【名家】地?zé)岚l(fā)電，溫度還不夠

[摘要]：期望中國地?zé)崮?/strong>發(fā)電盡快升溫，成為優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、應(yīng)對(duì)氣候變化、打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的重要力量，為高質(zhì)量綠色發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)做出更大貢獻(xiàn)。

地?zé)崮苁且环N清潔低碳、分布廣泛、資源豐富、安全優(yōu)質(zhì)的可再生能源。地?zé)崮荛_發(fā)利用具有供能持續(xù)穩(wěn)定、高效循環(huán)利用、可再生的特點(diǎn)，可減少溫室氣體排放，改善生態(tài)環(huán)境。

中國工程院院士多吉認(rèn)為，地?zé)崮茉谖磥?a href="http://www.msthinker.com/news/article-5683.html" target="_blank">清潔能源發(fā)展中將占據(jù)重要地位，而且有望成為能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的新方向。地?zé)崮芾茫绕涫堑責(zé)崮馨l(fā)電應(yīng)給予充分重視。

地?zé)岚l(fā)電方興未艾

中國石油石化：多吉院士，您好!地?zé)崮馨l(fā)電作為地?zé)崮芾玫闹匾绞皆絹碓绞艿疥P(guān)注。我國是否具有良好的地?zé)崮馨l(fā)電的資源稟賦?

多吉：我國地?zé)豳Y源分布非常廣泛。因受地質(zhì)構(gòu)造、巖漿活動(dòng)、地層巖性、水文地質(zhì)條件等因素的影響，總體分布不均勻，但具有明顯的規(guī)律性和地帶性，總體呈現(xiàn)“東高中低，西北低西南高”的熱流格局。

我國地?zé)豳Y源多為中低溫地?zé)幔饕植荚诖笮统练e盆地和造山帶的斷裂帶上。有利于發(fā)電的高溫地?zé)嶂饕植荚谙柴R拉雅地?zé)釒系奈鞑啬喜?、云南西部、四川西部以及臺(tái)灣省。目前我國已發(fā)現(xiàn)高溫地?zé)嵯到y(tǒng)200多處。

有數(shù)據(jù)顯示，西南地區(qū)的高溫地?zé)崮昕刹少Y源量折合1800萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，發(fā)電潛力7120兆瓦。其中，西藏高溫地?zé)豳Y源量居全國之首，高于沸點(diǎn)的地?zé)犸@示占全國的1/2，背景資源量達(dá)3.096×1018焦耳，可采資源量達(dá)2988兆瓦。

中國石油石化：我國目前地?zé)崮馨l(fā)電裝機(jī)情況如何?

多吉：截至2015年底，世界上已有24個(gè)國家進(jìn)行地?zé)崮馨l(fā)電上游開發(fā)，地?zé)犭娬炯s有250座。2015年世界水熱型地?zé)崮馨l(fā)電裝機(jī)容量已達(dá)到1.26萬兆瓦，與2010年相比增加了1700兆瓦，增長達(dá)16%，增速還是比較快的。

我國地?zé)崮馨l(fā)電始于20世紀(jì)70年代。1970年12月，第1臺(tái)中低溫地?zé)崮馨l(fā)電機(jī)組在廣東省豐順縣鄧屋發(fā)電成功。1977年9月，第1臺(tái)1兆瓦高溫地?zé)崮馨l(fā)電機(jī)組在西藏羊八井發(fā)電成功。中國成為世界上第8個(gè)掌握高溫地?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)的國家。

在豐富高溫地?zé)豳Y源支持下，西藏利用地?zé)豳Y源發(fā)電位居我國第一位。主要集中在青藏鐵路沿線，包括那曲、當(dāng)雄、羊八井、羊易、尼木等多地。至1991年，西藏羊八井地?zé)崮茈娬狙b機(jī)容量已達(dá)25.18兆瓦，其供電量曾占拉薩市電網(wǎng)的40%~60%。雖然目前西藏已經(jīng)形成以水電為主，地?zé)帷?a href="http://www.msthinker.com/news/article-530.html" target="_blank">風(fēng)能、太陽能等多能互補(bǔ)、點(diǎn)多面廣的電力體系，但尤其對(duì)拉薩市而言，地?zé)崮馨l(fā)電不可或缺。

截至2017年底，中國地?zé)崮馨l(fā)電裝機(jī)容量為27.28兆瓦，發(fā)電1.35億千瓦時(shí)/年，實(shí)現(xiàn)替代標(biāo)煤4.13萬噸/年，減排二氧化碳10.73萬噸/年。但目前，全球地?zé)崮馨l(fā)電排名前十的國家分別是美國、菲律賓、印度尼西亞、墨西哥、意大利、新西蘭、冰島、日本、肯尼亞、薩爾瓦多。而我國排名世界第18位，還未能躋身前十之列。

發(fā)展受多方面影響

中國石油石化：根據(jù)您的介紹，我國應(yīng)該算是比較早開始利用地?zé)崮馨l(fā)電的國家，但為什么我國地?zé)崮馨l(fā)電的世界排名靠后?

