我國(guó)地?zé)嶂苯永靡?guī)模連續(xù)多年居世界首位
高溫天氣,室內(nèi)制冷靠的不是吹空調(diào),而是藏在地底下的地?zé)崮堋@樣的應(yīng)用,您聽(tīng)說(shuō)過(guò)嗎?
最近,本報(bào)記者走進(jìn)河北雄安、陜西咸陽(yáng)、云南大理等地,發(fā)現(xiàn)除了用于制冷,地?zé)崮苓€就地開(kāi)發(fā)供北方地區(qū)清潔取暖;在一些地?zé)豳Y源豐富區(qū)域,地?zé)崴?dāng)?shù)匕l(fā)展起溫泉康養(yǎng)產(chǎn)業(yè);還有些具備高溫地?zé)崮苜Y源的地區(qū),地?zé)崮茏鳛榘l(fā)電電源,與其他能源“合作互助”,保障用電穩(wěn)定。
(資料圖)
埋藏在地下的熱能,如何發(fā)掘出來(lái)為人們所用?目前,中國(guó)地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展情況如何?
能供熱也能制冷,地?zé)豳Y源保障民生用能作用不小
在位于河北雄安新區(qū)雄縣鑫城小區(qū)的中國(guó)石化綠源公司人才家園換熱站,站長(zhǎng)張虎正忙著給設(shè)備“做體檢”。“趁著沒(méi)到供暖季,我們得做好換熱設(shè)備的維護(hù)工作,給設(shè)備除銹清洗、加油潤(rùn)滑等,確保冬季順利供暖。”張虎說(shuō)。
這個(gè)位于地下的換熱站占地面積不大,卻保障著小區(qū)內(nèi)3000多戶家庭的冬季供暖。暖氣的源頭,正是埋藏在地底下的地?zé)崮堋?/p>
所謂地?zé)崮埽侵复嬖谟诘厍騼?nèi)部巖土體、流體和巖漿體中,可為人類開(kāi)發(fā)利用的熱能。根據(jù)埋藏深度,地?zé)崮芡ǔ7譃闇\層地?zé)崮堋⑺疅嵝偷責(zé)豳Y源和干熱巖。從地球表面向下至200米左右的是淺層地?zé)豳Y源;地下200米至3000米深度范圍內(nèi)且以熱水形式存在的熱能是水熱型資源;干熱巖則埋藏在地下3000米以下。
地?zé)崮堋安亍钡眠@么深,如何把它發(fā)掘出來(lái)為人們所用?業(yè)內(nèi)人士介紹,這首先涉及勘探技術(shù)。如同在地下尋找油氣,開(kāi)采地?zé)豳Y源要先判斷“有沒(méi)有”,利用地震勘探等手段,通過(guò)地震波在不同巖層中傳遞的速度曲線,計(jì)算出地?zé)崮芩幬恢谩>o接著,通過(guò)地?zé)徙@井技術(shù),把地下的高溫水等地?zé)豳Y源引到地面,進(jìn)行利用。
“在我們換熱站內(nèi),地?zé)崴?jīng)過(guò)潛水泵提取,進(jìn)入旋流除砂器除砂,接著來(lái)到板式換熱器進(jìn)行熱交換,也就是把地下高溫水的‘熱’提取出來(lái),作為熱源供冬季取暖利用。”張虎告訴本報(bào)記者,地?zé)崴皳Q”出來(lái)的熱能再經(jīng)過(guò)根根管道,輸送至居民家中。
相較傳統(tǒng)燒煤等取暖手段,用地?zé)崮芄┡粌H環(huán)保效益高,也經(jīng)濟(jì)實(shí)惠不少。鑫城小區(qū)住戶崔文秀告訴記者,以前自家住在村子里,主要靠燒煤取暖,常常得半夜起來(lái)添煤。“空氣里都是煤灰,鼻孔熏得黢黑。”她說(shuō),“用上地?zé)崮苋∨螅煳葑永餃囟饶苓_(dá)到20多攝氏度,光著腳在地板上走也不冷。我們家103平方米,一個(gè)采暖季下來(lái),供暖費(fèi)只需要兩千多元,比用天然氣劃算不少。”
實(shí)際上,不僅用于冬季取暖,地下埋藏的熱能還可用于夏季制冷。走進(jìn)雄安新區(qū)科創(chuàng)中心中試基地,盡管室外30多攝氏度的高溫,室內(nèi)卻很涼爽,墻面溫度計(jì)顯示此時(shí)室溫為25攝氏度。
