“傳統(tǒng)地?zé)崮馨l(fā)電通常是將熱能轉(zhuǎn)化為機械能，再轉(zhuǎn)化為電能，而熱能直接發(fā)電技術(shù)可將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能，不僅適合于廣泛的溫度范圍，溫度可低至70℃，而且還具有不需要渦輪機等優(yōu)點。”
近日，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）教授李克文向《中國科學(xué)報》介紹了其團隊在地?zé)岚l(fā)電領(lǐng)域取得的技術(shù)突破。熱能直接發(fā)電被稱之為熱伏發(fā)電，李克文主要從事熱伏發(fā)電，特別是油田中低溫伴生地?zé)衢_發(fā)與利用領(lǐng)域的研究。
在大量成功的室內(nèi)實驗的基礎(chǔ)上，李克文帶領(lǐng)團隊在山西省等地聯(lián)合當(dāng)?shù)仄髽I(yè)開展了熱伏發(fā)電技術(shù)的現(xiàn)場示范工程建設(shè)。“9月初的現(xiàn)場試驗很成功。”他告訴記者，目前我們已經(jīng)實現(xiàn)連續(xù)發(fā)電，發(fā)電功率在該領(lǐng)域達到國際領(lǐng)先水平，近期將實現(xiàn)一定規(guī)模發(fā)電。
地?zé)豳Y源開發(fā)需要多方支持
地?zé)崮苁且环N具有清潔、零碳排放屬性的資源，在國際上被公認為“具有可持續(xù)發(fā)展意義的能源資源”。
我國高溫地?zé)岬牡湫涂衫脜^(qū)域位于西藏自治區(qū)，有各類地?zé)犸@示區(qū)（點）600余處，高溫地?zé)豳Y源占全國地?zé)峥偭康?0%。早在1977年，我國大陸第一臺兆瓦級地?zé)岚l(fā)電機組便在羊八井成功發(fā)電。
中國工程院院士多吉在羊八井工作長達30多年，他曾表示，20世紀70～80年代，我國地?zé)崂酶鷩H水平是同步的，技術(shù)上不分上下，發(fā)電裝機容量世界排名第8位，即使是在海拔4000多米的情況下都能發(fā)電，這在國際上都是處于先進水平的。
然而，從20世紀80年代后期開始，我國在地?zé)衢_發(fā)利用上基本不再投入，并在相當(dāng)長的一段時期內(nèi)停止了相關(guān)的地?zé)豳Y源勘查與評價工作，導(dǎo)致現(xiàn)有地?zé)豳Y源量不是十分清楚，并且沒有得到科學(xué)的規(guī)劃與利用。
“十二五”期間，中國地質(zhì)調(diào)查局曾對全國地?zé)豳Y源量進行初步評價，其結(jié)果顯示，我國地?zé)豳Y源年可開采量折合標(biāo)準煤約26億噸，年開采量僅相當(dāng)于2100萬噸標(biāo)準煤。
沉寂多年的地?zé)崮荛_發(fā)利用終于迎來了春天。2017年初，由國家發(fā)改委、國土資源部及國家能源局共同編制的《地?zé)崮荛_發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》）發(fā)布，這是我國首次發(fā)布地?zé)崮芟嚓P(guān)的全國規(guī)劃。
《規(guī)劃》提出，到2020 年，我國地?zé)崮苣昀每偭肯喈?dāng)于替代化石能源 7000 萬噸標(biāo)準煤，相應(yīng)減排二氧化碳1.7 億噸，節(jié)能減排效果顯著，同時地?zé)崮荛_發(fā)利用可為經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和新型城鎮(zhèn)化建設(shè)增加新的有生力量。
同時，李克文也提醒道：“盡管當(dāng)前地?zé)崮荛_發(fā)利用正處于‘天時地利人和’的絕佳時期，但發(fā)展不可能一蹴而就，還需要政府的主導(dǎo)、資金的投入、技術(shù)的支撐以及監(jiān)管體系的完善等多方面支持。”
中低溫地?zé)岚l(fā)電是個突破口
當(dāng)前，我國在高溫地?zé)崆捌诳碧?、鉆井方面存在較多技術(shù)瓶頸，比如勘探方面面臨如何確定地?zé)岚袇^(qū)的問題。李克文表示，常用的地?zé)峥碧郊夹g(shù)有相當(dāng)一部分來自油氣勘探領(lǐng)域，值得注意的是，地?zé)峥碧脚c油氣勘探盡管有不少相同之處，但也有不少理論和技術(shù)方面的差別。
他指出：“高溫鉆井技術(shù)近幾年來有比較大的進展，但是高成本仍然是一個主要問題，鉆井成本約占地?zé)衢_發(fā)成本的60％以上。”