多吉：毋庸置疑，我國地?zé)崮馨l(fā)電已經(jīng)取得了有目共睹的成績，但也存在著一些問題。這些問題不只影響地?zé)崮馨l(fā)電，而且影響著整個(gè)地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

資源家底不清是我國地?zé)崮芾妹媾R的第一大問題。我國進(jìn)行過兩次全國性地?zé)崮苜Y源評(píng)價(jià)，但僅對(duì)少數(shù)地?zé)崽镞M(jìn)行了系統(tǒng)勘查，研究基礎(chǔ)薄弱，分省、分盆地資源評(píng)價(jià)結(jié)果精度低，與發(fā)達(dá)國家相比存在明顯差距。目前中國僅有實(shí)測大地?zé)崃鲾?shù)據(jù)1230個(gè)，而美國實(shí)測的大地?zé)崃鲾?shù)據(jù)達(dá)17000多個(gè)。在干熱巖型地?zé)崮芸辈殚_發(fā)方面，美國已進(jìn)行了40多年的研究探索，取得了多方面研究成果。德國、法國、英國、日本、澳大利亞等國也開展了卓有成效的工作，而中國才剛剛起步。因此，急需開展全國性的高溫地?zé)豳Y源勘查評(píng)價(jià)工作，為科學(xué)開發(fā)地?zé)崮馨l(fā)電利用提供資源保障。

技術(shù)問題是地?zé)崮荛_發(fā)利用的關(guān)鍵性問題，不僅關(guān)系到地?zé)衢_發(fā)的經(jīng)濟(jì)性，更關(guān)系到地?zé)衢_發(fā)的可持續(xù)性。我國地?zé)崂闷鸩皆?，但進(jìn)步慢。20世紀(jì)七八十年代，我國地?zé)崂酶鷩H水平是同步的，技術(shù)水平不分上下，發(fā)電裝機(jī)容量世界排名第8位。低溫70℃能夠發(fā)電，即使是在海拔4000多米，溫度、品位不高的情況下都能發(fā)電，這在國際上都是沒有先例的。然而，由于開發(fā)利用中的科研投入不夠，地?zé)崂眉夹g(shù)發(fā)展失衡，人才培養(yǎng)及創(chuàng)新開發(fā)平臺(tái)缺失，我國逐漸落后于其他國家，特別是資源勘查、高溫地?zé)峋@井等核心技術(shù)落后。在長達(dá)30多年的時(shí)間里，中國地?zé)峤缰形ㄒ荒?ldquo;拿出手”的項(xiàng)目也只有羊八井。探采技術(shù)不成熟已經(jīng)成為我國地?zé)崮馨l(fā)電開發(fā)利用的主要瓶頸。

資源家底不清、核心技術(shù)落后都凸顯了投入不足的問題，特別是國家投入不足。由于受地質(zhì)條件復(fù)雜性的影響，我國地?zé)豳Y源勘查具有一定風(fēng)險(xiǎn)，民營企業(yè)確實(shí)難以承受全部風(fēng)險(xiǎn)。發(fā)展地?zé)崆捌谛枰獓彝度耄龑?dǎo)市場、拉動(dòng)市場。像走路一樣，國家財(cái)政需要探路，發(fā)現(xiàn)比較穩(wěn)定的路之后，企業(yè)再跟進(jìn)。核心的、公益性的投入需要國家去做。在這方面，美國發(fā)展地?zé)嵊协h(huán)境保護(hù)、前期風(fēng)險(xiǎn)投入等。而我國，以羊八井為例，其發(fā)電系統(tǒng)設(shè)定年限是30年，但由于缺乏資金投入，系統(tǒng)更新不及時(shí)。再就是維護(hù)成本，現(xiàn)在運(yùn)行維護(hù)人員是100多人。如果技術(shù)跟進(jìn)，自動(dòng)化程度提高，只需7-8人即可。因此，地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展需要國家加大投入，進(jìn)行基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)等。

