能源转型的大趋势之下,地热能资源优势能得到进一步发挥吗?

储能技术观察 2023-09-28
3263 字丨阅读本文需 8 分钟

据中国地质调查局数据显示,中国陆区地下3000~10000米范围内干热岩型地热资源量折合标准煤856万亿吨。根据国际干热岩行业惯例,以其2%作为可开采资源量计,约为2022年我国全年能源消费量的3200倍,地热资源利用潜力巨大。

地热能是一种清洁可再生能源。我国地热资源丰富,资源量约占全球地热资源的六分之一,开发利用潜力巨大。发展地热产业不仅对于调整能源结构、节能减排、改善环境具有重要意义,而且对于国家培育新兴产业、带动相关装备制造国产化和工程技术业务发展具有明显的带动效应,是建设生态文明、实现绿色发展的重要举措。

以供暖(制冷)为主的地热发展路径形成,地热直接利用居世界第一

在清洁供暖需求的强烈作用下,中国逐渐形成了以供暖(制冷)为主的地热发展路径,带动中国地热直接利用多年稳居世界第一,为国际地热发展提供了新思路。

我国的地热利用方式有浅层地热供暖制冷、水热型地热供暖、温泉利用、地热农业、地热发电、油田地热与耦合利用等,目前主要以供暖利用的方式发挥作用,地热发电仅有约16兆瓦在运行,农业烘干、工业利用、融雪等地热直接利用方式还不多见。截至2021年底,我国地热直接利用能力折合100.2吉瓦,年利用量超82万太焦。

在浅层地热供暖制冷方面,截至2021年底,我国浅层地热供暖(制冷)能力为8.0亿平方米,年利用量超39万太焦。主要分布在东部平原地区,其中环渤海地区发展最好,长江中下游平原次之。

环渤海地区由于清洁取暖需求强烈,浅井施工成本较低,成为中国浅层地热供暖(制冷)最集中的区域。河北供热(制冷)能力位列各省第一,辽宁、山东紧随其后,北京位列第四,显示了分布式能源在城市供暖发展中的适应性。

在长江中下游平原,上海、武汉、重庆等城市都有大型江水源热泵供暖制冷项目建成投运,单体工程超百万平方米。同时,地下水源、土壤源项目遍布,为楼群、社区提供集中供暖制冷,面积通常在数千至几十万平方米。

在水热型地热供暖方面,截至2021年底,中国水热型地热供暖能力达到5.3亿平方米,占全国城市集中供热比重已升至5%,年利用量超32万太焦。河北、河南、山东、陕西、天津等省市,依托丰富的地热资源,逐渐发展成为水热型地热供暖的主要区域。

河北省水热型地热供暖能力稳居全国首位,打造出以“雄县模式”为代表的整县(市)推进地热供暖的示范样本。

河南省水热型地热供暖能力增速迅猛。近几年,河南省政府推动地热供暖发展的力度大,地热发展环境得到较大改善,2021年水热型地热供暖能力同比增速达到20%。

山东省形成了以砂岩热储地热供暖为特色的发展方式,针对省内地热资源特点,开展砂岩热储开发、回灌技术攻关和项目建设。

陕西省水热型地热供暖主要集中在关中盆地,以西安-咸阳为核心向渭南、宝鸡两翼延展。近几年,井下换热技术得到地方支持并取得长足发展,供暖能力不断提高。

天津市是中国水热型地热供暖能力最大的城市,地热的开发利用验证了分布式能源规模化应用在建筑密集的大城市的可行性,为大中型城市规模化地热开发积累了经验。

在温泉利用方面,中国利用天然温泉和地热井水进行洗浴、理疗、娱乐和旅游几乎遍及全国各省(区、市),极受消费者青睐,吸引了更多的投资,促使温泉利用成为排名第二的地热直接利用方式。截至2021年底,仅获评温泉之乡(城、都)的72个地区的温泉年利用能力达6665兆瓦,年利用量超10万太焦。

在地热农业方面,中国地热农业利用已遍布20多个省(区、市),总利用能力达到1108兆瓦,成为地热直接利用的新的增长点。其中,地热温室种植能力381兆瓦,年利用量4681太焦,主要种植鲜花和特种蔬菜,主要分布在天津、河北、山东等省市;养殖场能力530兆瓦,年利用量5518太焦,主要养殖热带鱼类、对虾、鳄鱼等高附加值产品,主要分布在环渤海地区;食品加工能力197兆瓦,年利用量2360太焦,已在天津、河北等地用于辣椒等食品烘干。

在油田地热与耦合利用方面,目前将油气开发过程中的地热能用于油田生产,利用油田废弃井提取热能,推进地热能与天然气、光伏等能源形式耦合发展,已在胜利油田、大庆油田等地落地。

2023年,新的契机

随着当代社会对清洁能源需求的提升,我国碳中和目标的确立,以及油气安全问题的凸显,非化石能源开始高歌猛进。特别是光伏和风电的发展,呈现出了在过去不敢想象的速度。

在历史上,中国地热的装机量曾一度高于光伏和风电。在能源转型的大趋势之下,地热能的希望也再次燃起。

相对光伏、水电等新能源,地热能也存在其独特优势——稳定。据统计,地热能发电装置每年的可发电时间能达到8000小时以上,约是光伏的6倍,风电的3.5倍,水电的2.5倍。因此,加大地热能在发电中的占比,将有利于电网的稳定。

