我国地热能开发潜力不断释放

“以前靠烧煤取暖,半夜得起来添煤。白天出门呛鼻子,漫天煤灰睁不开眼。如今,地热取暖省事又省钱,让我们一家过上了盖夏凉被过冬的日子!”家住河北省雄安新区雄县鑫城小区的崔女士提起地热取暖笑逐颜开。 

近年来,随着我国生态文明建设不断推进,大气污染治理和推进北方清洁供暖的力度不断增强,地热能开发利用规模持续扩大。如今,中深层地热资源供暖已在京津冀大气污染传输通道的“2+26”城市及汾渭平原11个城市得到快速发展,成为北方地区清洁供暖的重要绿色替代能源。

从供暖到制冷,从“发热”到发电,从城市到乡村,我国地热能开发利用潜力正在不断释放。进一步提升地热能开发利用水平可以作何期待?还应有哪些突破?近日,中能传媒记者走进河北雄安,陕西西安,云南大理、腾冲等地热资源丰富的城市走访调研。

“冷暖双制”让百姓受益

地热能是一种由地壳抽取的天然热能,具有储量丰富、分布较广、清洁环保、稳定可靠等特点。

我国地热能资源丰富,开发潜力巨大,发展正当其时。据国家地热能中心统计,截至2020年底,我国地热直接利用装机容量达40.6吉瓦,占全球地热直接利用装机容量的38%,连续多年位居世界首位。我国地热能供暖面积累计达13.9亿平方米,折合年替代标准煤3710万吨。随着实现“双碳”目标步伐不断加快,作为可再生能源的地热能越来越“热”。

步入雄安新区,经过十余年的努力打造,这里已经从崔女士口中的“冬天出门呛鼻子”之地蜕变为我国首个地热清洁供暖“无烟示范城”,蹚出了一条可复制推广的“雄县路子”。

据中国石化新星公司人才家园换热站站长张虎介绍,“地热回灌”是确保“无烟”的关键技术。“地热水经开采和除砂后进入板式换热器,换热器‘取热’后通过管道将热量输送至居民家中,实现地热侧和用户侧互不接触即可进行热量交换。同时,完成热量交换的地热尾水经回灌井注入采出层,实现地热尾水回灌,做到‘取热不耗水’,实现清洁能源的循环利用。”张虎说。

事实上,相较于天然气供暖,地热能供暖为民众带来了更多的便利和实惠。崔女士告诉记者:“我们家有103平方米,冬天只需缴纳2000多元供暖费,家里就可以保持25摄氏度恒温,光脚在地上走也不冷。”

除了“冬暖”,“夏凉”是“雄县模式”的另一表现。

走进雄安新区科创中心中试基地综合能源站,25摄氏度的室内温度与35摄氏度的室外温度形成鲜明对比。中国石化绿源地热能开发有限公司总经理高小荣向记者介绍,这个近零碳园区内吹来的丝丝凉风并不是由空调转换而来的,而是可以“冷暖双制”的浅层地热能在发挥作用。

“在园区周边的绿地和道路底下,我们打了280余口120米的浅井。”高小荣说,地热能持续不断地从井内输送出来,通过热泵机组吸热和放热的过程,制出11~12摄氏度的冷水,经循环泵运送到风机,将冷风吹出。“到了冬季,系统运行则与夏季相反。在地下恒温层取热后,经热泵机组可制出40摄氏度左右的热水,风机便可吹出热风。”

“地热发电”仍需政策助力

除了地热供暖、制冷、温泉等直接利用方式,我国适用于地热发电的资源储量也十分充沛,尤其是干热岩资源潜力巨大,有望成为战略性接替能源。

“在可再生能源中,只有地热可以提供不间断的电力供应,不受季节、气候、昼夜等自然条件影响,年利用率是太阳能和风能的5到8倍。”在谈及地热发电的优势时,香港中文大学(深圳)城市地下空间及能源研究院院长、地热能科学技术(大理)研究院院长张大伟表示,地热电站年均运行时间可达8000小时以上,虽然早期投资较高,但没有燃料费用,且运行成本极低,具有可观的商业价值。

我国地热发电起步早,但目前的发电装机容量已由上世纪70年代末的全球第8位下降到了第19位。中国石化新星公司首席专家刘金侠介绍称,截至2020年,国内在运行地热电站有6座,合计装机量仅为44.56兆瓦,未达到地热能开发利用“十三五”规划目标。

业内人士普遍表示,我国涉及地热勘探、高温钻井、装备制造和工程设计建设等关键核心技术、人才和产业链已具备和世界地热能发电强国相当的能力,但缺少明确的地热能上网电价等扶持政策是制约发展的关键因素。

南京天加能源科技有限公司执行总裁邓壮介绍称,我国地热电价补贴一站一议,尚没有全国性的统一补贴政策,使新地热电站建设者望而却步。

“羊八井地热发电项目含税上网电价为0.9元/千瓦时,已纳入全国可再生能源电价附加分摊,目前经济效益较好;羊易地热电站一直未获得电价补贴,电网结算电价仅为0.25元/千瓦时,亏损严重。”曾参与羊八井和羊易井建设的地热产业协会会长王善民建议,地热发电前期,需要采取和风电、光伏发电类似的电价补贴。他提出,国内地热发电装机规模至少达到200兆瓦,才可以实现规模化运行,实现平价上网。

在中国工程院院士何继善看来,“有一些筹划中的地热发电项目,一旦有合理的电价补贴,政府引导、企业参与,就能很快建起来,上规模、成产业。”

梯级利用模式有望带动地热更“热”

作为地热资源优势明显地区,云南省大理州创新提出了梯级开发利用地热能的概念,致力于构建多能互补、绿色低碳的能源发展模式。

王善民提出,可以根据不同温度以实现地热能的梯级利用。“例如云南大理弥渡县,中高温地热资源较为丰沛。45摄氏度以下的地热能可用来开发康养温泉产业;45至60摄氏度的地热能可作供暖使用;供暖利用后的60至90摄氏度左右的能量,可用于温室大棚养殖;90摄氏度以上的地热能则可用于清洁发电,温度越高,发电效益和经济性越高。”

“如果用地热发电替代天然气,公司每年的用能成本预计将减少三分之一。”大理春沐源农业科技公司负责人曲健十分看好地热能梯级利用。据他介绍,为了保证大棚内温度稳定,公司每年用于天然气消费成本超过600万元。

大理州常务副州长李苏表示,2022-2023年为大理州地热能资源勘查期,州财政已先后拿出1300万元支持勘查工作。2023-2025年为大理州地热能产业综合利用期,将充分发挥资源优势,通过示范项目建设,引进地热能企业,开展地热能发电。

大理州能源局局长彭建华介绍称,经过资源勘查,目前计划将弥渡县作为大理州地热能发电及梯级利用综合示范项目试点县,将弥渡县小河淌水片区作为第一个试点项目。在资源满足的条件下,该项目计划发电装机总量为10-20兆瓦,总投资预计为10亿元人民币。

记者获悉,下一步,除了经费支持,大理州地热能梯级综合利用示范项目将以地热发电技术研发和储备角度作为云南的典型示范上报国家层面给予支持。同时,将从项目建设和地热产业发展示范区建设角度,作为云南省先行先试的地热资源梯级多元综合利用模式、“多能互补”新型电力系统示范建设、地热零碳产业园示范点等申报国家试点,助推地热能“未来更热”。