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国际地热大使庞忠和:地热能多能互补高质量发展地热产业
2025年是“十四五”规划的收官之年,在新的一年里,中国地热产业和技术研发的发展走向令地热同行们高度关注,在高质量发展地热产业和打造新的生产力的新时期,可以归结为16个字,即:深探浅采、规模利用、多能互补、智慧地热。
到目前为止,中国的地热测量深度绝大多数是在3千米以内进行的,对于更深处的直接地热信息很少。这一现状在一定程度上制约了深层地热能的开发利用。众所周知,地球的温度是随着深度增加而升高的,因而,往深部地热能品位会更好,往深处走是必然选择。但是,往深部走意味着开采难度的加大和经济成本的提高。在现有技术经济条件下,6千米基本上可以作为探测的下限。
深层地热探测的主要目标,是高品位并且易开采的地热资源。深层地热在3km以下,主攻“双超”地热能,即:超高温(180℃)或者超临界(温度>374℃,压力>22.1MPa)的高品位地热资源,前一类是岩热型,即所谓干热岩地热资源,后一类是水热型中的佼佼者。国外如美国、欧盟和冰岛已经有多年的探索,获得不错的进展。去年中国在海南海口福山凹陷中打到的188°C高温地热井,属于前一类。未来目标区域深层地热状况的调查和地热资源分布规律的研究需要加强。
国家深地探测计划的实施,为深层地热探测和评价创造了有利条件,为地热产业的发展带来了新的机遇。
二、浅采是实现地热产业规模化的必由之路
3千米以浅的浅层和中深层地热能仍然是地热利用产业的主战场。纵贯可再生能源发展历程,太阳能光伏技术,因为在荒漠地区的适应性而使其大行其道,铺天盖地的发展,而在大陆架浅海崛起的风电产业更是伸展羽翼飞速发展。地热产业能够从中学到什么呢?立足于浅部宜于开采的地热资源和应用场景是中国地热过去十多年发展成功经验的总结。
在供暖方面,中深层岩热型地热资源开发近年来得到产业青睐,在陕西咸阳等部分地区得到规模化开发利用。受换热半径的局限性影响,这类利用技术的应用场景比较局限。今后,在条件具备的地区,采用增强地热系统的相应技术可以达到提高效率的目的。采取这种方式使深层地热技术研发和中深层地热资源开发利用相得益彰。
油田废弃井改造成为地热井的技术,可以使地热利用成本大大降低,无论是水热型,还是岩热型都已经有不少案例。在煤田开采区,煤和热共采、废弃矿山生态修复中的地热开采利用已经提上议事日程。未来油(煤)田变热田,热田变热储,将逐步成为现实。
在地热发电方面,产业发展举步维艰,是个需要补一补的短板。这也是地热界一直关注和努力的方向。2025年2月27日国家重点研发计划以西藏古露高温地热发电为落地工程的重大项目在成都召开了启动会,古露地热发电厂预计装机规模20MW,由中国核工业集团投资建设,这标志着我国停滞多年的地热发电产业有望迎来转机。
太阳能光伏、太阳能热利用、风力发电等技术和产业的大规模快速发展,给地热能创造了与其它可再生能源融合利用的有利条件。包括浅层和中深层地热能的融合利用。刚刚兴起的地热储能技术为进行这种融合创造了条件。一方面,地热储能可以帮助抑制太阳能和风能的波动性问题,另一方面,也为地热能不足的地方增强了地热能供热的能力。
在东北地区,浅层地热能的利用由于夏冬季节热负荷的不对等,常常出现“冷堆积”的问题,是岩土地温下降,不能适应等级供暖的需求。采用中深层系统为浅层系统补热的技术可以解决这个问题,从而大大提高北方供暖效率。比如:建设中的沈阳铁西宝马工业园浅层地热应用示范项目就属于岩土储能、多能互补技术的应用案例。
需要指出的是,地热储能也应该以热能直接利用为主。前不久,国家能源局分类分批次发布了“全国可再生能源供暖(制冷)典型案例汇编”,其中涉及地热能供暖(制冷)案例34个。充分说明地热能供暖和制冷这类热能利用得到国家重视,并不是非要发电不可。社会用能很大的比例是热能,在有些城市可以占到一半。而地热能,包括地热储能,在这方面具有独到的优势。
四、智慧地热是地热能高质量发展的助推器
人工智能技术赋能智慧地热产业的升级发展。在勘查技术方面,无人机航磁测量系统使遥感技术如虎添翼。在热储工程技术方面,基于大数据分析的三维地质建模可以大大提升靶区预测精度。在智能化地热开发利用调控方面,热储数字孪生管理系统大大提高实时调控效率,智能化地热储能技术可以使储热效率大幅度提升。
五、几个政策建议
“十五五”是国家实现“碳达峰”目标的决战时期。作为五大非碳基能源之一的地热能必将继续得到大发展,这是难得的机遇期。同时,由于地热能开发利用的复杂性和高投入特点,在市场竞争方面仍然会处于劣势。为使方兴未艾的地热产业得到健康发展,应该鼓励核心技术研发、提升设备制造能力、加强政策引导和扶持。
三是产业发展的引导和扶持政策:参照光伏发电和风力发电早期发展阶段的扶持政策,出台深层地热相应的扶持政策。推行地热开发环境影响信用制度;推行地热开发利用碳足迹评估核算制度;实现纯热能(不耗水)开采利用免除资源税制度;简化地热利用项目管理制度;推广一站式服务模式;出台公共建筑利用地热的强制性政策措施。