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冰岛试点地热利用模式

2017-08-15 08:18:42 时代周报   作者: 李兮言  

因为雄安新区,很多中国人才知道“北极绿色能源公司”(Arctic Green Energy Corporation,简AGEC)—这是一家总部位于冰岛的能源公司。

2012年,中国与冰岛签署框架协议,支持两国在地热能源、海洋以及极地科学领域开展深入合作。根据《金融时报》报道,两国能源行业巨头—中国的中石化和冰岛的AGEC迅速采取行动,在中国23个市、县合力开发地热项目,由AGEC提供技术支持,中石化则负责提供中国地下资源的地震学数据。

冰岛在清洁能源创新方面一直走在世界前列。AGEC则是冰岛知名的地热能源公司,在地热利用率方面世界排名顶尖,中石化选择AGEC作为技术支持顺理成章。两国在地热开发方面的合作最早可以追溯至2004年至2005年期间,双方的合资企业则正式成立于2009年,该企业投资了4亿元人民币在当时尚不出名的雄县。最初的想法,是将已在北欧经过测试的技术落地中国北方。

在中国,大量的潜在地热能源尚未被开发利用。走在前列的则是如今被规划在雄安新区内的雄县。中国有2/3的电力都是依靠煤炭,但在雄安—地下1500米的地热能源正被用于供暖。

冰岛拥有最前沿技术

“二战”期间,冰岛也一度依靠煤炭能源来保持经济增长,并因此遭受严重的空气污染。

转向清洁能源是这个国家做的一大经济决策。丰富的水资源令这个国家能够轻易放弃需要高昂代价的煤炭,上世纪50年代,在行业壮大后,冰岛水电进入了激增期。

同一时期,全世界的科学家对地热的探索日增。冰岛的地质学家认为这个国家非常适合地热能源的发展: 冰岛地处亚欧板块与美洲板块交界处,地壳活动十分活跃,遍布火山与温泉,地热资源丰富。

上世纪90年代,由于铝冶炼厂激增,冰岛对于经济能源的需求量急速提升,开始大范围使用地热能源。从1990年到2004年,冰岛的地热发电产出增加了1700%,而人口增长仅为25%。如今,因为地热的利用,冰岛的电力产出已远超本国需要。

普遍认为,由于全世界的清洁能源政策走向,地热能处于能源投资的风口。2014年,全世界的地热能只提供了不到1%的能源,而国际可再生能源机构预测到2030年地热能的贡献将增长5倍。即便如此,地热所提供的能源仍然有限。即便在冰岛这个技术顶尖、地热资源丰富的国家,科学家和投资者们都不敢把地热能当成解决空气污染问题的救星。原因在于这一技术的起步价格太高。无论是鉴别、探索潜在的地热源,还是建立地热发电站,都要求极高的技术和投入。

以现有技术,人类所能利用的地热仅仅是一小部分。在全球范围内,接近40个国家都位于地热丰富的土地上,大部分集中在非洲、拉丁美洲以及太平洋地区。

冰岛的科学家一直希望能够找到更有效的方法去提取地热能源。在这条路上,他们已经走了差不多20年。冰岛深钻项目(IDDP)所掌握的技术,目前已达到4500米深度,是世界其他地热井的两倍。在这一深度的地热温度达到427℃,水在这一温度和压力下达到临界状态,既不是固态,也不是液态或气态。

如果一切都顺利,这口4500米深的地热井将在几年后开始启用发电。世界能源委员会预测,一旦IDDP的项目成功推广,地热能将能为世界解决8%的电力供应。

但IDDP的项目耗资巨大,地热井的深度越深,花费也就越大。这也是为什么地热领域的研究、资助和政策支持相对而言要稀少很多。

“如果我们只做目前需要的,就永远不会进步,”冰岛前工商部长Ragnheieur Elín árnadóttir曾这样告诉媒体,“这个行业提升技术与以往一样重要,我们在这一领域有很多机会和资源。”

