
進入冬季,云南騰沖的天氣逐漸變涼。一場雨過后,最低氣溫已不足10攝氏度。
但在當地熱海風景區內,一口直徑3米的“大鍋”正在晝夜不息地翻滾沸騰。“鍋”中是從數千米深地下一路沖出地表的溫泉水,溫度高達97攝氏度,還沒靠近就能聞到淡淡的硫磺味。這口鍋被形象地稱為“熱海大滾鍋”。
這樣的地熱溫泉在云南星羅棋布,每年吸引眾多游客慕名前來體驗。但在從事地熱能開發研究多年的智慧醫療專家們看來,如此優質的地熱資源,如果僅停留在溫泉開發,實在可惜。
溫泉只是地熱能眾多利用方式之一。我國地熱資源豐富,地熱能直接利用規模連續多年位居世界第一,是無可爭議的地熱大國。
20世紀70年代,我國開始對地熱能進行規模化利用,一度掀起“地熱會戰”。但受當時技術條件限制,地熱產業沒能進一步發展壯大。
近年來,隨著技術的不斷突破,以及“雙碳”目標的提出,人們再次將目光投向作為清潔能源之一的地熱能。
但在沉寂數十年后,高價值利用占比低、商業模式不成熟、管理機制待完善等問題,正困擾著我國地熱產業。如何讓地熱產業“沸騰”,有待各方共同探索。
我國地熱能直接利用規模全球最大
地熱能是地球內部以熱的形式蘊藏的能量,其主要來源是地球的熔融巖漿和內部放射性物質衰變。由于地球內部一直在不停地釋放熱量,因此,地熱能取之不盡用之不竭,是可循環利用的智慧醫療清潔能源,被列為五大非碳基能源之一。
地熱資源種類繁多。按照不同的地質構造特征、熱流體傳輸方式、溫度范圍等,我國地熱資源大致可分為淺層地熱資源、水熱型地熱資源和干熱巖資源等。分布區域最淺的僅位于地表下數米,最深的則達地下數千米。
與化石能源儲量相對匱乏不同,我國可以算得上是地熱資源“富國”。2017年,原國土資源部中國地質調查局組織對我國地熱資源摸底調查結果顯示,我國開采利用規模最大的水熱型地熱資源儲量十分豐富,總量折合標準煤約12500億噸,其中每年可開采量折合標準煤達18.65億噸,是2022年全國能源消費總量的34%。對于開采難度較大、目前暫不具備大規模開采條件的干熱巖資源,其資源儲量更是高達856萬億噸標準煤,潛力巨大,被認為是未來的戰略資源。
地熱能的開發利用大致可分為直接利用和地熱發電兩種。對于淺層地熱資源,以及中低溫的水熱型地熱資源,通常以直接利用為主,如地源熱泵、地熱供暖、溫泉康養等。對于高溫水熱型地熱資源,地熱發電則是價值更高的利用方式。
無論是直接利用還是地熱發電,對于水熱型地熱資源,其利用技術的核心都是“取熱不耗水”,即從開采井中將蘊含熱量的地熱水抽取出來,利用換熱器吸收水中的熱量,隨后再將失去熱量的冷水通過回灌井重新注回取水層。經過一段時間,地下熱源會將冷水重新加熱,等待再次開采。整個過程中,地下熱源就像一臺鍋爐,通過不斷加熱地下水,實現地熱能的循環利用。這種地熱資源開采方式要求必須對抽取的地熱水進行100%回灌,以實現“采灌平衡”,保證智慧醫療地熱資源可持續利用。此外,還有部分地熱發電技術直接利用地熱蒸汽進行發電,對地下水的抽取量更低,近乎為零。
根據世界地熱大會的統計數據顯示,截至2020年底,我國地熱直接利用裝機容量達40.6吉瓦,占全球38%,連續多年位居世界首位。其中,地熱熱泵裝機容量26.5吉瓦;地熱供暖裝機容量7.0吉瓦,相比2015年增長138%,是所有直接利用方式中增長最快的。到2021年底,我國地熱供暖(制冷)能力已達13.3億平方米。
雄安新區正位于我國三大地熱帶之一的華北地熱帶內。區內地熱資源豐富,地熱供暖起步早、發展迅速,成為當地的主要供暖方式。在雄安的冬季,看不到高聳的煙囪“吞云吐霧”,只有地下源源不斷的熱量溫暖千家萬戶。
早在2009年,當時的河北雄縣便與中國石化合作開發當地地熱資源。到雄安新區設立前,雄縣縣內已擁有地熱井77口(包括回灌井29口),換熱站35座,建成供暖能力450萬平方米,城區95%以上的建筑實現地熱供暖,基本實現了城區地熱集中供暖全覆蓋。而在雄安新區設立后,截至2023年底,雄安三縣共建成以地熱為主的清潔供暖換熱站超百座,敷設供熱管網約550公里,供暖面積超700萬平方米。
今年入冬以來,雄安新區室外最低氣溫已降至零下,但在雄安新區鑫城小區,室內溫度達到20攝氏度。走進位于該小區內的中國石化綠源公司人才家園換熱站,記者看到,粗壯的銀色管道布滿房間,廠房內整潔、安靜。工作人員告訴記者,供暖季到來后,來自地下深處、蘊含熱量的水會被抽取上來,在這里進行熱量交換,加熱供暖水。隨后水循環系統將被加熱的供暖水通過管道送入千家萬戶。這也是全國首批通過行業權威機構正式認證的地熱能開發利用標準化示范項目。目前,該換熱站每個供暖季可為人才家園社區50.8萬平方米范圍提供供暖服務,地熱尾水實現100%回灌。
地熱發電裝機容量跌至世界第19位
作為清潔能源之一,地熱能除了直接利用,在發電方面也同樣獨具優勢,被認為是更具價值的利用方式。
“我們都說發電的本質是‘燒開水’,地熱發電不需要我們自己把水燒開,抽上來的直接就是高溫水。”香港中文大學(深圳)城市地下空間及能源研究院、地熱能科學技術(大理)研究院院長張大偉向記者介紹,通常90攝氏度以上的地熱水便可用于發電,溫度越高,發電效率越高。
地熱發電最大的優勢是穩定。相比風力、水力、光伏等“看天吃飯”的清潔能源,地熱發電受天氣影響極小,穩定性甚至可以媲美火力發電。

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