目前,北方地區(qū)已進入供暖季。在北方地區(qū)冬季清潔供暖推廣中,地熱能供暖扮演了重要角色,民眾正在樂享“綠色暖冬”。
近年來,我國大力發(fā)展供暖、制冷等地熱直接利用方式,產業(yè)規(guī)模發(fā)展迅速。西部首個地熱供暖“無煙城”——陜西咸陽武功縣,建成地熱供暖能力已達920萬平方米。咸陽市區(qū)地熱集中供暖面積占市區(qū)總供暖面積的近三成。北京大興國際機場地源熱泵系統(tǒng)作為“綠色機場”的重要組成部分,為大興機場257萬平方米的建筑提供冷、熱能源。
當前,地熱資源亟待納入城鄉(xiāng)用能總體規(guī)劃,由相關政府和部門制定可操作的實施方案,并結合當?shù)刭Y源品質和用能需求,從供暖、制冷、發(fā)電、工農業(yè)綜合利用、旅游康養(yǎng)、儲能等多方面促進地熱規(guī)?;_發(fā)。這對于實現(xiàn)清潔取暖、優(yōu)化能源結構、發(fā)展低碳經(jīng)濟等具有重要意義。
地熱資源“富甲一方”
我國地熱資源豐富,資源量約占全球地熱資源的1/6,在青藏高原、東南沿海、華北平原、遼東半島等地區(qū)廣泛分布,是亟待開發(fā)的巨大“地下寶藏”。
地熱資源按照埋藏深度由淺至深可分為淺層地熱資源、中深層水熱型地熱資源和干熱巖型地熱資源。2015年,中國地質調查局對這些資源潛力進行過較系統(tǒng)的評價。
淺層地熱資源利用條件好的適宜區(qū)主要分布在東北地區(qū)南部、華北地區(qū)、江淮流域、四川盆地。全國336個地級以上城市淺層地熱能年可開采資源量折合標準煤7億噸,可實現(xiàn)制冷面積320億平方米。
中深層水熱型地熱資源主要分布在華北、松遼、蘇北、江漢等平原和盆地,以及東南沿海、膠東和遼東半島等山地丘陵地區(qū)。我國4000米以淺的中深層地熱資源量折合標準煤1.25萬億噸,年可采資源量折合標準煤18.7億噸。
干熱巖型地熱資源在我國分布廣泛,現(xiàn)有技術經(jīng)濟條件下,青藏高原、東南沿海、松遼平原和華北平原被視為潛力區(qū)。我國埋深在3千米到10千米范圍內干熱巖資源量折合標準煤856萬億噸,其中,埋深5.5千米以淺約106萬億噸。
目前,地熱能的開發(fā)利用正在從淺層、中深層向深層、干熱巖拓進。隨著理論與技術的進步,未來將打造形成深層地熱,尤其是干熱巖資源的規(guī)?;?jīng)濟開發(fā)技術體系,支撐我國地熱產業(yè)高質量可持續(xù)發(fā)展。
地熱開發(fā)大有可為
深入推進能源革命進程,地熱產業(yè)的高質量發(fā)展是必然趨勢,也是必然選擇。不同類型、不同溫度的地熱資源有不同的應用場景。
200米以淺的淺層地熱主要用于建筑供暖、制冷;200米到3千米的中深層水熱型地熱資源以40℃到90℃低溫為主,主要用于建筑供暖、農業(yè)種植養(yǎng)殖、洗浴等;3千米以深的水熱型地熱資源以90℃以上中高溫為主,可用于工業(yè)供熱、建筑供暖和制冷,還可以梯級利用;干熱巖型地熱資源主要發(fā)育在3千米以深,以150℃以上高溫為主,與中高溫水熱型地熱資源用途一致。淺層地熱、中深層水熱型地熱供暖、制冷是目前地熱能直接利用的主要方式,占直接利用能力的92.16%。
我國淺層地熱供暖、制冷面積約8.1億平方米,淺層地熱供暖、制冷已基本形成完善的技術體系,進入規(guī)?;瘧秒A段。中深層地熱供暖面積累計達到5.82億平方米,在北方清潔供暖和大氣污染防治中發(fā)揮了重要作用。河北、河南、山東、天津、陜西、山西等地依托豐富的地熱資源,逐漸發(fā)展成為水熱型地熱供暖的主要區(qū)域,占全國70%以上。