在我国近几年的能源规划中,已明确了要加大对地热能的利用。

2021年,国家能源局等八部门联合发布《关于促进地热能开发利用的若干意见》,提出到2025年,地热能供暖/制冷面积比2020年增加50%;到2035年,地热能供暖/制冷面积及地热能发电装机容量比2025年翻一番。

2022年发布的《“十四五”现代能源体系规划》中进一步提到,要积极推进地热能供热制冷,在具备高温地热资源条件的地区有序开展地热能发电示范。

据不完全统计,我国的河北、河南、山西、山东、四川、贵州等地区,都对地热能发展做了十四五规划。

与此同时,地热能的发展也并非完全停滞。虽然在过去几十年中发展并不算快,但仍旧在持续进步,蓄势待发。

我国最大的地热能开发企业——中国石化新星公司,在本世纪初就已开始探索地热能产业化开发,并在陕西、河北、河南、山东等地区打造了规模化的地热供暖项目,截至目前累计建成地热供暖能力近8500万平方米,惠及百万余户家庭,为地热能的推广打造了样板。

地热能在北京冬奥会、大兴机场、上海世博园等场景中的成功应用,也让更多人看到了其推广的可能性。

与此同时,一些关键技术进步和新技术的出现,也拓宽了地热能的可动用范围。例如在钻井工艺方面,目前国内已经实现9000米以上深度的钻井,并且相关工艺能承受200℃以上的高温,这无疑为深层地热的开发打开了新空间。

放眼全球,全球不少能源巨头都开始加大对地热的投入。除了此前提到的中国石化,中国石油、中国核电、雪佛龙、BP等能源公司,近年来都有开启对地热的探索;斯伦贝谢、哈利伯顿等大型油服公司,也将地热列入了其业务拓展方向。

另外,美国、印尼、土耳其、冰岛等国对地热能发电的规模化开展,展现出了地热能增长的潜力。截至2022年,全球地热发电装机量1.6万兆瓦,中国作为地热资源大国,但占比还不到1%。

虽然差距很大,但纵观中国能源产业的发展历程,差距的背后往往蕴藏着契机。

契机之下,地热能拥有了新的想象

此刻,在云南大理,一次令人期待的探索就正在进行中。大理,众人印象中有风的地方。其实这里不只有风,还有热,资源非常可观的地热。

居住在大理洱源、弥渡一带的居民,世世代代与温泉相依。人们利用涌出地表的温泉沐浴、洗衣甚至烹饪食物,生活宜人。

而这片土地,也在因地热迎来新的历史进程。目前,科研人员已在这里开展了以发电为目的中高温地热能资源勘查。根据计划,大理将基于此探索打造地热能的发电及梯级利用综合示范项目。

梯级利用指对地热发电产生的余热水进一步进行利用。余热水可进一步用于温泉疗养、农业种植、水产养殖、食品加工等。采用梯级利用的方式,能有效提高地热能利用效率,间接降低成本。如果这一示范项目成功,将为我国地热能开发开拓出新的路径。

当然不可否认,即便在今天,地热能开发的挑战仍然是巨大的。如何利用好地热?探索仍在继续。

除了梯级利用这种新形式,人们还在不断赋予地热能更多想象。

例如在一些枯竭的油田,利用废弃的油气井作为地热井,去开采中深层的地热能,实现废物利用。

再有利用超临界CO2取代水作为换热介质,去提取地热能发电。如此,在开发地热能的同时,还能实现CO2的利用和地质封存,实现地热能和CCUS技术的协同发展。

还有人想到将地热作为一种储能方式,利用其储存风电和太阳能。在地下,地热能存储的区域,其实也如同一个巨大的保温瓶。一种设想是,将光伏和风电收集到的能量转换成热能储存到地下“保温瓶”中,待需要时再将热能取出使用,以应对其发电间歇性的问题。

对地热来说,未来将不止于这些探索。随着全球能源转型的推进,它还有更多的可能。尤其在可再生能源迅速发展的中国,地热能的未来更令人期待。

2023年9月15~17日,中国也将迎来一场地热界的盛会——第七届世界地热大会。世界地热大会被誉为地热界的“奥林匹克”,来自各国政、产、学、研界人士共聚北京,聚焦地热行业相关政策支持、前沿技术、商业合作等话题,携手探索全球地热产业发展。

值得关注的是,这也是中国首次承办这一地热界“奥林匹克”,足见全球对中国地热能产业发展的关注。

在无限想象之下,我们且拭目以待。

文章来源: ​石油Link平台,中国石化报,中国石油化工集团有限公司

免责声明:凡注明来源本网的所有作品,均为本网合法拥有版权或有权使用的作品,欢迎转载,注明出处本网。非本网作品均来自其他媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如您发现有任何侵权内容,请依照下方联系方式进行沟通,我们将第一时间进行处理。

0赞 好资讯,需要你的鼓励
来自:储能技术观察
0

参与评论

登录后参与讨论 0/1000

为你推荐

加载中...