“我們制冷靠的不是空調(diào),而是淺層地?zé)崮堋!敝袊?guó)石化綠源地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)有限公司總經(jīng)理高小榮介紹,在園區(qū)綠地和道路底下,約有280口120米左右的淺井。通過(guò)管道,地下的熱能被輸送出來(lái),經(jīng)過(guò)熱泵機(jī)組作用,讓水和地下的巖土體進(jìn)行冷熱交換。“冬季,我們把巖土體中的熱量‘取’出來(lái)供室內(nèi)采暖,此時(shí)地下的巖土體為‘熱源’。到了夏季,再把室內(nèi)熱量‘抽’出,釋放到巖土體中,并制出約11攝氏度的冷水,通過(guò)循環(huán)泵運(yùn)送到風(fēng)機(jī),把冷風(fēng)‘吹’出來(lái),起到制冷降溫的作用。”高小榮說(shuō)。
分布廣、儲(chǔ)量大、近零碳排放,地?zé)崮軆?yōu)勢(shì)多也要利用好
相較煤炭、石油、天然氣等人們耳熟能詳?shù)膫鹘y(tǒng)能源及風(fēng)、光等可再生能源,地?zé)崮軐儆谙鄬?duì)小眾的能源資源。不過(guò),從利用情況看,地?zé)崮芎苁軞g迎。
數(shù)據(jù)顯示,截至2020年底,中國(guó)地?zé)嶂苯永靡?guī)模已達(dá)40.6吉瓦,全球占比38%,連續(xù)多年居世界首位;中國(guó)地?zé)崮芄嶂评涿娣e累計(jì)達(dá)13.9億平方米,近5年年均增長(zhǎng)率約23%。
地?zé)崮転楹问芮嗖A?業(yè)內(nèi)人士表示,這與其分布廣泛、儲(chǔ)量大、穩(wěn)定可靠、碳減排效果明顯等因素有關(guān)。在中國(guó),能源資源分布通常具有區(qū)域性,比如在西北地區(qū),煤炭和風(fēng)、光等能源資源較充沛,南方地區(qū)則水資源較為豐富。但地?zé)崮芊植枷鄬?duì)廣泛,且使用過(guò)程中幾乎零碳排放。在“雙碳”目標(biāo)引導(dǎo)下,清潔的地?zé)崮茏匀粋涫荜P(guān)注。
要用好地?zé)崮埽_保安全是重中之重。伴隨地?zé)豳Y源大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用,如果地?zé)崃黧w補(bǔ)采失衡,容易造成熱儲(chǔ)層壓力下降、水化學(xué)污染和熱污染等問(wèn)題。采訪中,多位業(yè)內(nèi)人士表示,要保障地?zé)崮荛_(kāi)采利用實(shí)現(xiàn)安全無(wú)污染,背后的回灌技術(shù)尤其關(guān)鍵。
在陜西省最大的地?zé)峁┠苷尽袊?guó)石化綠源公司迎賓路地?zé)嵴荆浾呖吹揭桓y白色的管道緊密相連,組成一套回灌系統(tǒng)。在換熱站一角,幾臺(tái)地?zé)崴^(guò)濾裝置排放有序,根據(jù)過(guò)濾精度,被區(qū)分為初級(jí)過(guò)濾器和精效過(guò)濾器。
“我們站內(nèi)利用地?zé)崮芄┡呀?jīng)實(shí)現(xiàn)‘兩采兩灌’,也就是兩口生產(chǎn)井100%全回灌。”中國(guó)石化綠源陜西公司副總經(jīng)理張獻(xiàn)喻告訴本報(bào)記者,“我們?nèi)〉氖堑叵?800米左右的熱水,經(jīng)過(guò)板式換熱器‘取熱’,再通過(guò)回灌技術(shù),把取完熱的水‘還’給地下。經(jīng)過(guò)一定周期后,再通過(guò)生產(chǎn)井把重新聚集了熱能的水‘抽’上來(lái),實(shí)現(xiàn)地?zé)崴Y源的反復(fù)利用,也避免了地?zé)嵛菜苯优欧旁斐森h(huán)境污染。”
在地?zé)嵛菜毓嗟倪^(guò)程中,由于水中含有化學(xué)沉淀物等雜物,通常容易造成回灌井堵塞,導(dǎo)致回灌效率不高、不能完全回灌等問(wèn)題。那么,100%全回灌是如何實(shí)現(xiàn)的?