現(xiàn)在的地熱能開發(fā)利用與過去相比,系統(tǒng)更大、更復雜、投資更多;能源利用區(qū)域性、融合性更強;推廣范圍更大,資源條件差異性更大;創(chuàng)新性、技術性、管理模式要求更高;客戶對能源品質需求更精細化,這對我們將基礎性工作做扎實、做牢固提出了更高要求。
地熱技術位于國際前列
我國淺層地熱能和中深層水熱型地熱能的開發(fā)利用已形成了比較完備的技術體系,技術水平位于國際前列,有力支撐了我國地熱能直接利用規(guī)模居于世界首位。
以中深層水熱型地熱開發(fā)為例,較完善的熱儲描述技術實現(xiàn)了熱儲的精細刻畫。應用電成像測井技術和低成本碳酸鹽巖非均質性識別評價技術,可以判斷裂縫密度、強度、方位等,建立不同層段的裂縫模型。
地熱開發(fā)具有周期性、大流量和以灌定采的技術特點。要想穩(wěn)定高效地開發(fā)地熱能需要考慮熱量的傳遞、水的流動規(guī)律及其與傳熱之間的關系,以熱儲三維地質模型為基礎開展數(shù)值模擬,形成采灌均衡的地熱開發(fā)部署優(yōu)化方法與調控技術,確保地熱田科學可持續(xù)開發(fā)。目前,陜西咸陽地熱田已連續(xù)穩(wěn)定開發(fā)25年,河北雄縣牛駝鎮(zhèn)地熱田已連續(xù)穩(wěn)定開發(fā)14年。
此外,我國還創(chuàng)新了“取熱不耗水”工程技術,實現(xiàn)安全低成本開發(fā),其關鍵技術包括叢式井井網(wǎng)部署、開采井防砂完井、尾水處理、回灌井防堵解堵等。
現(xiàn)有技術還不足以支撐中國地熱產業(yè)實現(xiàn)高質量可持續(xù)發(fā)展,特別是深層、干熱巖開發(fā)利用面臨新的技術挑戰(zhàn)。因此,國家層面設立多個研究項目,企業(yè)、研究院所和大學也紛紛設立相關研究課題,開展深層地熱能和干熱巖勘探開發(fā)技術攻關,助力中國深層地熱能和干熱巖資源利用從實驗室走向現(xiàn)場、走向工業(yè)化。
多措并舉推動產業(yè)發(fā)展
當前,地熱產業(yè)高質量發(fā)展還面臨資源家底不清、經(jīng)濟開發(fā)難度大、基礎研究和勘探開發(fā)投入仍顯不足等問題。筆者建議,首先,要進一步加大地熱產業(yè)可持續(xù)全方位政策支持。如國家、各級政府及相關職能部門進一步加大地熱礦權設置和管理、財政補貼或稅費減免等政策的支持力度,讓地熱行業(yè)“有策可依”、讓政策“落到實處”。
其次,要持續(xù)投入人力物力。國家和地方政府、企業(yè)等多個層面需共同發(fā)力,加大地熱基礎性、公益性勘查投入,引入商業(yè)性地熱勘查,調動社會各界投入地熱資源勘查的積極性,建立地熱勘查資料共享制度,盡早摸清資源家底;強化基礎研究,攻克關鍵技術,向資源品質更高、應用范圍更廣的深層地熱領域進軍,超前布局干熱巖理論研究及工程技術攻關,推進“地熱+油田余熱+風光+氫能+儲能”等多能互補模式應用。同時,加大地熱人才培養(yǎng)和國家級平臺建設,全國一盤棋,形成地熱基礎研究和勘探開發(fā)工程實踐合力。
最后,要將地熱開發(fā)融入城鄉(xiāng)規(guī)劃,推動產業(yè)發(fā)展。做好地熱利用規(guī)劃與城鄉(xiāng)基礎設施規(guī)劃、礦產資源規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境保護、地下水利用保護規(guī)劃等相關專項規(guī)劃的銜接,從供暖、制冷、發(fā)電、工農業(yè)綜合利用、旅游康養(yǎng)等方面入手統(tǒng)籌整體方案,促進地熱產業(yè)規(guī)模化、效益化發(fā)展。
(作者系中國工程院院士、中國石化石油勘探開發(fā)研究院院長,本報記者李惠鈺采訪整理)
責任編輯: 李穎