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专家视点 | 碳中和行动激活地热发电动能

2022-07-22 09:49:43 中国石油报   作者: 罗佐县  

地热作为可再生能源家族的重要成员,未来在发电领域的贡献不可低估。之前同风电、光伏、水电等可再生能源电力相比,受资源可获得性成本较高等因素影响,地热发电总体较为滞后,这是个世界范围的普遍现象。地热发电发展较快阶段集中在20世纪70年代石油危机时期。这一时期以美国为代表的发达国家为保障国家能源安全寻求能源多元化供应路径,建立了一批地热发电项目。对地热发电发达的印尼和菲律宾等国来说,发展地热更多的是资源禀赋推动。时代在发展,社会在进步,有关电力发展的环境也在变化,当前全球碳中和行动的兴起也将成为地热发电快速发展的重要动力。


图为西藏羊八井地热发电站

从全球资源分布情况看,目前适于地热发电的高温资源分布多与风力、太阳能资源分布呈区域叠加态势,为其在工业化、现代化环境下的产业化协同提供了难得的条件。我国也是地热资源大国,据目前的勘查,高温地热资源主要集中在滇藏、四川和京津冀等地,这些地区恰恰也是风力、太阳能和水力资源富集区。目前在上述地区的可再生能源产业建设正在进一步加快推进,碳达峰、碳中和目标的提出更是成为地区可再生能源开发利用整合的助推器。反观世界也是大致如此。碳中和目标被多数国家确定为国家战略之后,从多角度挖潜可再生能源潜力的行为自然而然地触及地热。根据国际地热大会和IEA统计报告,未来5年全球地热能发电站总装机容量增量可能达到3.4吉瓦,呈持续稳定的增长态势。到2040年全球地热发电装机量将增至82吉瓦,是当前水平的5倍以上,全球地热发电发展空间巨大。碳中和行动催生的气候技术投资增长将有力带动地热发电技术进步继而拉动地热投资增长。据Rystad Energy,未来10年全球与地热发电相关的钻井工作量投入将呈现大幅度增长态势。各国对地热AGS(先进地热系统技术)和EGS(增强型地热系统技术)等前沿技术研发的持续投入增长将有力推动地热发电技术迈上新台阶,继而带来全球地热发电装机容量的跨越式上升以及运营成本的大幅下降。

地热发电成本特别是初始投资成本对地热发电投资形成了很大程度的限制,但从全生命周期看地热发电的成本是有竞争力的。全生命周期涵盖了初始投资和运营全过程,其成本相对公平地衡量了项目的竞争力。首先是初始投资阶段,这一时期地热发电的投资要普遍高于生物质发电、太阳能发电、陆上风电和水电等,但是低于海上风电;其次是项目建成后的运营阶段,这一时期地热发电设备的容量系数普遍保持在80%以上,远高于火电和其他可再生电力。地热发电容量系数高的优势有效补齐了初期投资高的短板,使得地热初投资的成本劣势在后期的运营中被稀释和摊薄,继而使得全生命周期成本低于其他电力成本。国际可再生能源署的数据显示,2010年—2020年全球加权平均地热发电成本低于0.1美元/千瓦时,略高于风电和光伏发电成本。相信随着技术进步以及项目运营时间的延续,地热全生命周期成本还将继续呈下降趋势。总之对地热发电的评价不能仅仅局限于地热初期投资,要避免一叶障目不见泰山,要从长周期和全生命周期角度去把握。


图为西藏羊易地热电站外景

国内的地热发电发展历程较为曲折,20世纪70年代地热发电曾取得重要突破,当时除了高温地热发电之外,我国在中低温地热发电方面也有重要进展,但由于财力所限等多种原因未能保持发展步伐。至今,我国羊八井地热发电运营多年,但地热发电的规模和水平在国际社会的排名整体靠后。“十三五”时期地热发电规划目标是到2020年达到530兆瓦装机,实际完成率远不及目标。资源认识不清,关键核心技术有待突破,政策跟进扶持力度不够是造成地热发电目标未如期完成的主要原因。特别需要指出的是,目前具备资源条件的地区对地热发电的重要性认识不足,很大程度上限制了地热发电的推进。具备地热发电条件地区的电力供应相对充分,同时风电、太阳能、水电建设周期相对较短且成本低,具备先发优势。地热发电因为初投资大的先发劣势,启动迟缓。同时地热在地方经济发展中具有多元利用途径,比较有代表性的是开发系列地热旅游产品,对地方经济支撑拉动效应明显且见效快。由于地热旅游能在短期内产生经济效益,导致地方在处理地热资源问题时更倾向于开发利用地热的旅游价值而不是对投资额度有较高要求的发电。


图为西藏羊易地热电站外景

我国碳达峰、碳中和目标及路线图出台之后,电力系统大发展是大势所趋,目前有条件的地方都在加快推进可再生能源电力建设,这将为地热发电打开发展之门。可再生能源电力面临的一个现实问题就是供应存在间歇性短板。2021年发生的以欧洲为“震中”的全球性能源供应短缺就与极端气象条件下可再生能源出力不足有很大关系。因此建设稳定的可再生能源供应系统成为碳中和背景下各国能源发展规划的重点。理论上讲稳定的可再生能源系统建设可以有多条路径,其中依靠可再生能源之间的相互协同和优化是最为基础的路径,也是最应该考虑的。如前所述,地热资源分布与风力、太阳能分布往往是叠加在一起的,地热发电发展起来了,从区域角度看可以有效地对已建成的风电和光伏发电进行调峰支撑,或单独作为基荷电力。能源双控改为碳排放双控后,目前具备条件的地区发展地热的积极性肯定会较之前有所增强,推动地热发电产业快速发展的条件正在逐步具备。

风电、太阳能发电在全球已经广泛发展起来了,我国的发展规模与技术水平位居全球前列,但纵观其过程可以发现,风电与太阳能发电之所以能实现产业化突破与其发展初期一定程度的补贴支持是分不开的。通过补贴扶持,风电光伏实现了强身健体并最终走向去补贴和平价上网。目前以太阳能、风电和水电为核心的可再生能源装机容量已经突破10亿千瓦,占总装机容量比例已经突破43%,到2030年还将有大的增长。地热产业整体处于发展初期,后发优势必然会被进一步激发出来。当前地热发电还需要做大量的勘查与基础投入,面临初始投资大的挑战,面临系列成本制约,所以在发展初期予以必要的财税价格政策支持是非常有意义的。发展初期的困难解决了,待其发展起来之后可以考虑逐步去补贴。(文/罗佐县,中国石化经济技术研究院)




责任编辑: 李颖

标签: 碳中和 地热发电

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