從溫泉到綠色能源供應,地熱能如何隨著“熱”向前發展。

Mondo 科學 更新 2024-02-22

雲南寶山騰衝熱海風景區地熱資源豐富。 視覺中國。

瓊北深部地熱(乾熱巖)福神熱1號科學勘探井位於海南省海口市,鑽探深度5000公尺,是我國最深的地熱勘探井。

圖片由中國石化石油工程技術研究院提供。

春節假期期間,雲南省寶山市騰衝熱海風景區吸引了眾多遊客前來“泡溫泉”,是我國中高溫地區地熱資源最豐富的地區之一,被譽為觀溫泉、沐浴的熱門旅遊目的地。

說到地熱能,首先想到的是溫泉。 事實上,溫泉只是利用地熱能的眾多方式之一。 長期從事地熱能開發的從業者劉森告訴《都市報》記者,中國地熱資源豐富,騰衝等優質地熱資源很多,只停留在溫泉開發中是很可惜的。

地熱能作為清潔能源的一員,不僅儲量大、穩定性高,而且在使用過程中幾乎不產生汙染物,符合綠色低碳發展理念。

中國地熱資源豐富

地熱能是從地殼中提取的自然熱能,它來自地球內部的熔岩,以熱量的形式存在。 “一般來說,地球內部就像乙個不斷燃燒的大鍋爐,當地質條件成熟時,熱能會以熱蒸汽、熱水和乾熱岩石的形式聚集起來,達到開發利用的條件後就成為地熱能。 北京地質礦產勘查研究所副院長劉少民說。

由於地球內部一直在不斷釋放熱量,因此,地熱能取之不盡用之不竭,是一種可迴圈利用的清潔能源,也是未來能源結構調整和清潔能源發展的主要力量之一。

我國地熱資源豐富,約佔世界地熱資源的1 6,開發利用潛力巨大。 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居世界首位。 中國地質科學院水文地質與環境地質研究所副主任、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。

根據原國土資源部中國地質調查局2017年組織的中國地熱資源調查結果,我國地熱能總量約相當於標準煤1.25萬億噸,年可開採量相當於1865億噸。 其中,目前可開採難開採、不具備大規模開採條件的乾熱巖資源,資源儲量高達標準煤856萬億噸。 據國家地熱能中心2023年年度工作會議資料顯示,全國336個主要城市淺層地熱能年可採資源量相當於標準煤7億噸,中深層地熱能年可採資源量相當於標準煤18億噸以上。

地熱能可以以多種形式使用

近年來,隨著我國生態文明建設的不斷推進,北方地區大氣汙染治理和清潔供暖力度不斷增強,地熱能開發利用規模不斷擴大。

2022年6月,國家能源局等9部門聯合印發的《可再生能源發展“十四五”規劃》明確提出,要積極推進地熱能規模化開發,到2025年地熱供暖等非電利用規模將達到標準煤6000萬噸以上。 根據2023年世界地熱大會發布的報告,截至2021年底,我國地熱供熱(製冷)能力達到13個3億平方公尺,溫泉年利用能力6665兆瓦。

《中國城市報》記者梳理發現,目前,北京、山東、河北、河南等省份都在積極布局地熱能供熱(製冷)專案。

發展地熱產業,不僅對調整能源結構、節約能源減排、改善環境具有重要意義,而且有利於培育新興產業,帶動相關裝備製造和工程技術企業發展。 2023世界地熱大會組委會名譽主任、中國石化董事長馬永生表示,2023年中國石化地熱供熱能力有望突破1億平方公尺,服務面積將增至10多個省份的60多個城市。

根據2023年世界地熱大會發布的報告,截至2021年底,我國地熱農業年利用能力為1108兆瓦,水產養殖利用地熱能已普及到20多個省份,形成了一定的規模。

業內人士認為,我國地熱資源開發利用已形成西南、華南發電、華北、東北供暖養殖、華東、華中、西北地區醫療健康的基本格局。 未來,北方地區地熱清潔供暖、長江中下游地熱供熱(降溫)、青藏高原及周邊地區地熱發電仍將是產業發展熱點。