針對目前我國已經(jīng)探明的高溫地?zé)豳Y源比較少的現(xiàn)狀，李克文團隊在長年的實地研究中發(fā)現(xiàn)，其實不一定非要在高溫領(lǐng)域“死磕”，可以將重點轉(zhuǎn)移至中低溫地?zé)岬拈_發(fā)與利用，尤其是中低溫發(fā)電，先對這部分資源進行開發(fā)利用。
他介紹道：“利用油田伴生中低溫地?zé)岚l(fā)電，是地?zé)崮苜Y源開發(fā)利用一個突破口，這是因為地?zé)岚l(fā)電所需要的主要基礎(chǔ)設(shè)施，比如井、公路、輸電線路等，廢棄井或者廢棄油田都已經(jīng)具備，這就可以大幅度降低油田區(qū)地?zé)岚l(fā)電的成本。
綜合近年來的探索，李克文團隊還發(fā)現(xiàn)，我國可供發(fā)電的地?zé)豳Y源，尤其是油田伴生中低溫地?zé)岚l(fā)電資源非常豐富，僅我國某中小型油田可供發(fā)電的中低溫（90~150℃）地?zé)豳Y源就擁有2000兆瓦以上規(guī)模的發(fā)電能力。“我國已有的廢棄石油井可能接近或者超過10萬口，只需對其中的部分井加以改造，即可用于地?zé)崮艿拈_發(fā)利用，甚至實現(xiàn)‘油熱電聯(lián)產(chǎn)’，讓廢棄井起死回生。”
為了推進熱伏發(fā)電在中低溫地?zé)崮茴I(lǐng)域的應(yīng)用，李克文團隊的思路是先地上、后地下，先余熱、后地?zé)?，也就是說先在地面利用工業(yè)余熱來驗證熱伏發(fā)電的可行性，然后，再將其應(yīng)用到中低溫地?zé)岚l(fā)電領(lǐng)域。
如今，李克文團隊已經(jīng)掌握了多項熱伏發(fā)電的核心技術(shù)，“至少在熱伏發(fā)電領(lǐng)域，我們不會被國外技術(shù)卡脖子”。
出謀劃策助力“零碳中國”
為了推動我國地?zé)崮艿母咝ч_發(fā)與利用，李克文早在2010年就發(fā)起并組織“中深層地?zé)豳Y源高效開發(fā)與利用國際會議”，希望就地?zé)豳Y源的高效開發(fā)利用方法以及國內(nèi)外地?zé)峥碧介_發(fā)新技術(shù)進行研討，為共同推動我國地?zé)豳Y源走向規(guī)?；_發(fā)與利用出謀劃策。
“地?zé)崮荛_發(fā)利用技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用最大的問題是前期的高成本和不可預(yù)見性，因為現(xiàn)場條件和實驗室條件不一樣，實驗室里的新技術(shù)在沒有形成規(guī)模化產(chǎn)業(yè)前，成本肯定居高不下。但是，規(guī)?；院蟪杀緦⒋蠓认陆?。”李克文透露，團隊目前已經(jīng)簽訂多份熱伏發(fā)電技術(shù)的合同，分別來自河南、山西等地。
8月16日，北京市地勘院、地?zé)嵩旱葐挝磺巴袊刭|(zhì)大學(xué)（北京），調(diào)研李克文團隊研發(fā)的中低溫?zé)岱l(fā)電技術(shù)，一致認為該技術(shù)對于具有豐富中低溫地?zé)豳Y源的京津冀地區(qū)乃至全國，具有較好的推廣應(yīng)用前景。
在最近舉辦的地源熱泵高層論壇年會上，李克文作了題為《地?zé)崮芘c太陽能的深度互補》的報告。他認為，通過地?zé)崮芘c太陽能的深度互補，可以實現(xiàn)建筑物的零碳化，助力“零碳中國”的實現(xiàn)。
李克文建議組織創(chuàng)建一個“零碳中國”計劃，為此他率先進行了一些初步的研究。與此同時，他還帶領(lǐng)團隊在熱伏發(fā)電等技術(shù)的基礎(chǔ)上開始了零碳別墅的現(xiàn)場試驗。
近幾年來，為了解決霧霾等環(huán)境問題，我國先后嘗試了煤改電、煤改氣（天然氣），但是，現(xiàn)在看來這些辦法都沒有達到理想預(yù)期。此前，包括李克文在內(nèi)的不少地?zé)釋＜医ㄗh煤改地?zé)?，并指出這是完全可能實現(xiàn)的。
“利用地?zé)崮懿粌H可以供暖，而且還可以制冷。”李克文表示，如果全國的供暖制冷都采用地?zé)崮?，那么，就實現(xiàn)了“近零碳中國”的目標(biāo)。
對于“零碳中國”的實現(xiàn)，李克文充滿信心并透露其將在2020年世界地?zé)岽髸闲x的論文的部分結(jié)論：“到2050年左右，我國用清潔能源替代全部能源需求、實現(xiàn)“零碳中國”或者“近零碳中國”是有可能的。當(dāng)然，這需要國家和各級政府在政策等方面的大力支持。”
責(zé)編：lj
Email: direjia@126.com（投稿），direjia@163.com（合作）,
直線電話：18515158288（同微信）