國家投入不足之外，政策激勵(lì)措施力度不夠明確也是一大問題。目前中央和地方政府出臺(tái)了一些財(cái)政和價(jià)格鼓勵(lì)政策，對(duì)加快淺層地?zé)崮?/strong>開發(fā)利用及促進(jìn)北方地區(qū)清潔供暖具有積極的引導(dǎo)作用，但政策不完善，執(zhí)行不到位、不充分。例如電價(jià)補(bǔ)貼方面，《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的指導(dǎo)意見》提出完善價(jià)格財(cái)稅扶持政策。按照可再生能源有關(guān)政策，中央財(cái)政重點(diǎn)支持地?zé)崮苜Y源勘查與評(píng)估、地?zé)崮芄嶂评漤?xiàng)目、發(fā)電和綜合利用示范項(xiàng)目。按照可再生能源電價(jià)附加政策要求，對(duì)地?zé)崮馨l(fā)電商業(yè)化運(yùn)行項(xiàng)目給予電價(jià)補(bǔ)貼政策。但是，關(guān)于電價(jià)補(bǔ)貼的政策卻遲遲沒有落地。在國外，許多國家針對(duì)地?zé)崮馨l(fā)電已經(jīng)采取了實(shí)質(zhì)性的支持，比如法國地?zé)崮馨l(fā)電上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼后可以達(dá)到26歐分/度，德國則為25.2歐分/度。

前景依然廣闊

中國石油石化：這些問題的存在會(huì)影響您對(duì)我國地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展前景的看法嗎?

多吉：我認(rèn)為我國地?zé)崮芾玫那熬斑€是廣闊的。

根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測，世界一次能源分品種需求中非化石能源的比重將逐步增大，至2050年將達(dá)到75%以上，而且2050年世界發(fā)電量結(jié)構(gòu)中，清潔能源將占主導(dǎo)地位，其中地?zé)崮軐⒄?%以上。就我國一次能源需求而言，油氣對(duì)外依存度越來越高，不利于國家能源安全。替代能源的技術(shù)儲(chǔ)備非常緊迫。

《地?zé)崮荛_發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》提出，到 2020 年，中國地?zé)崮苣昀昧空酆?000 萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，在一次能源消費(fèi)總量中占比將達(dá)1.5%左右，比2015年提高1個(gè)百分點(diǎn)，“十三五”時(shí)期地?zé)崮芾迷隽繉⒄挤腔茉丛隽康?/3。國家已經(jīng)有了明確的規(guī)劃，投入已經(jīng)開始有所加大。

習(xí)近平總書記在全國科技創(chuàng)新大會(huì)上指出，向地球深部進(jìn)軍是我們必須解決的戰(zhàn)略科技問題。我們必須積極響應(yīng)這一號(hào)召，向地球深部的地?zé)豳Y源進(jìn)軍。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，地?zé)崂玫某杀鞠陆凳潜厝悔厔?shì)。利用地?zé)峥刹捎脽峁芗夹g(shù)，可以做到只取熱，不取水。也就是說先打井，把地下的熱通過如水、油、超導(dǎo)等介質(zhì)傳出來。這就不存在有人擔(dān)心的水位下降、地下水源污染等問題，可以使地?zé)嵴嬲蔀榭沙掷m(xù)的綠色能源。

中國石油石化：根據(jù)您的判斷，未來地?zé)崂玫男碌耐黄瓶跁?huì)在哪里?

多吉：增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(EGS，干熱巖)的開發(fā)利用有望成為新的突破口。目前，美國、法國、德國等8個(gè)國家均對(duì)增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。截至2017年底，累計(jì)建設(shè)增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)示范工程31項(xiàng)，累計(jì)發(fā)電裝機(jī)容量約為12.2兆瓦。但仍然受到技術(shù)難度大、開發(fā)成本高、風(fēng)險(xiǎn)大等困擾。干熱巖的低滲透性和水力壓裂技術(shù)的不穩(wěn)定性導(dǎo)致了開發(fā)的效率低。

目前流行的增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)是基于鉆井技術(shù)的增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)(Enhanced Geothermal Systems-Drill，簡稱EGS-D)。從1970年代，發(fā)達(dá)國家已開始研究EGS-D，并取得了進(jìn)展。

中國原創(chuàng)的基于開挖技術(shù)的增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)概念模型(Enhanced Geothermal Systems-Excavation，簡稱EGS-E)具有突破地?zé)崂玫囊?guī)模局限，克服水力壓裂技術(shù)的弊端，實(shí)現(xiàn)井下發(fā)電、井下水循環(huán)，避免大高程抽水二次耗能，同時(shí)結(jié)合深部礦產(chǎn)資源開采開發(fā)深地?zé)?，提高綜合經(jīng)濟(jì)效率等優(yōu)勢(shì)。EGS-E突破了EGS-D技術(shù)的瓶頸，將是繼高鐵技術(shù)之后的又一引領(lǐng)世界的中國創(chuàng)造。

期望中國地?zé)崮馨l(fā)電盡快升溫，成為優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、應(yīng)對(duì)氣候變化、打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的重要力量，為高質(zhì)量綠色發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)做出更大貢獻(xiàn)。