經濟結構和社會發展發生了變化。 有專家認為,作為世界上最大的發展中國家,我國能源需求總量大,化石能源佔比高,從“碳達峰”到“碳中和”,關鍵是要逐步用非化石能源替代化石能源。 在風雲變幻的形勢下,能源安全至關重要。 “太陽能、風能、潮汐能,相比於這些新能源的間歇性和波動性,地熱能是一種穩定可靠的可再生能源。 王桂玲告訴記者。 在“雙碳”時代背景下,地熱能成為助力實現“雙碳”目標的“種子玩家”。 進入“後煤改”時代,從“快速推進”的建設期到“長期執行”的運維期,清潔供暖進入“20 次”。 2024年4月,《2024年能源工作指導意見》印發,要求完善清潔取暖長效機制,穩步有序推進新型清潔取暖專案,北方地區冬季清潔取暖穩步提公升。 中國大學國家發展戰略研究院研究員王克認為,要構建以清潔低碳為特徵的能源體系,合理控制能源需求總量,提高能源利用效率和管理水平,逐步實現能源增長與碳排放脫鉤。 2024年11月,北京市發展改革委、北京市規劃和自然資源委員會等十個部門印發《關於全面推進新能源供熱高質量發展的實施意見》,支援各類新能源供熱技術在公共建築、住宅、工業園區、農業農村等領域的應用, 鼓勵擴大新能源供熱技術在新基建等場景的應用。12月中旬,京津冀地區遭遇大範圍寒潮、雨雪,氣溫“懸崖般”**多地最低氣溫連續多日低於零下15度,能源供應面臨考驗。 在這次**製冷中,地熱能為保障城市供暖、保障民生溫度做出了貢獻。 “從全球範圍來看,北京是為數不多的地熱資源首都之一,可利用的中深層熱液地熱資源主要分布在平原地區(含延慶盆地),包括房山良鄉、順義麗穗、昌平小湯山等10個地熱田。 因此,北京市具有良好的先天資源條件,可以促進地熱能供應的規模化發展。 北京地熱調查院所長楊俊偉說。 早在2024年,《北京城市總體規劃(2016-2024年)》就提出進入“減量提質發展”階段。 六年來,首都建設在能源結構調整和產業轉型公升級中日新月異。 劉少民認為,利用地熱能已經成為以北京為代表的一些特大城市發展的“硬槓”。 2024年,《北京礦產資源總體規劃(2021-2024年)》強調,地熱資源將成為首都礦產資源開發利用最重要的礦產。 2024年4月,《北京市能源發展“十四五”規劃》進一步提出,大力推進新能源技術應用與城鄉規劃建設融合發展,大力推進淺層地源熱幫浦、中水源熱幫浦、常規能源供熱系統等採冷融合發展, 到2024年,新增可再生能源供熱面積將達到4500萬平方公尺,佔可再生能源供熱面積的10%以上。如今,在與行政辦公區隔江相望的綠心森林公園,北京副中心劇院、圖書館、博物館的“三大建築”全部使用地熱能供應,成為綠色低碳發展的典範。 2024年6月,自然資源部淺層地熱能重點實驗室(以下簡稱實驗室)揭牌,旨在通過產學研應用相結合,不斷提公升開發創新能力,發展成為我國淺層地熱能科研、系統整合與展示的科技創新平台。 服務自然資源管理和經濟社會發展,推動實現碳達峰、碳中和目標。

工人在實驗室的地熱專案區對岩石進行取樣和加工。 攝影:陳晨。

近年來,依託全國各地的自然稟賦,繪製了地熱能開發利用的“路線圖”——在我國地熱資源分布熱力圖上,第乙個區域是“紅色”,位於著名的“地中海-喜馬拉雅熱帶”,仰義地熱電站累計發電量已突破5億千瓦時, 年減排二氧化碳約42萬噸。據中國工程院院士多吉介紹,羊八井地熱電站是世界上海拔最高的地熱電站,開創了國際上利用中低溫地熱發電的先河。 “十四五”期間,大力培育地熱能產業,保護生態環境,改善能源消費結構,將地熱資源優勢轉化為產業優勢。

