地热能:解决技术难题 加大深层资源开发

作为一种绿色低碳可再生能源,地热能具有储量大、能源利用效率高、运行成本低和节能减排等优点。和风电、光伏等相比,来自地下的地热能具有无可比拟的稳定性,可以用于供暖制冷、 发电、工业供热、种植养殖等,被视为实现“双碳”目标不可或缺的重要能源力量。

数据显示,我国的地热资源总量约占全球地热资源的1/6,全国沉积盆地地热资源储量折合标准煤8530亿吨,截至2020年底,我国地热直接利用装机容量达40.6吉瓦,占全球38%,连续多年位居世界首位。

我国地热资源丰富,但在地热能的开发利用方面还存在许多问题,需要进一步加大投入,加强研发,完善政策法规等,以推动地热资源利用。近日,聚焦地热能发展,多位专家学者建言献策。

加大深层地热资源开发利用

资料显示,目前,我国已建成地热供暖和制冷面积13.3亿平方米,折合装机92.4吉瓦,年可替代标准煤2441万吨,可减排二氧化碳超过6000万吨。

我国埋藏深度在3千米以浅的中深层水热型地热资源总量相当于1.25万亿吨标准煤,埋藏深度在3千米至10千米的深层地热资源规模相当于856万亿吨标准煤。但目前开发利用的主要是中低温地热能,高温地热资源勘查与开发利用和欧美发达国家尚有较大差距。我国在深部高温地热资源探测、评价、选区、钻完井、人工热储建造和开发技术起步较晚,特别是深部地热地质理论和变革性勘探开发技术研究工作仍显滞后。

“相较于中深层地热资源,深层地热资源量更大、温度更高、资源禀赋更好、应用场景更广, 但其开发利用还面临一些难点。”中国石化集团公司党组书记、董事长马永生表示,比如,我国深层地热相关基础研究较为薄弱,没有形成全国性系统性的深层地热资源信息库,深层地热资源开发利用的行业规划、技术标准、管理办法等有待制定。

马永生建议,应追踪国际深层地热开发利用技术进展,提出我国深层地热开发领域未来技术发展路线图,设立国家科技重大专项,实施深层地热重大科技攻关计划,设立深层地热全国重点实验室,瞄准国际科学技术前沿,从源头和底层解决深层地热勘探、资源评价、高效开发的关键理论与技术难题。

其次,部署开展全国性的深层地热资源调查评价,查明资源分布及类型,评价资源储量与开采潜力,形成完善的调查评价与科学开发利用技术支撑体系,建立权威、开放的全国性深层地热资源数据库,夯实产业发展基础。

另外,将深层地热资源利用纳入国家能源发展战略布局统筹考虑,做好发展的顶层设计,加强前瞻性规划引领,对深层地热资源开发利用加强引导与鼓励,加快推动产业规范化、标化发展。     

中国科学院院士王焰新亦认为,应加大深部地热资源开发利用。 他分析,深部地热资源勘查开发关键核心技术的研发将大幅提升我国深地领域科技创新能力。深部地热资源的数字化勘查技术,深部储层建造与仿真模拟技术,热-电-氢串联开发技术,利用二氧化碳高效开发资源同步实现二氧化碳高效封存技术,与热能伴生有益元素的绿色高效提取与利用技术等方面的关键核心技术亟待突破。这些关键核心技术在国内外相关或相邻的领域已有一定的研发积累和初步应用。通过加大科技经费投入,培育具有技术创新能力的市场主体,开展有组织的科技创新,有望取得原创成果,突破关键核心技术。

王焰新建议,一是设立深部地热资源勘查开发利用方向的国家地质调查专项、重大科技攻关专项和国家自然科学基金重大研究计划。二是出台优惠政策,引导、激励社会资金投资深部地热资源勘查与开发利用,加快培育、壮大市场主体。三是谋划布局深部地热领域的国家级科技创新平台和重大科技基础设施。依托在该领域具有学科和人才优势的高校,通过科教融合、产教融合和国际合作,加大该领域高层次人才培养力度。

提高现代化、规范化技术引入

“江苏的地热资源,有着丰富的储备。”江苏省人大代表、九三学社社员、淮阴师范学院研究生处副处长杨颖介绍,目前江苏省132口地热井(含温泉)中,有77口正在开发利用,年利用地热水约1027万立方米,其热量折合标煤约4.2万吨。考虑到地热本身突出的再生性特点,地热资源的开发利用价值更为突出。

杨颖在调研中发现,江苏省对于地热资源的开发利用,还较多停留在温泉等传统模式上,缺乏现代化、规模化的技术引入,相关政策保障和推动也有不足。她建议,与科研院所和相关高科技企业合作,全面推进地热资源的勘察。

“地热资源有其复杂性和特殊性,勘探范围有待进一步拓展,对具有开发意义的重点资源勘察亦需进一步深入。全面把握江苏的地热资源面貌和再生情况,是地热资源稳定开发,科学管理和有效保护的前提。”杨颖说,江苏省地热资源的规模化、产业化利用还处于起步阶段,但国内以雄安为代表,已经有很多成熟的范例。要根据地热资源类型和应用场景做好地热资源开发的总体规划和把握,要做好地热资源梯级利用的设计,努力从规划角度将地热能源的开发打造成绿色能源利用的地方样板。

此外,她还提出推进地热资源税分级分类改革,为地热资源开发提供动力。她介绍,目前江苏省资源税中“能源矿产地热资源税”,是2020年由传统的水资源费直接转换而来,因为过往江苏地热资源的开发较少,所以没有进行分层分类,保持着10元/立方米的价格。而就全国而言, 分级分类,支持更环保的开发技术是大的方向和趋势。如北京市一般用途的地热水税率为每立方米8.5元,消耗型地热水(如温泉、洗浴等)为每立方米30元,回灌型为每立方米1元。安徽、 湖北、浙江、广东、四川等多个省份在不区分类型的情况下,资源税也保持在每立方2元-4元的较低价位。她建议,江苏省参考经济发达地区尤其是地热资源开发较为成熟的地区经验,迅速推进地热资源税的分层分类改革,尤其加强对新型回灌技术的支持,为地热资源开发提供直接的动力。