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来自地球深处的清洁能源

来源:中国环境报 作者: 时间:2016年03月31日

  地热作为清洁环保的新型可再生能源,具有资源储量大、分布广、利用系数高等特点。大力发展地热等清洁能源,对于调整能源结构、实现非化石能源目标,推进节能减排均具有重要意义。

  2016年全国两会政府工作报告中指出,重拳治理大气雾霾,提高清洁能源比重。我国地热资源丰富,有专家认为,在有条件的地区充分利用地热发电和供暖,可显著改善能源结构,有效缓解冬季霾污染的不利状况。

  清洁高效的地热能

  地球是一个庞大的热库,蕴藏着巨大的热能,通过火山爆发、岩层的热传导、温泉以及载热地下水的运动等途径,将热能送向地表。

  地热资源是指能够经济地被人类利用的地球内部的地热能、地热流体及其有用组分。利用时不会产生CO2、SO2等污染气体,排放几乎为零,可维持对环境最低水平的影响。

  地热能不仅清洁环保,而且利用效率较高,地源热泵依靠1kW的驱动能(电力)能带出2.5kW的浅层地热能。地热发电平均利用效率高达73%,是太阳光伏发电的5.4倍、风力发电的3.6倍。

  按照温度,地热资源可分为3类:温度大于150℃的地热以蒸汽形式存在,叫高温地热;90℃~150℃的地热以水和蒸汽的混合物等形式存在,叫中温地热;25℃~90℃的地热以温水、温热水、热水等形式存在,叫低温地热。高温部分供地热发电利用,低温部分用于供暖和制冷。

  按埋藏深度,地热能也可分为3类:200米以内的为浅层地温能;200米~3000米的称为常规地热能;3000米~10000米的称为干热岩或增强型地热。

  我国浅层地温能资源开发利用程度较高。截至2014年,全国利用浅层地温能的建筑物面积已达3.6亿平方米,相当于每年节约标准煤约675万吨,减排二氧化碳1500万吨、二氧化硫10.68万吨。

  我国中低温地热资源丰富

  据估计, 储存于地球内部的热量约为全球煤炭储量的1.7亿倍。当然,地热资源不可能全部被开采和利用。

  就全球来说, 地热资源的分布并不平衡,高温地热资源基本上沿大地构造板块边缘的狭窄地带分布, 形成了著名的4个环球地热带(见上图),即环太平洋地热带、地中海——喜马拉雅地热带、红海——亚丁湾——东非裂谷地热带和大西洋中脊地热带。

  高温地热多存在于地质活动性强的全球板块的边界,即火山、地震、岩浆侵入多发地区,如著名的冰岛地热田、新西兰地热田、日本地热田等。

  我国高温地热资源主要分布在滇、藏、川西一带及台湾地区,如西藏羊八井地热田、云南腾冲地热田等。

  我国主要以中低温地热资源为主,广布于板块内部的大陆地壳隆起区和地壳沉降区。东南沿海地热带是地壳隆起区温泉最密集的地带, 主要包括江西东部、湖南南部以及福建、广东及海南省等地。在板块内部地壳沉降区,则广泛发育了中、新生代沉积盆地, 如华北、松辽、四川、鄂尔多斯、渭河盆地等,这些盆地蕴藏着丰富的中低温地热资源。这类资源又往往与油气或其他矿产资源如煤炭等处在同一盆地之中。

  地热资源利用分为直接利用和发电两种方式。其中, 直接利用主要用于供暖、制冷、医疗保健、温泉洗浴、旅游、水产养殖、温室种植等方面。

  我国地热资源直接利用量连续多年位居世界首位。在利用方式上,形成了以西藏羊八井为代表的地热发电,以天津、陕西、河北为代表的地热供暖,以沈阳为代表的浅层水源热泵供热制冷,以大连为代表的海水源热泵供热制冷,以北京、东南沿海为代表的疗养与旅游, 以及以华北平原为代表的种植和养殖的开发利用格局。

  专家观点

  科学利用将助力雾霾治理

  专家认为,科学合理地开发利用地热资源,使之取代部分燃煤锅炉供暖,将资源优势转化为经济优势和生态优势,是实现削煤减碳、治霾减排的有效路径。

  由中国地质调查局会同京津冀3省(市)国土资源部门编制的报告《支撑服务京津冀协同发展地质调查报告(2015年)》显示,京津冀蕴藏丰富的地热资源,规划区13个地级以上城市浅层地温能每年可开采热量折合标准煤9200万吨。若采用热泵系统开发利用浅层地温能,可实现建筑物夏季制冷35亿平方米,冬季供暖29亿平方米。