陽義地熱電站工作人員檢查裝置狀況。 新華社記者吉美多吉攝。

青藏高原隆起期間,青海共和盆地埋藏著寶藏。 2024年,中國地質調查局在地下3705公尺處鑽探了一塊特殊的“石頭”——236高溫乾熱巖體。 這是我國首次鑽探最熱乾熱巖體,實現了我國乾熱巖勘探的重大突破。 “有人說,這塊'石頭'的發現可以改變中國能源結構的版圖,但其實是對乾熱巖發電前景的一種期待。 王桂玲說,“乾熱巖發電技術不受季節和氣候的限制,從成本上看,其發電比風能、太陽能發電更有優勢。 “在西南地區,貴州省發布了地熱發展藍圖,到2024年底,全省地熱能供暖製冷面積將達到2500萬平方公尺以上。 雲南省提出創新地熱資源開發利用模式,提高地熱能利用比重。 探索地熱發電,促進乾熱巖實驗發電機的推廣利用。 山東省煙台市自然資源和規劃局印發《煙台市地熱開發利用專項規劃(2021-2024年)》,明確到2024年,完成完善地熱資源開發利用、管理和保護機制,地熱水動態監測體系覆蓋全市。 河南省開封市已明確,“十四五”期間,將新增地熱供熱面積1400萬平方公尺。 江西省南昌市自然資源局印發《南昌礦產資源總體規劃(2021-2024年)》,預計到2024年將達到15億元。 在2024年世界地熱大會上,中國地質調查局相關負責人介紹,當前綠色低碳轉型已成為全球共識,地熱資源產業規模化、高質量發展迎來新一輪戰略機遇。 據介紹,近年來,中國地質調查局圍繞支撐和服務京津冀協同發展、雄安新區規劃建設、粵港澳大灣區建設發展、國家清潔能源基地建設等,持續加強地熱資源勘探開發及科技創新。 多區域深層高溫地熱資源勘探,實現青海共和盆地乾熱巖勘探和實驗發電突破,為推動形成地熱多元化利用新格局奠定堅實基礎。

推廣您的應用

市場潛力有待挖掘

地熱能作為一種新型能源,在國家層面已率先進行儲量勘探,並取得了頻繁成效,但要大規模推廣應用還有很長的路要走。地熱能產業規模的不斷擴大,建設成本逐年降低,但與其他新能源相比,其開發利用的市場潛力仍有待挖掘。 在政策資金方面,地熱能發展仍需“扶持”。 楊總認為,地熱資源的勘探開發面臨諸多挑戰,主要包括前期投資需求高、勘探存在一定風險、地方政策限制等。 當前,要繼續加大資源勘查力度,將淺層地熱能精細化勘查評價與城市規劃相結合,掌握能夠有效支撐城市建設發展的淺層地熱能資源現狀,合理部署資源綜合利用。 “技術是高效開發地熱能的關鍵。 王桂玲告訴記者,所有的地熱專案都需要鑽井技術的支援。 地質條件的差異和複雜性影響著地熱開發技術的選擇。 因此,有必要推廣整合解決方案,以更好地促進資源識別、地表勘探、勘探鑽井、生產鑽井、電廠建設啟動等,以不斷降低地熱專案的風險。 地熱能輸送、儲能方式、龐大的管道布局、運維成本等都是初期投資的“沉沒成本”。 對於企業來說,這是乙個挑戰,多年來已成為地熱能開發和應用的主要因素。

在建地熱專案的施工現場。 圖片由北京地質調查院提供。

南京天嘉能源科技有限公司CEO鄧莊坦言:“國內一些企業擁有相對成熟的地熱發電技術和相關裝置,一些企業也在海外布局了地熱發電專案。 然而,由於扶持政策的缺失,國內地熱發電進展緩慢,大家不敢輕易進入賽道。 “因此,很多企業在支援創新投融資模式、新建和改造專案投資補貼、系統運營財政、稅收、電力補貼等方面都在等待政策優惠,以降低投入成本。 在參與天鎮縣地熱專案時,多吉指出,山西省出台的地熱能開發利用優惠政策相對“有力”,鼓舞了企業投資的信心。 “實踐中我們發現,部分省份地熱發電上網電價補貼政策透明,探礦權、採礦權審批明確,為企業'輕裝上陣'帶來了便利。 王桂玲說。 在技術創新、資金投入和產業發展過程中,地熱能開發利用的特殊管理辦法也即將問世。 多位受訪專家表示,我國應在資源勘探、空間准入、規劃利用、監測監管等方面開展規範化管理,盡快出台國家和省級指導性、規範性法律法規,形成完善的監管機制,促進資源安全可持續利用。 此外,公眾的認知度、認可度和接受度也是影響地熱能應用的重要因素。 地熱能雖然是清潔綠色的,但在開採、輸送、利用、回灌過程中,會不會給地下空間帶來隱患?劉少民解釋說,開發利用淺層地熱能可以實現零汙染物排放。 實驗室研究了北京市90個站點的長期監測資料,其開發利用對地熱田和地下水質量影響不大,未造成環境汙染。 地熱產業潛力巨大,是保障能源安全和民生福祉的重要力量。 然而,地熱能開發利用之路並非一帆風順,未來發展仍需“過關”——不僅要大力勘探儲量,攻克技術難關,完成開發利用的“硬轉型”,還要不斷完善政策監管,增強公眾意識, 實現普及化、普及化的“軟著陸”。作者:陳晨、段金平 文字編輯:陳晨。

新**編輯:曲冰傑(實習生)。

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