“一方面,要結(jié)合地下水源等,確定回灌井和生產(chǎn)井的布局。另一方面,在測(cè)定生產(chǎn)井和回灌井時(shí)要確認(rèn)好二者間距,離得太遠(yuǎn),回灌速度慢,阻力過(guò)大;離得過(guò)近,回灌水過(guò)早到達(dá)井底,又會(huì)導(dǎo)致井底溫度過(guò)低。同時(shí),還得選好用哪個(gè)砂層進(jìn)行主回灌等。”張獻(xiàn)喻說(shuō),“我們的回灌系統(tǒng)包括初級(jí)過(guò)濾和精效過(guò)濾,前者過(guò)濾完水中的大顆粒雜質(zhì),后者再進(jìn)行精細(xì)處理,過(guò)濾出的水能達(dá)到純凈水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),從而確保完全回灌。”
加大勘查,給予支持,地?zé)崮馨l(fā)展仍需再“扶”一把
從資源優(yōu)勢(shì)看,相比傳統(tǒng)能源,地?zé)崮芨鍧崳夏茉淳G色低碳轉(zhuǎn)型的總體要求,且不存在可再生能源“靠天吃飯”等問(wèn)題,理應(yīng)大力開(kāi)發(fā)利用好。
“地?zé)崮芸梢愿鶕?jù)不同溫度實(shí)現(xiàn)梯級(jí)利用。以中高溫地?zé)崮茌^為豐富的云南大理彌渡縣為例,45攝氏度以下的地?zé)崮芸砷_(kāi)發(fā)溫泉、洗浴等康養(yǎng)產(chǎn)業(yè);45到60攝氏度可作供暖使用;60到90攝氏度左右,供暖利用后的能量能用于溫室養(yǎng)殖等。而90攝氏度以上的地?zé)崮軇t可用作清潔發(fā)電,溫度越高,發(fā)電效益越高,經(jīng)濟(jì)性越好。”西藏地?zé)岙a(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)王善民說(shuō)。
不過(guò),從實(shí)際情況看,盡管中國(guó)地?zé)豳Y源豐富,地?zé)嶂苯永靡?guī)模在全球居首位,但在發(fā)電領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)地?zé)崮馨l(fā)電裝機(jī)容量?jī)H超過(guò)50兆瓦,在全球占比不足1%。與風(fēng)、光等可再生能源裝機(jī)規(guī)模相比,50兆瓦這個(gè)數(shù)字“渺小”許多。
“一方面,我國(guó)的高溫水熱型資源主要分布在滇西、藏南等地區(qū),不屬于電力主要消納地,豐富的地?zé)豳Y源難以用于發(fā)電,造成資源損失。另一方面,國(guó)內(nèi)仍缺乏明確的地?zé)崮苌暇W(wǎng)電價(jià)扶持等政策,限制了地?zé)崮馨l(fā)電的發(fā)展。”南京天加能源科技有限公司執(zhí)行總裁鄧壯說(shuō),“作為國(guó)內(nèi)較早涉足地?zé)崮馨l(fā)電領(lǐng)域的企業(yè),我們已經(jīng)擁有較為成熟的地?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)和相關(guān)裝備,在海外也布局了地?zé)崮馨l(fā)電項(xiàng)目。但受限于上網(wǎng)電價(jià)等扶持政策不明,國(guó)內(nèi)地?zé)崮苌虡I(yè)發(fā)電處于停滯狀態(tài),很多企業(yè)也仍在觀望。”
實(shí)際上,促進(jìn)地?zé)崮馨l(fā)展近年被頻頻寫(xiě)入相關(guān)能源發(fā)展規(guī)劃。《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》提出,積極推進(jìn)地?zé)崮芤?guī)模化開(kāi)發(fā)。積極推進(jìn)中深層地?zé)崮芄┡评洌嫱七M(jìn)淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā),有序推動(dòng)地?zé)崮馨l(fā)電發(fā)展。國(guó)家能源局發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用的若干意見(jiàn)》指出,到2025年,全國(guó)地?zé)崮芄┡ㄖ评洌┟娣e比2020年增加50%,在資源條件好的地區(qū)建設(shè)一批地?zé)崮馨l(fā)電示范項(xiàng)目,全國(guó)地?zé)崮馨l(fā)電裝機(jī)容量比2020年翻一番。
“推動(dòng)地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)化發(fā)展,尤其是推動(dòng)地?zé)崮馨l(fā)電領(lǐng)域發(fā)展,既要加大對(duì)勘查、鉆井方面的支持,加強(qiáng)對(duì)地?zé)崮苜Y源分布及應(yīng)用的認(rèn)識(shí),也要做好相關(guān)技術(shù)攻關(guān),在理論、關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面實(shí)現(xiàn)突破。同時(shí),還需加強(qiáng)相關(guān)政策保障,比如明確地?zé)崮馨l(fā)電上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼政策,加快探礦權(quán)、采礦權(quán)許可認(rèn)證等,確保企業(yè)‘輕裝上陣’,帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,為能源保供和綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)地?zé)崃α俊!钡責(zé)崮芸茖W(xué)技術(shù)(大理)研究院院長(zhǎng)張大偉說(shuō)。(記者 廖睿靈文/圖)
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