云南宝山腾冲热海风景区地热资源丰富。 视觉中国。
琼北深部地热(干热岩)福神热1号科学勘探井位于海南省海口市,钻探深度5000米,是我国最深的地热勘探井。
图片由中国石化石油工程技术研究院提供。
春节假期期间,云南省宝山市腾冲热海风景区吸引了众多游客前来“泡温泉”,是我国中高温地区地热资源最丰富的地区之一,被誉为观温泉、沐浴的热门旅游目的地。
说到地热能,首先想到的是温泉。 事实上,温泉只是利用地热能的众多方式之一。 长期从事地热能开发的从业者刘森告诉《都市报》记者,中国地热资源丰富,腾冲等优质地热资源很多,只停留在温泉开发中是很可惜的。
地热能作为清洁能源的一员,不仅储量大、稳定性高,而且在使用过程中几乎不产生污染物,符合绿色低碳发展理念。
中国地热资源丰富
地热能是从地壳中提取的自然热能,它来自地球内部的熔岩,以热量的形式存在。 “一般来说,地球内部就像一个不断燃烧的大锅炉,当地质条件成熟时,热能会以热蒸汽、热水和干热岩石的形式聚集起来,达到开发利用的条件后就成为地热能。 北京地质矿产勘查研究所副院长刘少民说。
由于地球内部一直在不断释放热量,因此,地热能取之不尽用之不竭,是一种可循环利用的清洁能源,也是未来能源结构调整和清洁能源发展的主要力量之一。
我国地热资源丰富,约占世界地热资源的1 6,开发利用潜力巨大。 目前,我国地热能直接利用装机容量和地热能利用装机容量居世界首位。 中国地质科学院水文地质与环境地质研究所副主任、自然资源部地热干热岩勘探开发技术创新中心主任王桂玲说。
根据原国土资源部中国地质调查局2017年组织的中国地热资源调查结果,我国地热能总量约相当于标准煤1.25万亿吨,年可开采量相当于1865亿吨。 其中,目前可开采难开采、不具备大规模开采条件的干热岩资源,资源储量高达标准煤856万亿吨。 据国家地热能中心2023年年度工作会议数据显示,全国336个主要城市浅层地热能年可采资源量相当于标准煤7亿吨,中深层地热能年可采资源量相当于标准煤18亿吨以上。
地热能可以以多种形式使用
近年来,随着我国生态文明建设的不断推进,北方地区大气污染治理和清洁供暖力度不断增强,地热能开发利用规模不断扩大。
2022年6月,国家能源局等9部门联合印发的《可再生能源发展“十四五”规划》明确提出,要积极推进地热能规模化开发,到2025年地热供暖等非电利用规模将达到标准煤6000万吨以上。 根据2023年世界地热大会发布的报告,截至2021年底,我国地热供热(制冷)能力达到13个3亿平方米,温泉年利用能力6665兆瓦。
《中国城市报》记者梳理发现,目前,北京、山东、河北、河南等省份都在积极布局地热能供热(制冷)项目。
发展地热产业,不仅对调整能源结构、节约能源减排、改善环境具有重要意义,而且有利于培育新兴产业,带动相关装备制造和工程技术企业发展。 2023世界地热大会组委会名誉主任、中国石化董事长马永生表示,2023年中国石化地热供热能力有望突破1亿平方米,服务面积将增至10多个省份的60多个城市。
根据2023年世界地热大会发布的报告,截至2021年底,我国地热农业年利用能力为1108兆瓦,水产养殖利用地热能已普及到20多个省份,形成了一定的规模。
业内人士认为,我国地热资源开发利用已形成西南、华南发电、华北、东北供暖养殖、华东、华中、西北地区医疗健康的基本格局。 未来,北方地区地热清洁供暖、长江中下游地热供热(降温)、青藏高原及周边地区地热发电仍将是产业发展热点。
地热发电前景广阔
除了地热供暖(制冷)之外,在很多业内人士看来,地热发电也有很大的发展空间。
