隨著全國科普日的來臨，有關(guān)“碳達峰、碳中和”科學研討的聲音持續(xù)加強。不久前，中國能源研究會地熱專業(yè)委員會在山東濟南召開學術(shù)會議，邀請中國科學院院士汪集暘，國務(wù)院原參事、國家能源局原局長徐錠明等專家學者和科技人員，圍繞“推動地熱能發(fā)展，助力雙碳目標實現(xiàn)”進行交流與研討。

能源“低碳化”，加速發(fā)展地熱是“優(yōu)先選項”

“2030年前碳達峰、2060年前碳中和的目標，為我國能源發(fā)展描繪了新的宏偉藍圖。能源供給側(cè)與消費側(cè)必須加速從‘高碳’向‘低碳’乃至‘無碳’轉(zhuǎn)型。”徐錠明說，“推動經(jīng)濟社會發(fā)展必須建立在資源高效利用和綠色低碳發(fā)展的基礎(chǔ)之上，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系至關(guān)重要。”

“未來能源發(fā)展方向是清潔、高效、多元、低碳、可持續(xù)。”徐錠明認為，重構(gòu)我國的能源體系，最重要的就是控制化石能源總量，實施可再生能源替代行動，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。在我國，地熱資源豐富且綠色低碳、穩(wěn)定可靠，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ膬?yōu)質(zhì)能源，也是水電、地熱能、太陽能、風能、核能五大非碳基能源中名副其實的“優(yōu)先選項”。

資料顯示，全球地熱儲量約為煤炭儲量的1.7億倍，可利用量相當于4948萬億噸標準煤。按目前世界年消耗190億噸標準煤計算，能滿足人類數(shù)十萬年的能源需求。

汪集暘介紹，地熱能不僅資源量巨大，而且利用效率也非常高，地熱能發(fā)電的能源利用效率平均可達73%，有的國家和地區(qū)甚至可以達到90%。同時，地熱能對二氧化碳的減排優(yōu)勢非常明顯?！兜責崮荛_發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》顯示，到2020年，開發(fā)利用地熱能，每年可減排二氧化碳1.7億噸。

“地熱能從高溫到低溫，從發(fā)電到供暖、制冷都可以加以利用。我國僅新增的建筑中，只要有5%用地熱供暖，地熱能源的產(chǎn)值就可以達到1萬億元甚至更多。‘十四五’期間，地熱產(chǎn)業(yè)的市場潛力非常大。”汪集暘表示。

圖為河北雄安新區(qū)的地熱熱帶魚養(yǎng)殖大棚。

以中低溫為主，我國地熱能產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭強勁

中國地熱資源儲量豐富，約占全球地熱資源的1/6，地熱直接利用量位居全球第一，占全球總量的43%。

其中，我國地熱資源以中、低溫（<150攝氏度）為主，高溫地熱資源僅分布在西藏、云南騰沖和臺灣。從埋藏深度來看，淺層（<200米）地熱資源遍布全國，現(xiàn)每年可利用資源量折合標煤7億噸；中、深層（200米至3000米）地熱資源主要集中在大型沉積盆地區(qū)，資源量折合標煤12500億噸，現(xiàn)每年可利用資源量折合標煤18.7億噸；干熱巖（3000米至10000米）資源量折合標煤860萬億噸，這部分資源量雖然巨大，但開發(fā)難度很大，現(xiàn)仍在探索階段。

據(jù)介紹，近年來我國地熱能產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭強勁，地熱能行業(yè)標準體系初步建立，地熱資源勘查技術(shù)取得長足進步。目前，我國地熱能開發(fā)利用已經(jīng)呈現(xiàn)多元化發(fā)展的態(tài)勢，中深層地熱供暖規(guī)?；潭燃涌?，淺層地源熱泵應用全方位推進，地熱發(fā)電具有成為區(qū)域電源主要組成的潛力。

在2021年1月27日國家能源局發(fā)布的《關(guān)于因地制宜做好可再生能源供暖相關(guān)工作的通知》中，地熱能供暖再次被放到了突出位置，并強調(diào)了兩個重點：一是按照“以灌定采、采灌均衡、水熱均衡”的原則，重點推進中深層地熱能供暖和集中利用示范工作；二是積極開發(fā)淺層地熱能供暖，經(jīng)濟高效替代散煤供暖，在有條件的地區(qū)發(fā)展地表水源、土壤源、地下水源供暖制冷等。

發(fā)展相關(guān)技術(shù)，探尋地熱資源開發(fā)利用新動向

汪集暘等專家表示，地熱能資源的廣泛利用和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵是加大相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。

