作為一種儲(chǔ)量大、分布廣、清潔環(huán)保的可再生能源，地?zé)岚l(fā)展越來(lái)越受重視。隨著2017年首份國(guó)家級(jí)地?zé)嵋?guī)劃發(fā)布，我國(guó)地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用進(jìn)入一個(gè)全新機(jī)遇期。在機(jī)遇到來(lái)的同時(shí)，也面臨著一定的挑戰(zhàn)，需要我們反思、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。那么究竟是什么阻礙了我國(guó)地?zé)岬陌l(fā)展？我國(guó)地?zé)衢_(kāi)發(fā)還需重視哪些關(guān)鍵技術(shù)？日前，中國(guó)能源研究會(huì)地?zé)釋I(yè)委會(huì)專家委員會(huì)主任、中國(guó)地源熱泵產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟專家委員會(huì)主任鄭教授展開(kāi)分析。
發(fā)展現(xiàn)狀遠(yuǎn)低于預(yù)期
2017年初發(fā)布的《地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》（下稱《規(guī)劃》），為地?zé)岚l(fā)展帶來(lái)新機(jī)遇。長(zhǎng)期以來(lái)，地?zé)崮艹１环旁谔?yáng)能、風(fēng)能等可再生能源的“等”字中一略而過(guò)，不為大多數(shù)公眾熟知。去年首次在國(guó)家層面明確專項(xiàng)規(guī)劃，盡管業(yè)內(nèi)一片歡呼，認(rèn)為地?zé)崤蝸?lái)了“第二個(gè)春天”，但一年多來(lái)，實(shí)際成績(jī)并不盡如人意。
地?zé)岚l(fā)電方面，2017年新增裝機(jī)容量?jī)H為1.4兆瓦。其中包括，云南瑞麗鉆井上馬的3臺(tái)400千瓦機(jī)組，及四川康定小熱水地?zé)崽镢@成高溫?zé)峋蟀惭b的200千瓦發(fā)電機(jī)組。這一體量雖突破了2016年的“零進(jìn)展”，但相比《規(guī)劃》提出的2020年新增裝機(jī)容量50萬(wàn)千瓦目標(biāo)，差距甚遠(yuǎn)。
地?zé)峁┡矫妫瑢?duì)北方冬季清潔取暖在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上的可行性評(píng)估發(fā)現(xiàn)，地?zé)峁┡瘍?yōu)勢(shì)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(yáng)能各占1%，真正實(shí)現(xiàn)地?zé)峁┡膸缀鯙榱恪０凑铡兑?guī)劃》，2020年京津冀地區(qū)地?zé)崮苣昀昧恳_(dá)約 2000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，但至目前，北京尚無(wú)一口真正意義上的地?zé)峋?nbsp;
以地?zé)岚l(fā)電為例，我國(guó)目前在世界25個(gè)采用地?zé)岚l(fā)電的國(guó)家中，已長(zhǎng)期徘徊在30兆瓦的體量，排名第18位。但實(shí)際早在上世紀(jì)70年代，我國(guó)便已建成7個(gè)中低溫地?zé)岚l(fā)電廠，總裝機(jī)容量1550千瓦。從技術(shù)上看，我國(guó)并不落后。
然而，受“技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上不可行”觀點(diǎn)的影響，當(dāng)時(shí)6處電廠陸續(xù)關(guān)停，地?zé)衢_(kāi)發(fā)就此“遇冷”。同期在國(guó)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(chǎn)、再研究。相比之下，我們停頓、落后了，可以說(shuō)，我國(guó)丟失了30年的地?zé)岚l(fā)電研究，應(yīng)吸取教訓(xùn)。
地?zé)峄毓嗉夹g(shù)存誤解
從國(guó)際經(jīng)驗(yàn)看，地?zé)岚l(fā)展離不開(kāi)國(guó)家立法及相關(guān)政策支持。除此之外，我國(guó)地?zé)衢_(kāi)發(fā)要想順利推進(jìn)，還需克服一些不正確的認(rèn)識(shí)，如對(duì)回灌技術(shù)的爭(zhēng)議就是重點(diǎn)之一。
回灌是指為避免地?zé)釓U水直排引起地?zé)崴幌陆刀扇〉拇胧?，主要包括砂巖回灌、裂隙熱儲(chǔ)回灌技術(shù)。目前，不少管理者提出強(qiáng)制采灌均衡、100%回灌、“以灌定采”等要求，否則不予批準(zhǔn)開(kāi)采。我認(rèn)為這是矯枉過(guò)正，并無(wú)必要。
一方面，盡管各地區(qū)地質(zhì)條件不同，砂巖回灌卻是國(guó)際公認(rèn)的一項(xiàng)難題，有時(shí)在技術(shù)上的確無(wú)法實(shí)現(xiàn)100%回灌。但國(guó)際通用觀點(diǎn)是，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合考慮，如果經(jīng)多次過(guò)濾、加壓回灌的設(shè)備和用電開(kāi)銷比利用地?zé)崴渴找孢€高，就成了“賠本買賣”。
