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地热能:仅有热情还不够

2017-04-06 08:34:52 中国科学报   作者: 贡晓丽 赵广立  

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即使基于大气污染防治等方面的要求,地热能发展仍存在诸多制约。图片来源:百度图片

规划已经制定,究竟怎样才能实现目标?严格勘探地下资源量、加强地热能市场管理、完善扶持地热发电机制和政策体系、加速突破地上技术研发等选项排在前列,前两项是保障供暖(制冷)目标实现的基本前提。

日前,国家发改委、能源局、国土资源部联合印发了首个地热能的五年规划——《地热能开发利用“十三五”规划》。“十三五”时期,我国将新增地热能供暖(制冷)面积11亿平方米,其中,新增浅层地热能供暖(制冷)面积7亿平方米,新增水热型地热供暖面积4亿平方米。到2020年,地热供暖(制冷)面积累计达到16亿平方米。

在众多对《规划》的解读中,地热能被一致看好——随着能源结构调整以及愈加严峻的环保压力,地热能的利用方式多样等优势再度被提及,其开发利用的速度正在加快,地热能产业正迎来黄金发展期。

在近期由中国地质大学主办、北京泰利新能源科技发展有限公司与河北省肃宁县人民政府承办的第六届中深层地热资源高效开发与利用国际会议上,与会代表超过450人,除技术专家之外,国家部委、地方政府、行业组织、相关企业等不同单位的参与明显增多,足以看出《规划》已经产生了影响。

迎来了难得的发展机遇期是好事,但之后,实现“十三五”地热目标还缺什么?地热能能否众望所归“燃”起来?

大力推广地热规模化供暖技术

规划已经制定,究竟怎样才能实现目标?某微信客户端发起了题为“实现地热能发展‘十三五’规划目标的关键是什么”的问卷调查活动:严格勘探地下资源量、加强地热能市场管理、完善扶持地热发电机制和政策体系、加速突破地上技术研发等选项排在前列,前两项是保障供暖(制冷)目标实现的基本前提。

资源条件还不错的华北地区,目前地热资源的开发利用技术发展如何?中石化在河北雄县经过8年的建设,建成供暖能力450万平方米,城区基本实现了地热集中供热全覆盖,成为我国第一个“无烟城”,成功打造了技术可复制、经验可推广的“雄县模式”。据中国工程院院士曹耀峰介绍,“雄县模式”正在从县城向中心城和城镇、农村两个方向延伸。

中国地球物理学会地热专业委员会主任庞忠和介绍说,雄县模式从地热开发技术来讲,可以看做第二代技术,“不同于第一代的直抽直排,第二代技术采灌结合,雄县项目将水热型第二代技术做到了极致,推广应用前景广阔”。

雄县对地热能的利用方式非常友好,技术先进,采用冷热水封闭式循环,相互不干扰,系统效率高。抽取出的热水不是直接供到家家户户,而是在供水站跟自来水进行热交换,被加热的自来水送到家庭中,使用完的地热尾水回灌到热储当中,该技术在大型岩溶热储当中效果十分显著。“在雄县,我们已经做到两采一灌,一口回灌井可以解决两口开采井的尾水回灌,成本降低了,实现了持续稳定的运行,实现了打造无烟城的目标。”庞忠和说。

“优越的地热资源条件和成功的开发利用示范项目势必助力雄安新区的建设,而新区的建设发展又会大大带动雄县模式的推广应用。”庞忠和说。

“雄县模式”作为世界上单体规模最大的地热供暖项目,已受到国际关注,也引起了参加本次会议的美国能源部官员LaurenBoyd女士的重视。“地热产业在京津冀及周边地区大有发展空间。”曹耀峰说。

“关键技术的突破是产业发展的前提和基础。”庞忠和指出,华北地区的未来,是要发展增强型地热系统EGS技术。

“依据华北地区的地质特点,美国部分地热富集区在3公里深度取得的地热资源,我们到6公里才能取到。”因此,庞忠和认为,高品位的地热能是华北地区的发展方向。“我们要向5.5公里到6公里的深度去努力,意味着我们需要研发出比欧美国家还要过硬的技术,才能在未来把超深层的地热资源利用起来”。

