干热岩发电商业化尚需时日

2017-11-17 10:05 来源:中国石化报 
2017-11-17 10:05:15来源:中国石化报作者:责任编辑:吴劲珉

  ●张爱国

  近期,青海省共和盆地的3705米处钻获温度逾236摄氏度的干热岩,实现了干热岩勘查的重大突破。作为一种清洁高效的地热资源,干热岩的开发和利用再次引起关注。

  我国资源丰富

  干热岩是指埋深在3000~10000米、温度为150~650摄氏度、没有水或蒸汽的热岩体,是地热能的重要存储载体。从埋藏深度来说,200米以内的地热能通常称为浅层地热能;200~3000米的地热能称为常规地热能,又叫水热型地热能;3000~10000米的地热能主要来自干热岩。

  中国干热岩资源丰富, 经初步测算,3000~10000米范围内的干热岩资源折合标准煤为860万亿吨,远高于美国570万亿吨标准煤的估算结果。按照利用其中2%测算, 相当于中国能源消耗总量的4040倍。其中,深度位于3500~7500米、温度介于150~250摄氏度的干热岩资源折合标准煤为215万亿吨。

  中国干热岩存储的热能约是已探明地热资源总量的30%,主要分布在3个区域:东北、华北和苏中的沉积盆地区;近代火山活动地区,包括吉林长白山、山东蓬莱、海南琼北、台湾基隆、黑龙江五大连池、云南腾冲、新疆南部和青藏高原西南部等;福建、广东、广西的高热流花岗岩地区。其中,青藏高原南部地区的干热岩资源量约占中国大陆地区的1/5。

  距商业利用还很远

  从全球范围内干热岩利用情况来看,美国和欧洲一些发达国家和地区的干热岩资源利用仍处于起步试验阶段,远未达到商业利用的程度,中国干热岩利用正处于探索阶段。

  上世纪70年代,随着油价的上涨、能源危机的出现,人们开始寻找新的替代能源。1970年,美国人莫顿和史密斯就提出利用地下干热岩发电的设想。1972年,美国在新墨西哥州成功利用地下4000米干热岩体发电,功率达到2300千瓦,标志干热岩开发利用试验成功。

  目前,美国、英国、法国、德国、瑞士、日本、澳大利亚等多个国家都在探索干热岩发电技术,但由于成本较高,商业化应用可能需要较长一段时间。美国计划,到2030年实现干热岩商业化应用,到2050年实现干热岩发电装机容量达到1亿千瓦。

  中国地质调查局已在部分地区进行干热岩地热资源调查,2012年启动了“863”计划项目“干热岩热能开发与综合利用关键技术研究”,部分科研单位也开展了初步的理论研究。2013年,制定了《全国干热岩勘查与开发示范实施方案》,计划2030年前后实现干热岩地热发电的商业化运营。

  发电是主要利用途径

  从干热岩利用情况来看,除具有水热型地热资源的用途,如用于建筑物取暖、制冷外,发电是其目前主要的利用方式。

  干热岩发电也被称为增强型地热系统(EGS),原理类似于稠油开采中的蒸汽吞吐过程。首先要在干热岩体上钻一口注入井,通过该井注入冷水,经过压裂后冷水全面渗入到干热岩体中;然后在干热岩体上钻数口生产井,将高温蒸汽从生产井中采出,经过处理后,输送至附近电厂,利用高温蒸汽驱动发电机发电。利用后的温水又通过注入井回灌到干热岩中,从而达到循环利用的目的。

  从干热岩发电过程可以看出,其不仅有零排放的优点,而且连续性能好、不受季节制约和利用率高。

  多种制约因素

  其实,中国在利用浅层地热资源发电方面早已走在世界前列,上世纪70年代,就投资开发了7个中低温地热电站,包括发电量居世界第18位的西藏羊八井电站。江西宜春县温汤镇发电能力达100千瓦的地热发电站,地热温度仅67摄氏度,是世界上温度最低的地热发电站。因此,从技术层面讲,中国在低温地热发电领域并不落后。

  但中国在深层干热岩利用开发领域却进展缓慢。首先,相对其他形式的新能源,干热岩开发利用成本高,这是制约发展的根本因素。目前包括风能、太阳能、常规地热能的利用,大部分企业已能实现持续运营。其次,干热岩开发需要大量水源,因此只有干热岩资源和水资源都丰富的地区才适合大规模开发。再次,干热岩开发有许多技术难题。

  需统筹各方力量

  干热岩与可燃冰等新兴能源一样,虽然具有资源丰富、低碳排放等优势,但由于研究起步较晚,缺乏成熟的经验借鉴,尤其在当前低油价环境下,经济效益劣势明显,各方参与的积极性不高。但随着技术进步,不排除未来出现类似页岩油气革命的景象。

  从政府角度看,应对干热岩开发利用给予更大支持。出台优惠政策,如在矿权使用、土地利用、设备采购、水资源利用、发电价格等方面给予一定的优惠和补助。通过政府规划,积极推动干热岩综合利用示范区的建设,开展综合利用试验。吸引社会力量参与干热岩资源评价,明确资源分布与储存条件,圈定更经济的优先开发区。将干热岩开发利用项目列入国家重大专项规划中,并推动企业科研机构利用已有资源建国家实验室,为深化基础研究提供平台。

  中国油企应充分利用近两年在页岩油气开发中积累的经验,通过提升勘探开发技术水平,推动干热岩的开发利用。加强基础理论和关键技术研究,通过参股等方式与发电企业合作,充分发挥双方优势。

[责任编辑:吴劲珉]
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