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借他山之石 寻地热良机

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  来源:中国科学报     发布日期:2018-04-26
核心提示:如何让中国地热的步伐迈得更踏实,不断学习国外的先进经验、引进技术、交流合作,是地热行业专家们努力的方向之一。

      近日,亚洲开发银行签署了2.5亿美元的贷款融资协议,旨在向冰岛极地绿色能源公司(AGEC)和中石化绿源地热能开发有限公司提供贷款,用于在中国北部雾霾严重的地区开发清洁的地热能。

      地热集中供暖这一替代方案具有可持续、稳定、比煤或天然气的成本效益高、零排放等优势,与现有供热管网相整合后可替代原有热源。“这是一个不错的进展,说明国际金融机构看好中国北方地热供暖产业前景。”中国地球物理学会地热专业委员会主任庞忠和向《中国科学报》记者表示,此举具有中国地热发展风向标的意义。

      因为雄安新区,大家认识了AGEC,其与中石化的合资企业正式成立于2009年,该企业投资了4亿元人民币在当时尚不出名的雄县。最初的想法,是将已在北欧经过测试的技术落地中国北方。

      如何让中国地热的步伐迈得更踏实,不断学习国外的先进经验、引进技术、交流合作,是庞忠和等地热行业专家们努力的方向之一。

全球地热利用增速

      全球地热资源的利用方式可分为直接利用和发电,这两类地热利用市场均占据重要地位。

      据庞忠和介绍,截至2015年,世界地热发电的总装机容量为12.6吉瓦。从各类机组装机容量上对比,闪蒸发电系统占据主导地位,占所有系统的61.7%。利用高温地热资源的干蒸汽凝汽式发电占22.7%,而面向中低温地热资源的双工质发电近年来发展很快,占14.2%。

      他指出,欧美等发达国家地热发电稳步增长,土耳其增长速度最快,发展中国家肯尼亚增长量最大。预测2020年世界总装机容量将达到21.4吉瓦。

      据了解,截至2015年,直接利用地热能的国家增加到82个,直接利用的总装机容量约为70329兆瓦时,在2010年数据的基础上增长了45%,复合年增长率为7.7%。

      作为非传统地热田之一的干热岩,在澳大利亚被认为潜力巨大,位于南部的夏宾奴EGS(增强型地热系统)项目,2013 年运行了160天,装机容量1.0兆瓦电力。

      中国能源研究会地热专业委员会专家委员会主任郑克炎认为,澳大利亚从压裂到成功发电时间短有其独到的特点:澳大利亚开创了在古老花岗岩中凭高放射性含量积累高热流;定向压裂专利,创造了最远的对井连通距离1300米,建造了世界最大的地下热交换器2千米~3千米。不过,其在经济成本、多项技术细节等方面仍有需要改进之处。

      冰岛在数年前开展的超临界地热流体深钻计划,目的在于探索利用地下4千米~5千米深处的高焓超临界地热流体来提高地热钻井能源输出功率的可能性。计划2020年之前完成3个4千米~5千米深的深部钻孔。

      利用中低温地热能的有机朗肯循环(ORC)发电技术发展较快。在担任联合国地热专家的数年时间里,庞忠和到访过的多家ORC地热电厂,运行平稳。

国际经验值得借鉴

      土耳其1968年发展地热发电,我国开始于1970年,此后,两国分别只有20多兆瓦的装机容量,维持了30年左右。2010年,土耳其地热发电量达82兆瓦,是中国的3.4倍;2015年是中国的14.7倍;2017年达1005兆瓦,是中国的34.6倍。

      土耳其为何发展如此迅速?郑克炎认为,一是议会认可,土耳其要发展地热;二是《地热法》随之颁布为开发商铺平了道路。

      技术发展离不开专业人才的培养。“冰岛政府承担的联合国大学地热培训部运行至今已经整整40年。”应邀参加该校近期校庆活动的庞忠和介绍,“即使在2008年受到金融风暴的袭击也从未中断。”

      长期的努力带来了回报,冰岛地热技术被很多国家所认可。在非洲的肯尼亚等地,地热发电项目的主力是冰岛人;在我国,地热供暖行业国外企业只有冰岛企业介入。“冰岛的地热培训不仅为冰岛企业开拓了市场,还为冰岛在世界上塑造了良好的形象,最近几年冰岛旅游业获得快速发展,也与其知名度的不断提高相关。”庞忠和坦言。

      中国与冰岛的地热源情况并不相同,冰岛的经验难以完全复制,但仍有很多值得我们学习的技术和理念:冰岛的常规地热资源丰富,但仍花大力气研发前沿技术,其深钻计划已于去年获得470摄氏度的流体,在高效率发电研究方面迈出重要一步。“技术之外,冰岛的创新精神与着眼长远的意识同样值得借鉴。”庞忠和说。

找准自身发展优势

      我国地热资源开发利用起源于上世纪70年代,但由于路径不明确,照搬国外做法主攻发电而走了弯路。当下,积极借鉴国外的先进经验,找准自己的发展优势才能真正从地热资源中获益。

      中国科学院院士、中国地源热泵产业联盟名誉理事长汪集旸就曾撰文指出,目前我国地热资源的开发利用方向应该是热电并举,以热为主,深浅结合,由浅及深;东西兼顾,西电东热;干湿有度,先湿后干;“一带一路”,地热先行。

      我国地热资源的禀赋是中低温多、高温少,所以要以直接利用“热”为主。2015年,在近50个利用地源热泵的国家中,中国的年利用热能已占世界的30.86%,在所有国家中排名第一。究其原因,郑克炎指出,国家有节能减排的任务需要;国家和地方都给予了优惠政策;地源热泵的技术成熟;中国地源热泵已经形成强大的产业队伍。

      2017年,一批国家重大建设项目采用地热“两能”为建筑供暖、制冷,无疑是对地热能开发利用技术的肯定。北京城市副中心核心办公区一期项目,采用地热“两能”为240多万平方米建筑供暖、制冷;在北京新机场建设项目中,目前已确定有近250万平方米的机场配套建筑采用浅层地热能进行供暖、制冷。

      地源热泵技术虽然已经成熟,但在我国的发展空间仍然很大。“今后的要点是加强项目监管和质量保障,不断提高系统效率、降低成本。”庞忠和同时指出,对于地下水源热泵不应该一棍子打死,应该发展完井和回灌技术,同时加强环保监管和执法力度。

      2017年发布的《地热能开发利用“十三五”规划》中制定了更高的发展目标,新增浅层地热能供暖(制冷)面积11亿平方米;新增水热型地热供暖面积4亿平方米;新增地热发电装机容量500兆瓦。

     “我们国家从来没有像现在这样重视开发利用地热能。”庞忠和认为,为了实现“十三五”目标,当前紧迫的事情主要是:去除地热利用的矿权壁垒;保障地热发电上网并享受优惠扶持电价;对煤改地热供暖给予必要补贴。

《中国科学报》 贡晓丽  (2018-04-26 第7版 产业)
 
 
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