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让地热能“热”起来

让地热能“热”起来

  “地热能是非常好的一种能源,但却往往没有被认识到,国内的重视程度和普及面远远不够腾讯分分彩。”《中国科学报》记者每次见到中国科学院院士汪集旸,都会听到他对地热能的殷切呼吁。

  “埋藏于地下的地热资源是地球的‘本土’能源,它具有储量巨大、能源利用效率高、节能减排效果好和开发成本低等诸多优点。”第五届中深层地热资源高效开发与利用会议上,汪集旸如是说。

  2016年全国两会政府工作报告中指出,重拳治理大气雾霾,提高清洁能源比重。我国地热资源丰富,有专家建议,在有条件的地区充分利用地热发电和供暖,可显著改善能源结构,有效缓解冬季霾污染的不利状况。

  地热的“能源性”渐近

  地热作为清洁环保的新型可再生能源,具有资源储量大、分布广、利用系数高等特点。大力发展地热等清洁能源,对于调整能源结构、实现非化石能源目标,推进节能减排均具有重要意义。

  地热能在很多地区还具有小型、分散的特点,汪集旸指出,这便于开发利用及建成以地热为主的分布式独立能源系统。

  我国地热资源的开发利用分为发电和直接利用两个方面。高温地热资源主要用于发电;中低温地热资源则以直接利用为主。

  因发电效率和经济效益等原因,目前仅广东丰顺和西藏羊八井在发电。尽管我国直接利用地热资源量多年位于世界首位,但地热发电比较滞后,2014年底,我国地热发单总装机容量仅为27.28MW,居世界第18位,与地热资源大国地位不匹配。

  不过,2014年年底,我国地热资源直接利用发生了积极的变化。地源热泵达到了58%,地热供暖比例为19%,首次超过18%的温泉洗浴。地热开发的能源性、技术性开始逐渐显露出来。

  供热、制冷均大有可为

  在中国石油化工集团新星石油公司多年努力和河北省政府的大力支持下,河北省雄县地区丰富的地下热水资源得以充分利用,并终于在2013年建成以地热供暖替代燃煤锅炉的“无腾讯分分彩烟城”。

  “这是地热开发利用上的一大突破,不但节约了煤炭资源、更重要的是减少了二氧化碳排放和致霾颗粒的扩散,为北方地区雾霾治理作出贡献。”汪集旸呼吁,在北方有类似资源条件的地区和省市,要大力推广“雄县模式”,利用地热解决供暖问题。

  汪集旸提到,在我国长三角地区,冬季供暖和夏季空调制冷也始终是困扰能源界的一个大问题。

  从气候分布带和人们生活需求来看,长三角地区包括上海、南京、杭州等,有人认为这些地区需要供暖/制冷的季节并不长,从能源成本考虑如果集体供暖/制冷会不划算,所以未能出台相应的政策法规解决这一问题。于是出现居民各家各户自行想办法的局面,这样既污染了空气,又浪费了能源。

  其实在广大的长三角地区,有丰富的地热资源可供利用。“第一是浅层地热能,即地表以下至200m深的地壳最上层中所包含的热量。第二是地下200m至3km的所谓中、深层水热型地热资源。”汪集旸介绍说。

  据中国地质调查局2014年公布的资料,全国31个省会城市浅层地热能冬季可供暖面积为1.13×1010m2,夏季可制冷面积为9.09×109m2。

  2013年,江苏地质调查院在南通如东县小洋口地区2500m深处打出一口92℃的中温热水井,流量较大,水质也很好。2014年,该院在扬州宝应地区又打出水温为93℃的地下热水,水量也不小。因此若能将这两部分深浅不一的地热资源加以充分利用,建立起小型、分散的独立能源系统,则可逐步解决(或至少部分解决)长三角地区的冬季供暖、夏季制冷问题,同时改善空气质量,减少雾霾。

  提升技术是当务之急

  “基于我国地热资源利用不足的现实状况,提升开发利用技术成为当务之急。”中国工程院院士曹耀峰说。

  我国的地热资源开发利用技术是一门多学科的综合技术,涉及资源的勘察与评价,钻井成井工艺、尾水回灌、梯级利用、高腾讯分分彩效运营、保温与换热,防腐防垢和热泵发电等技术。

  据介绍,目前,我国地热开发利用技术的实施主体主要由国家地热能中心、中科院等多家科研机构和石油大学、地质大学等高校构成。这些单位相继开展了地热资源开发利用技术研发,初步建立了一套与我国地热资源特点相适应的技术体系,指导地热资源勘探开发实践。

  “地热资源的勘察技术和资源的评价技术在指导目前我国地热勘察与评价上起到了积极作用。”曹耀峰说。地热资源的勘察技术,以电法、大地电磁法为主,在西藏、天津、北京、陕西、河北、河南、山东、四川、新疆等地的地热资源勘察中得到了广泛应用。

  地热资源评价技术,以热储体积法最为成熟,国土资源部2009年组织开展《全国地热资源潜力评估》,该成果已于2014年11月发布,确定了地热开发有利目标靶区。

  针对不同的深度、地层和岩性,形成了不同的热储类型的井身结构优化设计、低密度流体钻井、热储层物性录井、测井及有效储层评价等地热井钻井成井工艺技术体系。比如中石油联合中石化在肯尼亚OLKARIA地区施工了一批高温地热井,初步形成了高温定向钻井、井筒降温、钻头选型、空气泡沫钻井液等高温地热井钻井技术。

  地热尾水回灌技术,是实现地热资源可持续开发的有力措施,世界各国已获得广泛应用。在地热资源保护、减少资源浪费、延长生产井寿命以及减少环境污染等方面具有重要作用。

  “在开发利用地热中,如果没有回灌就会造成二次污染,地下会面临被掏空的危险;而一旦利用好回灌技术,地热资源则取之不尽,用之不竭。”在谈到回灌技术的重要性时,曹耀峰说。

  (原载于《中国科学报》 2016-04-05 第5版 技术经济周刊)