地熱發電前景廣闊

除了地熱供暖(製冷)之外,在很多業內人士看來,地熱發電也有很大的發展空間。

地熱能的開發利用前景廣闊。 據中國石化新星石油有限公司新能源研究院院長杜立介紹,與天然氣、生物質能、煤炭等相比,中深層地熱能供熱在優質資源區開發利用方面具有明顯的經濟優勢,執行成本低。 同時,地熱能是當地的能源,是除天然氣和煤炭之外的重要供暖能源形式。

目前,地熱能的開發利用大致可分為直接利用和地熱發電兩種。 對於淺層地熱資源,以及中低溫水熱地熱資源,通常以直接利用為主,如地源熱幫浦、地熱供暖、溫泉保健、農業養殖等。 對於高溫熱液地熱資源,地熱發電是一種更有價值的利用方式。 在劉森看來,與風能、水電、光伏等清潔能源相比,地熱發電受天氣影響很小,最大的優勢是穩定性。

採訪中,《中國都市報》記者了解到,無論是直接利用還是地熱發電,對於水熱地熱資源來說,其利用技術的核心是“熱不耗水”,即從礦井中抽取含有熱量的地熱水,利用換熱器吸收水中的熱量, 然後,失去熱量的冷水通過補給井重新注入含水層。一段時間後,地下熱源將冷水重新加熱,等待再次開採。

在整個過程中,地下熱源充當鍋爐,通過不斷加熱地下水來迴圈利用地熱能。 這種地熱資源開採方式需要對提取的地熱水進行100%的補給,以達到“生產與灌溉的平衡”,保證地熱資源的可持續利用,一些地熱發電技術直接利用地熱蒸汽發電,低於幾乎為零的地下水開採。 劉森說。

行業發展中有許多挑戰需要克服

雖然業界普遍認為地熱發電在穩定性和發電能力方面具有很大的優勢,但現實情況是,地熱發電的發展與風能和太陽能發電相去甚遠。

由於地熱發電投資門檻高,工程設計安裝難度大,如何實現地熱能的可持續發展和商業化應用仍存在諸多挑戰。

此外,我國地熱能資源雖然豐富,但分布不均,開發難度大,因此需要嚴格的環境評價和社會風險評價。

目前,在我國最適合地熱發電的地區,水力發電和太陽能發電是主力軍,電力充足,在一定程度上壓縮了地熱發電需求,導致地方政府對地熱發電缺乏積極性。 據中科院地質與地球物理研究所地熱資源研究中心主任龐忠和介紹,地熱發電建設成本高,長期執行維護和執行成本相對較低。 更重要的是,在“雙碳”目標下,地熱能資源作為五大“非碳”能源之一,具有其利用價值,需要與風能、太陽能、水能同等重視。 通過政策引導和支援,盡快開展商業化應用,形成規模化發展,進一步推動我國相關產業綠色低碳轉型和高質量發展。

地熱資源要想在新型電力系統建設中發揮更好的作用,僅僅注重意識形態是不夠的,政策支援才是解決問題的關鍵。 “中國的地熱發電需要降低成本,沒有政策支援,就無法與其他能源競爭。 經過10多年的政策補貼,發電成本逐年下降,最終實現了平價上網。 “龐忠和說。

除政策支援外,還必須加強地熱能技術研發和裝備製造。 以低溫餘熱發電技術為例,現行標準和行業標準不完善,缺乏統一的標準體系和技術規範,不同廠家裝置技術效能存在差異,產品質量難以比較和評價,增加了採購和選型的難度和風險; 不利於行業良性競爭的發展。

值得注意的是,2023年8月,中石化在海南省海口市成功鑽探中國最深的地熱科學勘探井——富神熱1井,鑽探設計深度達5000公尺,是目前我國最深的地熱勘探井,將引領我國深部地熱資源勘探開發技術走在世界前列。

香港中文大學(深圳)城市地下空間與能源研究所、大理地熱能科學與技術研究所所長張大偉建議,首先開展勘測,在全國範圍內開展地熱能勘測,找出資源基礎,制定發展規劃。 同時開展科學研究理論和技術研究,研發地熱能利用所需的重大關鍵技術,特別是技術裝備,也可以通過建設示範專案進行試點示範,促進產業發展。

《中國城市報》記者康克佳.

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