雄县没有烟囱

中国与冰岛在清洁能源方面的合作始于2002年,为冰岛九成家庭供暖,占其全国一次能源总量66%的地热能成为合作的起点。

但中国与冰岛的地热源情况很不一样。冰岛位于大西洋中脊,其地热的温度超过250℃—温度足够支持发电厂项目。而在中国,除了四川和西藏,很难找到超过150℃的地热源。这一差别导致冰岛的经验难以完全复制在中国,中国的地热项目更多集中在供暖系统上,以期地热能够更多地替代化石燃料。

尽管中外专家都认定,中国地热资源具有无限的潜力,但迄今为止,大部分的地热资源尚未被开发利用。在中国的能源消耗中,地热所提供的能源占比不到0.5%。

雄县的地热利用是中国其余地区的样版。雄县是中国首个“无烟城市”,这里没有烟囱。中国石化计划,2020年前,在全国打造20个类似的无烟城市。要实现该目标,地热能开发量需增长10倍:到2020年地热发电量增加至530兆瓦,地热供暖面积翻3倍。尽管数字看起来很大,但相对于中国总发电量这仅是九牛一毛,与冰岛的700兆瓦以及美国的3930兆瓦地热发电量相比也是相形见绌。

根据公开报道,雄县、容城、安新,是中国地热资源最丰富的区域之一,地下热水资源年可开采量折合标准煤220万吨,约能为4000万平方米的建筑物供暖。在安全方面,这里近千年未发生6级以上地震,地下百米以内结构均匀,工程条件好,适宜地下空间开发。中国地质调查局正在调查雄安新区地下0-1万米范围内土壤层、工程建设层、主要含水层、地热储层、深部探测层的地质结构和地质参数。

雄县曾经非常依赖煤电。根据《金融时报》报道,现在这里90%的建筑由AGEC运营的36座地热站供暖。剩下的建筑则采用其他公司管理的地热能源和天然气、煤等传统能源混合供暖的方式。

AGEC在雄县的地热供暖系统是中国地热直接供暖技术的样板。“地热水回注和抗腐蚀措施都受益于中冰伙伴关系带来的技术升级,上世纪70年代雄县最早建立地热系统时并没有采用这两项技术。”新技术并没有导致价格上涨。在这里,一间标准公寓4个月的地热供暖价格刚刚超过1350元,这与煤炭供暖的价格相当。

期待更廉价的技术

经历油价下跌和中国经济增长放缓,中石化近年对再生能源的投资步伐加大,这些投资包括对太阳能、风能,以及地热。中国石化新星石油公司就是中国石化以地热开发利用为主的清洁能源专业公司。

到今年2月为止,中石化已经在16个省进行了地热运行操作,为4000万平方米的住宅和工厂供暖,预计减少了约300万吨的二氧化碳排放。地热项目最具潜力的优势在于它能够有效减少空气污染,而这一问题如今困扰这北方大部分地区。

但这里也遭遇了和冰岛IDDP项目一样的问题—价格。尽管地热相较化石燃料可以减少污染,但一些人仍质疑地热的大规模启用。相对比太阳能和风能,地热能的价格相当高。如果没有国家支持,这一项目很难大规模进行。

如今,成为特区的雄安新区,不管是地上还是地下的发展,都将获得国家的大力支持。但全国其他地方的地热开采,则取决于利润。

“很明显市场有没有需求才是关键,这决定了最终会怎么走。”中国石化新星石油公司党组成员段乔红早前接受媒体采访时如是表示。“其他那些跟随中石化脚步的大公司”以及不断增加的竞争力,将会鼓励更廉价的地热开采技术出现。“地热行业与现在的清洁能源优先政策契合的很好。”段乔红说。




责任编辑: 李颖

标签: 新能源 冰岛 地热利用模式 可再生能源

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