他认为,雄安新区将成为“十三五”地热产业的新亮点,未来有望成为地热产业新的增长极,值得期待。

发电目标不易实现

不同于供热技术的完备,地热发电有着失败的案例,西藏羊易地热电厂项目进展缓慢的现实提醒着人们,想要实现“十三五”新增500MW的目标并不容易。“我国‘十二五’可再生能源规划中地热发电指标和2013年四部委《地热能开发利用指导意见》目标已经落空,我们应该从中吸取教训,发现问题,避免再犯同样的过失。”中国能源研究会地热专业委员会专家委员会主任郑克棪指出。

郑克棪分析,相比风能和太阳能,地热发电开发既没有得到上网电价补贴的承诺,也没有特许经营权的竞标,只有一个目标数字及分析得出的投资规模,这样的吸引力肯定不如风电和太阳能。

为了取得地热发电技术的突破,中国地质大学(北京)教授李克文一直致力于热能直接发电技术与应用研究。他介绍,热能发电通常是把热能转化为机械能,再转化为电能。而地热能直接发电装置可以直接将热能转换为电能,有更广的温度接受范围,可利用温度低至90摄氏度。

基于热电材料正在经历高速发展,且往中低温区发展的趋势,热能直接发电技术材料工艺、芯片工艺以及系统工艺也都取得了很大进步。李克文认为,未来热能直接发电技术将会在中低温地热资源和余热资源利用方面做出重要贡献。

诸多因素制约发展

即使基于大气污染防治、提高可再生能源消费比例等方面的要求,地热能发展仍存在诸多制约,中国地质科学院水文地质环境地质研究所所长助理王贵玲细致分析了“十三五”规划对地热工作的要求,并指出了诸多限制因素。

“我国在不同类型地热资源的成因机理、评价方法、开发利用模式等方面的研究都比较欠缺,加上基础地热数据少等因素,造成了地热资源基础理论研究薄弱。”王贵玲指出。

地热资源家底不清、技术瓶颈等因素也都是地热利用的挑战,水热型地热技术最大的问题之一要数尾水回灌。曹耀峰提出,地热是一种绿色低碳环保可再生资源,前提是“取热不取水”。

目前,地热开发还不能保证尾水100%回灌,粗略估计,目前地热产业回灌率只有50%左右。因此,曹耀峰认为,一方面需要发改委、国土资源部等政府部门加大监管力度,大力整治地热尾水回灌问题;另一方面也希望地热开发企业加大地热回灌的自觉性,防止地热尾水直排现象,对地热产业造成极其负面的影响,“这甚至会导致地热被禁止开发”。

“我国目前地热资源的法律概念模糊,缺乏统一的立法,且存在地热资源多头管理、政出多门等问题,除此之外,地热能发展还存在资源勘查程度低、管理体制不完善、缺乏统一的技术规范和标准等障碍,严重制约了地热资源的科学规划、合理开发。”王贵玲说。

对此,曹耀峰建议,应在国家层面明确地热能利用的管理部门,协调指导地热发展中的问题。比如,国家相关部门可制定针对利用地热替代化石能源供热(制冷)的补贴政策,以热量(冷量)为单位进行补贴;另一方面,参照居民用电价格给予地热能供暖项目优惠电价;对于100%回灌的项目,免收水资源税。

曹耀峰指出,目前行业内准入门槛偏低,规范和标准不统一,不能适应地热开发利用的需要。特别是地热尾水回灌比例低,容易造成环境污染和地下水资源枯竭。

他建议,要尽快建立地热行业准入制度及资源勘察开发和保护制度,规范地热行业的投资行为,对地热能的开采、利用进行立法,严格监管。

“尽管还有很多问题需要解决,地热产业已经蓄势待发。”李克文坚信,“地热发展将为多一片蓝天做出应有的贡献”。




责任编辑: 李颖

标签: 新兴能源 地热能

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