地?zé)崮茉匆驗(yàn)槠淇稍偕院蛷V泛的空間分布模式,已經(jīng)步入由水力、生物質(zhì)能、太陽(yáng)能、風(fēng)能等組成的可再生能源行列?,F(xiàn)在正處于能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期,各國(guó)都在追求更清潔、更環(huán)保、更節(jié)能、更便利的能源使用方式。一種新型地?zé)豳Y源──干熱巖(英文稱(chēng)“Hot-Dry-Rocks”),通過(guò)增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“EGS”)從幾千米深的地下汲取熱量,再發(fā)電用于地面上的電氣設(shè)施。干熱巖中儲(chǔ)存的大量熱量,使其成為一種可用于發(fā)電的清潔可再生能源,在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)成為發(fā)展新能源的重點(diǎn)對(duì)象。
干熱巖及增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的由來(lái)
干熱巖的概念最早由兩位美國(guó)科學(xué)家(莫頓和史密斯)于1970年提出。全球范圍內(nèi)最早的干熱巖研究項(xiàng)目設(shè)立于美國(guó)墨西哥州的芬頓山,該項(xiàng)目于1972年開(kāi)始建立,成為世界上第一個(gè)將干熱巖理論變成現(xiàn)實(shí)并在此基礎(chǔ)上提出增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的項(xiàng)目,截至今日依然是研究人員在進(jìn)行干熱巖開(kāi)發(fā)和增強(qiáng)型地?zé)嵫芯繒r(shí)可借鑒的模型。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),干熱巖即為一種資源理念,描述地球內(nèi)部結(jié)晶高溫巖石(無(wú)水或水含量低)中所含的能量資源,這些巖石因地層中放射性元素的衰變而被加熱,也可以看作是這些巖石儲(chǔ)存了由“自然核電站”產(chǎn)生的熱能。EGS則是指通過(guò)水力壓裂等工程手段在地下深部低滲透性干熱巖體中形成人工地?zé)醿?chǔ)層,采出相當(dāng)數(shù)量熱能的人工地?zé)嵯到y(tǒng)。
著名的芬頓山項(xiàng)目誕生
對(duì)增強(qiáng)型地?zé)岬难芯颗c開(kāi)發(fā)已有40年的歷史,早期成長(zhǎng)在美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、日本、澳大利亞等國(guó)家。美國(guó)的芬頓山項(xiàng)目是世界上第一個(gè)嘗試在地下深部建立工業(yè)規(guī)模干熱巖熱儲(chǔ)的EGS系統(tǒng),位于墨西哥州的中北部。
該工程的建造分為了兩個(gè)階段:第一階段(1972~1980年)開(kāi)發(fā)的熱儲(chǔ)溫度為200攝氏度,深度為3千米,建立了世界上第一座60千瓦的干熱巖地?zé)岚l(fā)電站;第二階段(1979~2000年)熱儲(chǔ)溫度為300攝氏度,深度為4千米,但遺憾的是,由于種種原因,該場(chǎng)地并未發(fā)電投產(chǎn),在2000年被完全廢棄。
該項(xiàng)目勾勒出了一個(gè)新型的地?zé)衢_(kāi)發(fā)模型,旨在發(fā)展從高溫結(jié)晶或變質(zhì)巖體中經(jīng)濟(jì)開(kāi)采熱能的方法。但在實(shí)際開(kāi)采中卻遇到了很多問(wèn)題。盡管最后對(duì)于芬頓山地?zé)崮茉吹拈_(kāi)發(fā)并沒(méi)有發(fā)展成商業(yè)規(guī)模的干熱巖地?zé)峁こ?,但在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中確實(shí)催生了一批用于干熱巖地?zé)衢_(kāi)發(fā)的技術(shù)和設(shè)備,同時(shí)證明了人工建造熱儲(chǔ)所需的地質(zhì)工程和鉆探技術(shù)的可行性。不僅如此,從芬頓山工程中,研究人員收獲了大批經(jīng)驗(yàn),可以應(yīng)用到之后的地?zé)衢_(kāi)發(fā)項(xiàng)目中去。
世界上最成功的EGS項(xiàng)目
芬頓山的地?zé)嵫芯宽?xiàng)目,對(duì)于世界各地的地?zé)嵫芯空邅?lái)說(shuō),就如同敲開(kāi)了新世界的大門(mén)。在這一項(xiàng)目的理念和已成型技術(shù)的指導(dǎo)下,新的EGS建設(shè)項(xiàng)目如同雨后春筍般涌現(xiàn),各國(guó)紛紛投入到對(duì)于地?zé)徇@種既清潔又可再生的能源的研究熱潮中來(lái)。例如緊接著芬頓山項(xiàng)目出現(xiàn)的英國(guó)Rosemanowes項(xiàng)目、日本的Hijiori和Ogachi項(xiàng)目、法國(guó)舒爾茨Soultz項(xiàng)目以及澳大利亞的庫(kù)珀盆地和亨特山谷項(xiàng)目等。其中最有名的當(dāng)屬法國(guó)的舒爾茨項(xiàng)目,該項(xiàng)目是世界上最成功的EGS示范項(xiàng)目,是歐盟委員會(huì)與法國(guó)、德國(guó)和英國(guó)能源部的合作項(xiàng)目。
盡管該項(xiàng)目不能與芬頓山項(xiàng)目同期而語(yǔ),但卻是迄今為止的第一個(gè)以發(fā)電為目的的商業(yè)化干熱巖項(xiàng)目。它的成功之處不僅在于解決了部分之前對(duì)干熱巖資源熱能開(kāi)采的技術(shù)瓶頸(包括打井可成為一種可行性替代法來(lái)維持流量以及再次證實(shí)天然裂縫是油氣成藏的控制特征),更成為了干熱巖研究歷史上的關(guān)鍵一步,標(biāo)志著地?zé)崮茉丛诓痪玫膶?lái)也會(huì)充分參與到發(fā)熱和發(fā)電中來(lái),成為人類(lèi)能源體系中的一部分。
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