作為一種儲量大、分布廣、清潔環(huán)保的可再生能源，地熱發(fā)展越來越受重視。隨著2017年首份國家級地熱規(guī)劃發(fā)布，我國地熱開發(fā)利用進入一個全新機遇期。在機遇到來的同時，也面臨著一定的挑戰(zhàn)，需要我們反思、總結經驗。那么究竟是什么阻礙了我國地熱的發(fā)展？我國地熱開發(fā)還需重視哪些關鍵技術？日前，中國能源研究會地熱專業(yè)委會專家委員會主任、中國地源熱泵產業(yè)聯(lián)盟專家委員會主任鄭教授展開分析。
發(fā)展現(xiàn)狀遠低于預期
2017年初發(fā)布的《地熱能開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》（下稱《規(guī)劃》），為地熱發(fā)展帶來新機遇。長期以來，地熱能常被放在太陽能、風能等可再生能源的“等”字中一略而過，不為大多數(shù)公眾熟知。去年首次在國家層面明確專項規(guī)劃，盡管業(yè)內一片歡呼，認為地熱盼來了“第二個春天”，但一年多來，實際成績并不盡如人意。
地熱發(fā)電方面，2017年新增裝機容量僅為1.4兆瓦。其中包括，云南瑞麗鉆井上馬的3臺400千瓦機組，及四川康定小熱水地熱田鉆成高溫熱井后安裝的200千瓦發(fā)電機組。這一體量雖突破了2016年的“零進展”，但相比《規(guī)劃》提出的2020年新增裝機容量50萬千瓦目標，差距甚遠。
地熱供暖方面，對北方冬季清潔取暖在技術、經濟上的可行性評估發(fā)現(xiàn)，地熱供暖優(yōu)勢突出，尤其是地源熱泵更為適用。但僅以北京為例，去年改造中“煤改氣”占比12%、空氣源熱泵占67%、蓄熱電暖氣占19%、地源熱泵及太陽能各占1%，真正實現(xiàn)地熱供暖的幾乎為零。按照《規(guī)劃》，2020年京津冀地區(qū)地熱能年利用量要達約 2000萬噸標準煤，但至目前，北京尚無一口真正意義上的地熱井。
以地熱發(fā)電為例，我國目前在世界25個采用地熱發(fā)電的國家中，已長期徘徊在30兆瓦的體量，排名第18位。但實際早在上世紀70年代，我國便已建成7個中低溫地熱發(fā)電廠，總裝機容量1550千瓦。從技術上看，我國并不落后。
然而，受“技術上可行、經濟上不可行”觀點的影響，當時6處電廠陸續(xù)關停，地熱開發(fā)就此“遇冷”。同期在國外正為降低成本、提高效率而努力研究，效益不斷提高，而后再生產、再研究。相比之下，我們停頓、落后了，可以說，我國丟失了30年的地熱發(fā)電研究，應吸取教訓。
地熱回灌技術存誤解
從國際經驗看，地熱發(fā)展離不開國家立法及相關政策支持。除此之外，我國地熱開發(fā)要想順利推進，還需克服一些不正確的認識，如對回灌技術的爭議就是重點之一。
回灌是指為避免地熱廢水直排引起地熱水位下降而采取的措施，主要包括砂巖回灌、裂隙熱儲回灌技術。目前，不少管理者提出強制采灌均衡、100%回灌、“以灌定采”等要求，否則不予批準開采。我認為這是矯枉過正，并無必要。
一方面，盡管各地區(qū)地質條件不同，砂巖回灌卻是國際公認的一項難題，有時在技術上的確無法實現(xiàn)100%回灌。但國際通用觀點是，技術、經濟綜合考慮，如果經多次過濾、加壓回灌的設備和用電開銷比利用地熱水水量收益還高，就成了“賠本買賣”。
另一方面，大地并不是一個封閉的“盒子”，越往地球中心溫度越高，表面熱量如被取走，地心的熱量就會逐漸補充過來，因此地熱屬可再生能源，不準消耗是一種認識誤區(qū)。如北京通過合理技術手段，可實現(xiàn)規(guī)模化生產性回灌，盡管未達到100%，但將年均下降水位控制在1米左右，按照100年下降100米的速率計算，并不會造成百年后抽不上水的困局。從技術層面，地熱資源做到可持續(xù)開發(fā)就是最佳目標，就能最大限度利用地熱資源。