此前，我國淺層地熱能的迅速崛起就得益于地源熱泵技術(shù)的發(fā)展。2017年底，我國地源熱泵應用面積突破5億立方米，截至2019年年底，全國淺層地熱能供暖/制冷面積已達到8.41億平方米，地源熱泵年均增長速度達到27%，帶動了世界地源熱泵的快速發(fā)展。

技術(shù)發(fā)展還推動了我國的干熱巖勘查開發(fā)。

據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局中國地質(zhì)科學院相關(guān)專家介紹，青海共和盆地實現(xiàn)干熱巖資源勘查突破后，中國地質(zhì)調(diào)查局、青海省與中石化聯(lián)合啟動三方科技攻堅，在共和盆地建設(shè)我國首例增強型地熱系統(tǒng)（EGS）示范工程，并實現(xiàn)試驗性發(fā)電。

干熱巖是許多國家正在探索應用的地熱資源，而在干熱巖技術(shù)基礎(chǔ)上提出的增強型地熱系統(tǒng)，則是采用人工形成地熱儲層的方法，從低滲透性巖體中經(jīng)濟地采出深層熱能的人工地熱系統(tǒng)。近年來，法國、澳大利亞、日本等國家都在對EGS進行積極開發(fā)和測試。

“增強型地熱系統(tǒng)商業(yè)化的挑戰(zhàn)性非常大，期待2050年EGS發(fā)電和水熱型一樣成功。”中國地質(zhì)大學（武漢）教授蔣恕說，“從水熱到干熱、從淺層到深層、從常規(guī)到非常規(guī)，這是世界地熱資源開發(fā)利用的趨勢。”

專家們認為，相較于干熱巖、巖漿囊等非常規(guī)地熱資源，水熱型地熱在今后相當長時間內(nèi)仍然是地熱勘探開發(fā)的主要目標?，F(xiàn)階段要加大科技投入，真正落實好“賽馬”“揭榜掛帥”，對一些地熱利用中的關(guān)鍵“卡脖子”問題，如“取熱不取水”“砂巖回灌效率”等集中攻關(guān)。

“用科技實現(xiàn)綠色能源革命，是雙碳目標下我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展給予我們的一次大考。加速推動地熱開發(fā)領(lǐng)域的科技創(chuàng)新勢在必行。”一位專家表示。

尋找“最優(yōu)解”，加強地熱與其他可再生能源的綜合利用

與探尋地熱能利用的未來方向相比，解決現(xiàn)實能源高碳的“痛點”似乎更加緊迫。

對此，國家能源局以地熱供暖替代燃煤的要求非常明確：一方面，以點帶面抓好重點地區(qū)和重點項目的建設(shè)，在經(jīng)濟發(fā)達環(huán)境約束較高的京津冀及周邊地區(qū)推動中深層地熱供暖替代燃煤；另一方面，在沿長江經(jīng)濟帶地區(qū)，針對城鎮(zhèn)居民對供暖的迫切需求，加快推廣熱泵技術(shù)應用為主的地熱能利用，避免大規(guī)模選擇燃煤鍋爐和燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)集中供暖，在具備地熱供暖的條件時，也盡可能不使用天然氣供暖。

以“多能互補、智能耦合”為特色的“地熱+”綠色風暴正在各地悄悄形成。

在北京，大興國際機場把地源熱泵、煙氣余熱回收熱泵，以及污水源熱泵，進行了多能耦合，為機場約250萬平方米區(qū)域提供冬季供暖和夏季供冷。

在江蘇南京，江北新區(qū)江水源熱泵區(qū)域供冷供熱項目，可向江北新區(qū)核心區(qū)的8.75平方千米內(nèi)近1600萬平方米建筑群提供供冷供熱服務(wù)，每年可為新區(qū)節(jié)約用電量1.4億度，相當于少燒4.69萬噸標煤。

在河北雄安新區(qū)起步區(qū)，規(guī)劃通過“地熱+”中深層地熱供能模式實現(xiàn)供暖制冷面積1億平方米。

在一些進入開發(fā)晚期的老牌油田，已經(jīng)圍繞“油田+熱田”開始地熱規(guī)劃布局。如勝利油田專門成立了新能源開發(fā)中心，重點在地熱供暖等領(lǐng)域加快地熱資源綜合利用，截至2020年底已實施地熱項目供暖面積200萬平方米。

顯然，“地熱+”的出發(fā)點和著力點就是以地熱資源稟賦和分布特征為基礎(chǔ)，因地制宜，加強地熱與其他可再生能源的互補綜合利用，以實現(xiàn)較高的能源使用效率。

“大力發(fā)展‘地熱+’，是未來新能源和可再生能源的一個發(fā)展方向。”汪集暘說。

責編：kevin