另一方面，大地并不是一個(gè)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(huì)逐漸補(bǔ)充過(guò)來(lái)，因此地?zé)釋倏稍偕茉?，不?zhǔn)消耗是一種認(rèn)識(shí)誤區(qū)。如北京通過(guò)合理技術(shù)手段，可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)性回灌，盡管未達(dá)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(jì)算，并不會(huì)造成百年后抽不上水的困局。從技術(shù)層面，地?zé)豳Y源做到可持續(xù)開(kāi)發(fā)就是最佳目標(biāo)，就能最大限度利用地?zé)豳Y源。
有些開(kāi)發(fā)商為圖便宜，請(qǐng)地方鉆井隊(duì)鉆井，質(zhì)量也無(wú)保障，造成抽水出砂、回灌就堵塞。對(duì)此，我國(guó)專業(yè)地?zé)嵩核某煽?jī)較為突出，如北京小湯山地?zé)崽锕嗖陕蕿?4%，去年北京4個(gè)地?zé)崽锏乃粌H抬升0.33-1.22米；天津每年回灌地?zé)崴?000萬(wàn)立方米，體量為全國(guó)最大。
根據(jù)京津兩地經(jīng)驗(yàn)，要做好回灌技術(shù)還需重視每個(gè)環(huán)節(jié)，全流程的監(jiān)測(cè)不可缺少。首先從鉆井環(huán)節(jié)就應(yīng)保證優(yōu)質(zhì)井，天津甚至還創(chuàng)造了砂巖回灌井新的成井技術(shù)。同時(shí)，重視一切經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，認(rèn)真做好回灌水的過(guò)濾、精濾，根據(jù)需要適當(dāng)加壓回灌，適時(shí)做好灌后回?fù)P，及回灌研究和模型預(yù)測(cè)。
地?zé)彡P(guān)鍵技術(shù)待突破
地?zé)崮艿膬?yōu)點(diǎn)在于鉆井得到高溫?zé)崴蛘羝螅惶?4小時(shí)、一年365天皆可使用。世界統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，地?zé)岚l(fā)電的年利用時(shí)間是72%，而水能、風(fēng)能和太陽(yáng)能對(duì)應(yīng)比例分別為42%、21%和14%。相比之下，地?zé)崮茉诳稍偕茉粗械目衫脮r(shí)間最長(zhǎng)，但開(kāi)發(fā)需要鉆井、開(kāi)采、建廠多項(xiàng)配套技術(shù)，且地?zé)豳Y源隨地質(zhì)構(gòu)造條件的差異明顯，應(yīng)用耗時(shí)較長(zhǎng)、難度更大，迄今仍是可再生能源中的“小弟弟”。
地?zé)岚l(fā)展如何突破？地?zé)峤缛耸恳獜默F(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(zhuǎn)機(jī)，目前則處于地?zé)衢_(kāi)發(fā)的關(guān)鍵時(shí)期。
例如，從地?zé)岚l(fā)電來(lái)看，國(guó)家要求加強(qiáng)高溫地?zé)豳Y源勘探任務(wù)，積極為“十三五”和今后地?zé)岚l(fā)電做準(zhǔn)備，但這需進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查、地球化學(xué)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(chǎn)能測(cè)試等技術(shù)，實(shí)施過(guò)程難免耗時(shí)?？萍疾?ldquo;十二五”《中低溫地?zé)岚l(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究與示范》項(xiàng)目的成果可供利用，但還達(dá)不到產(chǎn)業(yè)規(guī)模。預(yù)計(jì)到2020年，可實(shí)現(xiàn)“十二五”目標(biāo)的3倍，裝機(jī)容量達(dá)15萬(wàn)千瓦。
從淺層地溫能供暖看，熱泵技術(shù)是其發(fā)展關(guān)鍵。2007-2010年是我國(guó)地源熱泵發(fā)展最快的時(shí)期，年累計(jì)增長(zhǎng)率超過(guò)40%；2010年后年均增長(zhǎng)率仍高達(dá)27%，遠(yuǎn)高于世界同期18%的增速水平。按照“十三五”期間達(dá)到11億平方米的目標(biāo)，5年需增加7億平方米，相當(dāng)于平均年累進(jìn)增長(zhǎng)率22.5%，繼續(xù)加把勁，這應(yīng)有可能完成。
從干熱巖來(lái)看，利用增強(qiáng)地?zé)嵯到y(tǒng)技術(shù)（下稱“EGS技術(shù)”）進(jìn)行開(kāi)發(fā)，是被稱為“21世紀(jì)地?zé)崮芪磥?lái)”的世界前沿技術(shù)。常規(guī)高溫地?zé)崮苁苤朴诘刭|(zhì)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(gè)400米或更深的井，用壓裂技術(shù)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(chǎn)出高溫蒸汽和熱水，供地?zé)岚l(fā)電及余熱利用。
2011年以來(lái)，法、德等發(fā)達(dá)國(guó)家相繼建成千千瓦級(jí)EGS電站商業(yè)運(yùn)行試點(diǎn)，破解常規(guī)高溫地?zé)豳Y源的局限。我國(guó)現(xiàn)仍處EGS研究關(guān)鍵階段，要在2050年實(shí)現(xiàn)1500萬(wàn)千瓦干熱巖EGS發(fā)電，需首先在2020年左右突破千千瓦級(jí)發(fā)電，以保障后續(xù)加速發(fā)展。 （文/朱妍）
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