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郑克棪:干热岩,前瞻性地热研究世界与中国现状

2018-01-18 09:22:27 中国能源网

2018年1月12日,由中国科学院科技战略咨询研究院、国际能源署(IEA)、联合国项目事务署(UNOPS)指导,中国能源研究会分布式能源专业委员会、中国能源网等联合主办,国家电网公司、汉能控股集团等协办的"2018未来能源大会"在北京隆重召开。中国能源研究会地热专业委员会专家委员会主任郑克棪先生作致辞演讲。

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以下内容根据演讲实录整理摘编:

郑克棪:说一下干热岩,干热岩是前瞻性地热研究,介绍一下世界和中国的现状。介绍内容分三个部分,第一个部分干热岩是未来的地热之光。第二,发达国家的干热岩试验。最后介绍一下我国干热岩研究的起步。

地热发电才一百多年历史,1904年开始地热发电。地热发电增长远远赶不上地热需求,世界能源理事会就说,全球的能源里面,风能、太阳能、地热能、海洋能只占0.4%。水热型的地热资源,是要靠水和蒸汽来把热量带出来的,这个在全球的分布,全球底面3000米以内,水热型的地热资源,可以开采的量只有14.8。但是干热岩的地热资源量要大100倍,这是我们国家计算的浅层地热能和干热岩地热能的比例,干热岩占全部地热资源的98%以上,现在开采水热型的只占不到2%,所以干热岩的潜力是巨大的。

干热岩的开发技术一般来说是这样的,需要钻两个井,在井的底下要产生用强大的水压力,几百个大气压,给它压出裂缝来,形成一个地下的网络系统,产生热水和蒸汽。

第二,发达国家的干热岩试验。世界上现在8个发达国家,美国、英国、法国、德国、瑞士、瑞典、澳大利亚,1974年美国最初开始试验的,到现在40多年时间。2006年的时候,美国麻省理工学院提出了一个新的研究报告,就叫地热源的未来,就是用增强地热系统技术,来开采干热岩。到2050年,美国可以有10亿千万的装机容量,商业化可以10到15年实现。这个资源可以开采出来的量是美国2005年基本上消费量的2000倍。

下面我简单介绍一下发达国家的情况,美国是1974年开始试验,他进行了压裂,也进行了联通试验,最高产出192度的温度,发电实验只做了60千瓦的短时间试验。

英国1977年开始的,它试验的深度比较浅,2600米出来的温度只有100度,新的试验是计划了,但是现在计划还没有批准。

德国是1978年开始的,德国起步比较晚,但是做了两个成功的发电。3300米的一对井,灌下去70度,出来160度,建了一个3兆瓦的电厂,一年运行8200多小时,就是94.5%的时间都在发电。

日本是1982年开始试验,一个是秋田县的雄胜,就在火山边上,缺点就是循环流体损失太大,另外一个山形县肘折也做了试验,做了130千瓦小型的电厂,实验了一段时间,没有正式的发电。

瑞典是1985年开始的,因为缺少本国地热资源,所以进行了干热岩的试验。但是瑞典地热的基础不好,井里面的温度比较低,前景比较渺茫。又因为产生微地震,试验就停止了。

法国是1987年开始试验,苏尔茨现在是500米的井,三眼井,还有一眼3600米的井,温度可以出来200度。它试验了两个井回灌,两个井产出,这样产生的微地震比较大一些。现在生产变成是两个井回灌,一个井开采,这样他在2011年实现了1.5兆瓦,他还在试验,还在发电。

瑞士96年才开始试验,但是瑞士以后钻机就放在城市中心,瑞士富人比较多,产生2.9级微地震,有一次3.4级地震就终止了,现在计划换一个地方做试验,但是现在还没开始。

澳大利亚起步最晚,2003年才开始,钻了4眼井,循环出来井里温度210度。本来我们去参观的时候是2009年,我们去之前,他有个井压力太大爆炸了,就准备关闭闸门。又重新钻了一个井,2012年钻成,2013年做了压力试验开始发电。其他的公司也做了一些钻井。

这是8个国家的情况,8个国家总共现在有12.2兆瓦的发电容量。

最后介绍一下我国干热岩的研究起步,基本上是5个步骤,2001至2005年之前,基本上都是遇到一些国外的研究文献,介绍一下可以有这样的试验,没有实质性的研究项目和实质性的地方研究。

十一五期间,我们和澳大利亚合作,做了一个干热岩的研究,澳大利亚专家来了几次,我们也去澳大利亚进行访问讨论,学到了技术。西藏高原、云南,交通条件不太方便,所以在东南沿海、福建和广东选点进行试验。成果出版了一本《干热岩发电技术理论与实践》。

第三,十二五,就是过去的5年计划,科技部设863研究项目,叫《中低度地热发电关键技术研究与示范》,国土资源部在调查评价里面有了干热岩的项目,其中,福建省漳州市、龙海市中国第一个干热岩钻井示范国家项目在开展,实际上效果不是太好。山东省钻了一个2000多米的井,107度,但是这个压力力量也不够,水量也不够,所以效果不好,它相当于石油开采的压力,不是干热岩的大范围压力。

黑龙江省在五大连池火山区,要搞干热岩,实际火山是玄武岩的火山,热量不多,玄武岩岩浆在3000-5000米的地脉里面,没有热源,所以钻了一下只得到了20度,也不理想。

下面一个报道是2017年9月6号,中央电视台13频道,播送了中国干热岩勘察取得重大突破,青海省共和盆底钻井3703米测得温度236度。它里面用的照片井口出来热水和蒸汽,那都是西藏的图片,不是青海的图片。要说温度,西藏在1993年就钻了329度,在这之前就突破了,所以这个新闻不太靠谱。

中国的现状有些民营企业借用干热岩这个热门词汇,成立了干热岩能源科技有限公司,干热岩热力有限公司,但是他的广告词里面,说明书里面是干热岩,但是实际做的只是中深层地热部,有点商业炒作,欺骗社会公信。

地热能开发利用十三五规划,国家发改委、国家能源局、国土资源部2017年发布,地热能首次纳入国家五年计划的专项规划,建立二至三个干热岩勘察开发示范基地。

总的来说,中国干热岩的开发任重道远,潜力很大,但是也有很大的难度。我们不要太夸大自己取得突破性的进展,这里举一个例子,澳大利亚2012年钻井试验成功,但是在2017年的世界地热学术讨论会上发表一篇文章,从澳大利亚干热岩的试验项目学到的教训,就是还有进一步经济上降低成本,技术上还可以改进。




责任编辑: 江晓蓓

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