有些開發(fā)商為圖便宜，請地方鉆井隊鉆井，質量也無保障，造成抽水出砂、回灌就堵塞。對此，我國專業(yè)地熱院所的成績較為突出，如北京小湯山地熱田灌采率為54%，去年北京4個地熱田的水位僅抬升0.33-1.22米；天津每年回灌地熱水1000萬立方米，體量為全國最大。
根據(jù)京津兩地經驗，要做好回灌技術還需重視每個環(huán)節(jié)，全流程的監(jiān)測不可缺少。首先從鉆井環(huán)節(jié)就應保證優(yōu)質井，天津甚至還創(chuàng)造了砂巖回灌井新的成井技術。同時，重視一切經過試驗，認真做好回灌水的過濾、精濾，根據(jù)需要適當加壓回灌，適時做好灌后回揚，及回灌研究和模型預測。
地熱關鍵技術待突破
地熱能的優(yōu)點在于鉆井得到高溫熱水或蒸汽后，一天24小時、一年365天皆可使用。世界統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，地熱發(fā)電的年利用時間是72%，而水能、風能和太陽能對應比例分別為42%、21%和14%。相比之下，地熱能在可再生能源中的可利用時間最長，但開發(fā)需要鉆井、開采、建廠多項配套技術，且地熱資源隨地質構造條件的差異明顯，應用耗時較長、難度更大，迄今仍是可再生能源中的“小弟弟”。
地熱發(fā)展如何突破？地熱界人士要從現(xiàn)在起持續(xù)努力，有望至2030年前后完全成熟才可能出現(xiàn)轉機，目前則處于地熱開發(fā)的關鍵時期。
例如，從地熱發(fā)電來看，國家要求加強高溫地熱資源勘探任務，積極為“十三五”和今后地熱發(fā)電做準備，但這需進行地質調查、地球化學及物理勘查，然后在選定的位置鉆勘探孔，鉆井完鉆后再做產能測試等技術，實施過程難免耗時?？萍疾?ldquo;十二五”《中低溫地熱發(fā)電關鍵技術研究與示范》項目的成果可供利用，但還達不到產業(yè)規(guī)模。預計到2020年，可實現(xiàn)“十二五”目標的3倍，裝機容量達15萬千瓦。
從淺層地溫能供暖看，熱泵技術是其發(fā)展關鍵。2007-2010年是我國地源熱泵發(fā)展最快的時期，年累計增長率超過40%；2010年后年均增長率仍高達27%，遠高于世界同期18%的增速水平。按照“十三五”期間達到11億平方米的目標，5年需增加7億平方米，相當于平均年累進增長率22.5%，繼續(xù)加把勁，這應有可能完成。
從干熱巖來看，利用增強地熱系統(tǒng)技術（下稱“EGS技術”）進行開發(fā)，是被稱為“21世紀地熱能未來”的世界前沿技術。常規(guī)高溫地熱能受制于地質條件，而干熱巖基本不受地域影響。在相距數(shù)百米的地下鉆兩個400米或更深的井，用壓裂技術在兩井之間造出連通的人工裂隙，一口井注入涼水，另一井中就能產出高溫蒸汽和熱水，供地熱發(fā)電及余熱利用。
2011年以來，法、德等發(fā)達國家相繼建成千千瓦級EGS電站商業(yè)運行試點，破解常規(guī)高溫地熱資源的局限。我國現(xiàn)仍處EGS研究關鍵階段，要在2050年實現(xiàn)1500萬千瓦干熱巖EGS發(fā)電，需首先在2020年左右突破千千瓦級發(fā)電，以保障后續(xù)加速發(fā)展。 （文/朱妍）
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