地热能的开发利用前景广阔。 据中国石化新星石油有限公司新能源研究院院长杜立介绍,与天然气、生物质能、煤炭等相比,中深层地热能供热在优质资源区开发利用方面具有明显的经济优势,运行成本低。 同时,地热能是当地的能源,是除天然气和煤炭之外的重要供暖能源形式。
目前,地热能的开发利用大致可分为直接利用和地热发电两种。 对于浅层地热资源,以及中低温水热地热资源,通常以直接利用为主,如地源热泵、地热供暖、温泉保健、农业养殖等。 对于高温热液地热资源,地热发电是一种更有价值的利用方式。 在刘森看来,与风能、水电、光伏等清洁能源相比,地热发电受天气影响很小,最大的优势是稳定性。
采访中,《中国都市报》记者了解到,无论是直接利用还是地热发电,对于水热地热资源来说,其利用技术的核心是“热不耗水”,即从矿井中抽取含有热量的地热水,利用换热器吸收水中的热量, 然后,失去热量的冷水通过补给井重新注入含水层。一段时间后,地下热源将冷水重新加热,等待再次开采。
在整个过程中,地下热源充当锅炉,通过不断加热地下水来循环利用地热能。 这种地热资源开采方式需要对提取的地热水进行100%的补给,以达到“生产与灌溉的平衡”,保证地热资源的可持续利用,一些地热发电技术直接利用地热蒸汽发电,低于几乎为零的地下水开采。 刘森说。
行业发展中有许多挑战需要克服
虽然业界普遍认为地热发电在稳定性和发电能力方面具有很大的优势,但现实情况是,地热发电的发展与风能和太阳能发电相去甚远。
由于地热发电投资门槛高,工程设计安装难度大,如何实现地热能的可持续发展和商业化应用仍存在诸多挑战。
此外,我国地热能资源虽然丰富,但分布不均,开发难度大,因此需要严格的环境评价和社会风险评价。
目前,在我国最适合地热发电的地区,水力发电和太阳能发电是主力军,电力充足,在一定程度上压缩了地热发电需求,导致地方政府对地热发电缺乏积极性。 据中科院地质与地球物理研究所地热资源研究中心主任庞忠和介绍,地热发电建设成本高,长期运行维护和运行成本相对较低。 更重要的是,在“双碳”目标下,地热能资源作为五大“非碳”能源之一,具有其利用价值,需要与风能、太阳能、水能同等重视。 通过政策引导和支持,尽快开展商业化应用,形成规模化发展,进一步推动我国相关产业绿色低碳转型和高质量发展。
地热资源要想在新型电力系统建设中发挥更好的作用,仅仅注重意识形态是不够的,政策支持才是解决问题的关键。 “中国的地热发电需要降低成本,没有政策支持,就无法与其他能源竞争。 经过10多年的政策补贴,发电成本逐年下降,最终实现了平价上网。 “庞忠和说。
除政策支持外,还必须加强地热能技术研发和装备制造。 以低温余热发电技术为例,现行标准和行业标准不完善,缺乏统一的标准体系和技术规范,不同厂家设备技术性能存在差异,产品质量难以比较和评价,增加了采购和选型的难度和风险; 不利于行业良性竞争的发展。
值得注意的是,2023年8月,中石化在海南省海口市成功钻探中国最深的地热科学勘探井——富神热1井,钻探设计深度达5000米,是目前我国最深的地热勘探井,将引领我国深部地热资源勘探开发技术走在世界前列。
香港中文大学(深圳)城市地下空间与能源研究所、大理地热能科学与技术研究所所长张大伟建议,首先开展勘测,在全国范围内开展地热能勘测,找出资源基础,制定发展规划。 同时开展科学研究理论和技术研究,研发地热能利用所需的重大关键技术,特别是技术装备,也可以通过建设示范项目进行试点示范,促进产业发展。
《中国城市报》记者康克佳.