  目前,京津冀地区采用浅层地温能供暖制冷面积8500万平方米,占全国利用浅层地温能供暖制冷总面积的20%,是我国浅层地温能开发程度最高、用于建筑物供暖制冷规模最大的地区之一。

  实际上,天津地热资源的开发利用已走在世界前列,技术上先后攻克了基岩和孔隙型热储回灌两大世界性难题,有效缓解了热储层压力持续下降的问题。截至2015年年底,全市地热供暖小区及公共建筑达340个,地热供暖面积达到2503万平方米,占全国地热供暖总面积的40%。地热利用年节约标准煤32.6万吨,减少二氧化碳排放量77.5万吨。

  浅层地温能和水热型地热资源是京津冀地区可持续开发的重要清洁能源,若加大科学利用力度可在治理大气污染行动中发挥重要作用。

  政策建议

  加大技术应用扶持推广力度

  近年来, 国家大力发展可再生能源的政策,为地热产业的发展带来重大机遇。2014年6月,国家能源局、国土资源部联合发出通知,提出近中期发展目标,要求各地“近期地热能开发利用规划以浅层地温能供暖(制冷)、中深层地热能供暖及综合利用为主,具备高温地热资源的地区可发展地热能发电。远期发展中温地热发电和干热岩发电,并提高地热综合利用水平。”

  地热能行业产业链长,地质勘探、产品研发、制造、系统设计安装、售后服务等涉及面广,属于技术密集型产业。目前,我国地热资源勘探和开发利用程度较低, 存在着前期投入不足、核心技术薄弱、国家配套扶持政策缺乏、地热尾水回灌比例偏低造成环境污染、过度开采造成地面沉降或塌陷等一系列次生地质灾害、资源管理体系不健全等现实问题, 制约着地热产业发展的进程。

  专家建议,国家在技术研发、资源合理利用以及市场准入等方面制定相关政策。如建立国家级地热产业核心技术研发平台,并依托示范项目加快地热能利用关键技术产业化进程;尽快启动干热岩勘查开发利用示范工程建设;制定优惠政策,推动地热产业步入快速发展轨道;尽快出台全国性的地热资源管理法规,以推动我国地热资源开发利用的法制化管理。同时,积极引导社会资金投入,逐步形成开发有度、市场有序的良好局面。

  相关链接

  “无烟城”雄县

  河北省雄县境内地热资源丰富,是华北地热资源最为丰富的地区之一。分布面积广,其中基岩热储面积320平方公里,占县域总面积的61%;储量大,地热水储量达821.78亿立方米,热能相当于66.3亿吨标准煤;埋藏浅,便于开发利用;温度高、水质优,且富含多种微量元素,达到“国家医疗热矿水标准”。

  2006年,被中矿联、国土资源部命名为“中国温泉之乡”称号后,雄县人民政府于2009年与冰岛及中石化专门从事地热开发的企业签订战略协议,引进先进技术,开发地热集中供暖,开创了“政府主导、政企合作、技术先进、环境友好、造福百姓”的科学、先进、规模化开发的“雄县模式”,具有重要的推广意义。雄县地热资源开发CDM通过了国家发改委审核,于2013年8月在联合国注册。

  目前,雄县共开凿地热井78眼,城区地热供暖面积达270万平方米,占集中供暖总面积的92%,年替代标准煤9万吨,减排二氧化碳18.99万吨、二氧化硫0.48万吨、粉尘1.19万吨,极大缓解了清洁能源供应紧张的局面,有效改善了城市空气质量。

  羊八井地热电厂

  西藏自治区所处的地理位置恰好是地中海——喜马拉雅地热带的重要组成部分,具有丰富的地热资源。羊八井地热电厂位于拉萨市西北当雄县境内,是迄今为止世界上海拔最高的地热发电厂,也是国内装机容量最大、西藏目前唯一一所正在运行的成熟利用浅层地热进行工业性发电的地热电厂。截至2014年年底,羊八井地热电站累计发电30.6亿千瓦时,折合标准煤约95万吨,减排CO2约260万吨,为西藏经济社会发展和环境保护做出了积极贡献。


 
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