地热能开发亟待技术突围

今年年初，全国多地区遭遇的雾霾天气不仅催生了一个百亿元级别的“PM2.5防护市场”，也将清洁能源产业的发展推向了“快车道”。

在风能、太阳能等诸多可再生清洁能源中，资源储量大、不受气候影响、可以每天24小时开发利用的地热能，蕴藏着巨大的市场潜力和发展前景。

不久前，为促进我国地热能资源的开发利用，国家能源局、财政部、国土资源部、住房和城乡建设部四部门联合发布了《关于促进地热能开发利用的指导意见》（下称《意见》）。

对此，地热领域专家、中国地质大学能源学院教授李克文表示，《意见》的出台对我国地热资源勘查、地热发电、直接利用等方面带来实质性的促进作用，我国地热能开发将迎来第二个春天。

不过，李克文同时指出，如果不能快速使用新的低成本地热发电技术和大量的资金投入，《意见》中所提出的目标仍难以实现。

目标实现难度较大

地热能是一种具有清洁、零碳排放属性的资源，在国际上被公认为具有“可持续”意义的能源资源。

根据此次发布的《意见》，我国地热能利用目标之一是：到2015年，全国地热供暖面积达到5亿平方米，地热发电装机容量达到10万千瓦，地热能年利用量达到2000万吨标准煤，形成地热能资源评价、开发利用技术、关键设备制造、产业服务等比较完整的产业体系。

李克文认为，在距离2015年只有不到3年的时间里，地热供暖面积要从现在的1.5~1.6亿平方米增加到5亿平方米，地热发电要从现在的2.4~2.5万千瓦增加到10万千瓦，即在不到3年的时间里完成2~3倍于过去30多年完成的任务，难度可想而知。

另外，目前地热能利用主要分为地热发电和地热直接利用两大领域。长期以来，我国包括洗浴、保健、养殖、采暖等在内的地热直接利用的功率为228.2万千瓦（热量），居世界首位。遗憾的是，地热发电却长期徘徊不前。

李克文表示，我国利用地热发电始于20世纪70年代初期，曾一度建有十余座地热发电站，总装机容量达2.8万千瓦，但由于多方面的原因，目前缩减到约2.4万千瓦。在全球25个利用地热发电的国家中，我国地热发电的排名由原来的第15位降至第18位。

“我们国家目前正在使用的地热发电技术仍然具有成本高、发电效率低等问题，如果不能快速使用新的低成本地热发电技术并进行大量的资金投入，地热发电的目标可能更加难以实现。”李克文说。

开发缘何止步不前

事实上，我国的地热资源量很大，分布也相当广泛。

根据中国地质调查局最新的统计数据，我国重点城市浅层地温能资源量为2.78×1020焦尔，折合标准煤94.86亿吨；主要平原（盆地）沉积盆地地热资源储量为2.5×1022焦尔，折合标准煤8531.9亿吨；大陆3.0~10.0公里深处干热岩资源总计为2.5×1025焦尔，折合标准煤8.6×106亿吨，如果能够提取2%，相当于我国2010年度能源消耗总量的5300倍。

可是，尽管我国可利用地热资源量比较丰富，但从上世纪七八十年代地热能开发热潮过后，近30年几乎处于停滞的状态。

李克文分析，由于我国地热资源量家底不清，影响了地热资源开发规划的制定、资源的利用以及地热产业的发展。尤其是自上世纪90年代以来，国家在地热资源勘查方面的投入很少，基础地热地质勘查工作比较薄弱，探明的后备地热资源不足。

不仅如此，对比煤炭等其他能源的成本，地热发电的成本和初期投资都显著偏高。而我国地热发电技术，尤其是中低温地热发电技术，相对美国等发达国家还比较落后，技术引进也受到多方面的限制。

另外，李克文认为，认识上的误区也是导致地热发电止步不前的原因。正如中国科学院院士汪集旸曾经指出的那样：“一种观念认为地热量太少，另一种观念认为中低温地热资源不能用来发电。”

技术难题须攻克

对于我国地热能未来的发展，李克文建议，首要任务就是要仔细勘查、评价我国的地热资源量，尤其是可供发电的地热资源量。

“地热资源的评价看上去简单，但是实际上还有不少关键科学问题亟待解决，特别是温泉区、油田区地热资源量的评价。”李克文说。

作为教育部油气资源与勘探技术重点实验室学术委员会委员之一，李克文一直主张的一个思路就是加大油田区地热资源的开发利用程度。

在他看来，由于大部分油田区基础设施已经建成，新建油田区地热发电站的投资回收期只需3~5年，经济效益十分显著。而其他方面的直接利用也大有可为，例如：利用油田地热流体进行原油、天然气伴输、油管清洗、建筑物供暖等。

除此之外，李克文认为，要想实现《意见》中所提出的目标，首先就要加强我国地热发电技术的研发和利用。国内亟待解决的是高效地热发电技术、低成本钻井技术以及大规模压裂造储技术，尤其是新型中低温地热发电技术。

“根据目前探明的地热资源量来看，我国近期能够经济有效开发利用的地热资源大部分属于中低温，因此，研发适合于我国的中低温地热发电技术势在必行。”李克文说。

据了解，李克文所带领的科研团队目前已经成功开发出一种热能直接发电技术。该技术可以利用低于50℃的地热水进行发电，成本低于太阳能发电，而且没有任何振动部件，因而没有噪音，特别适合于一些风景优美的地热旅游地区。

李克文表示，在中国化石能源日趋短缺和石油对外依存度越来越大的情况下，随着中低温地热发电等技术的快速进步，大规模、大幅度高效开发利用地热能逐步替代正在消耗的化石能源，不但可行而且具有广阔的市场空间。