对我国开展高温岩体地热能利用的设想和建议

  我国于2005年制定了《中华人民共和国可再生能源法》，并于2006年１月１日开始实施。这是我国可再生能源领域的一件大事，也是我们研究、推动高温岩体地热能利用事业要遵循的法律依据。

 

  《可再生能源法》立法的基本思路是建立总量目标，保障足够的市场规模，以规模化带动市场化，促进技术进步和成本下降；以技术进步和成本下降，提高经济性和竞争力，进而实现可再生能源技术的规模化和商业化发展。

 

  由于开发利用可再生能源是一项长期的任务，许多可再生能源技术尚在发展之中，市场竞争力还不强，必须通过政府推动和市场引导相结合的方式促进其发展。

 

  因此，立法中体现了四个原则，即：国家责任和全民义务相结合的原则；政府推动和市场引导相结合的原则；现实需求和长远发展相结合的原则；国内实践和国际经验相结合的原则。这些政策原则与指导思想，对指导高温岩体地热能利用技术的开发，使其逐步走上商业化、市场化的健康发展之路，同样是有针对性和重要指导意义的。

 

  参照国外的做法，设想此项研究、开发与推广大体分三个阶段进行。

 

  热普查计划，勘查高温岩体地热能资源的分布。由中国科协牵头在中国地热学会下组成包括石油、地质、电力机械等行业在内的跨行业高温岩体地热能利用协会，组织研讨论坛，更广泛地动员社会力量参与。

  第一阶段，为试验阶段，用3～5年时间。

 

  （1）进行地质研究、钻井、井下作业，造成较理想的地下换热构造，完成水力循环试验；首先钻一口深4000～5000ｍ的井，压裂作业后，作为注入井；根据地下裂缝体系几何形状，再钻两口生产井，进行水力循环试验。

 

  （2）与此同时，进行混合介质二元循环发电装置的研究、开发、制造、安装、运行试验。然后根据高温岩体地热储层水力循环试验的结果，设计、制造深层地热发电装置（兆瓦级），并安装、运行，取得机组和储层长期运行的经验。

 

  （3）进行全国高温岩体地热资源调查和评估。

 

  第二阶段，工业化试验和初步推广阶段，也用3～5年时间。

 

  （1）扩大高温岩体地热储层规模，钻更多的深井，使装置单套规模达到10ＭＷ级；发电站规模达到50～100ＭＷ级。

 

  （2）在前一阶段若干先导试验的基础上，扩大试验范围。

 

  （3）规划全国高温岩体地热能发电项目。

 

  第三阶段：工业化阶段，3～5年的时间。

 

  （1）单机规模达到百兆瓦级，发电站规模达到千兆瓦级。

 

  （2）实施全国高温岩体地热能发电计划，在东部缺电地区大力推广这一技术。

 

  为此，提出以下一些初步建议：

 

  （1）高温岩体地热能是可再生能源中具有独特优势的能源，它具有零排放、无污染的特点，可以作为电网的基本负荷，长时期运转。这项技术涉及相关学科有地热地质、环境地质、水文地质、地球物理、石油地质、石油工程、热物理、热储工程、电力工程、技术经济学、自动化控制、网络及现代管理等，它是上述学科成果应用的高度集成。为求得其发展，既要有政府机构监管、协调和规划，又要有全国性的研究机构和基地，并有众多企业、学术团体和社团组织参加，如中国能源研究会地热专业委员会、中国可再生学会等，形成广泛的基础。建议由国家发改委指定有关部门，制定中长期的高温岩体热能利用规划，按规划的总任务由国家科技部门组织三个方面的研究：由石油部门结合油气勘探，进行高温岩体地热储层系统的研究与开发试验；由电力部门、汽轮机制造研究部门联合开发二元混合工质的发电装置；由国土资源部门，结合全国地热普查计划，勘查高温岩体地热能资源的分布。由中国科协牵头在中国地热学会下组成包括石油、地质、电力机械等行业在内的跨行业高温岩体地热能利用协会，组织研讨论坛，更广泛地动员社会力量参与。

 

  （2）比较现实的做法是：依托各油气田开展高温岩体地热能的调查和试验。各油气田在勘探开发油气资源的同时向高温岩体地热延伸，应该说有很多有利条件的，既有利于充分利用石油行业的技术资源，也有利于油田、油区、企业、社会的持续稳定发展。根据国外资料和我国的实际情况，实施中可以是油公司作为作业者，也可以是油公司作为投资者。温家宝总理去年在大庆视察时指出要加强深部天然气的勘探，这个方向和我们提到的利用地层深部热能的问题可以统一起来，向4000m 以下进军，找到天然气就是气田，找不到气就可以利用深部岩体的热能形成“热田”。

 

  （3）国家制定相应的技术政策与鼓励措施。

 

  深部地层的勘探和钻井，投资力度较大。油气资源勘探和深层地热开发极为相似，但地热又有特殊要求，加强深部天然气勘探是国家的重点，钻油气井有可能兼顾到地热勘探。建议从现在开始作为一项技术政策，做出相应规定，在钻油气井时尽量兼顾地热开发的要求，即在钻完油气目的层固井后加深一段裸眼，为地热勘探提供试验条件。

 

  项可再生能源的开发中来，并实行地热勘探许可证（Geothermal Exploration License-GEL）制度，从一开始就进行有序的管理。

 

  各种温度的地热能都是大自然的宝藏，都可以加以利用（图19）。高温岩体地热能开发利用是一项庞杂的系统工程。由于地层深部热能的普遍存在，使我们有充分的理由利用它来应对当前面临的能源需求的挑战、能源安全的挑战、环境保护的挑战。

 

  努力提高热电转换利用效率是这项技术成败的关键之一。在现有的循环条件下热能转换为电能的效率比较低，热、电比例有的是7∶1，有的是10∶1。对热能的利用不能是粗放式的，应当有较高的利用率，必须采用梯级利用方式。可以根据不同地区、不同季节对供热、制冷的需求大力扩大使用范围。经过充分利用后，即使达到低温热源，还应发展利用这种低温热源的热泵用于空调，或用在种植业的各个方面，真正做到热、电、汽联合循环的梯级利用，争取获得较高的效率，设想的目标是把热利用率提高到60% 以上。

 

  总之，我们要有所作为，应和兄弟行业携起手来去创造高温岩体地热能利用的辉煌未来，在贯彻国家能源发展战略部署中，让高温岩体地热能以及其他可再生能源与化石能源一道，共同为国家的能源安全谱就一首和谐发展的交响乐章。

 

  古人云：“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行” 。我们收集汇总各方面的资料，形成这篇文章，还总是“纸上”的东西，热切盼望能有尝试实践的机会。