“熱”力十足促轉型

經(jīng)過(guò)近一個(gè)多月調試和試運行，最近，華能集團清潔能源技術(shù)研究院有限公司德州地熱能清潔供暖示范工程正式啟動(dòng)供暖。無(wú)獨有偶，剛剛過(guò)去的1個(gè)月里，中國石油先后在雄安新區、唐山、德州等地新投產(chǎn)了6個(gè)地熱清潔供暖項目，新增供暖面積900多萬(wàn)平方米，為城市用能低碳化提供了新選擇。

　　與風(fēng)能、太陽(yáng)能相比，地熱曾是可再生能源家族中的“冷門(mén)”，然而隨著(zhù)我國雙碳目標的提出，近年來(lái)地熱也逐漸“火”起來(lái)。2020年中國地熱直接利用裝機容量達40.6吉瓦，占全球38%，連續多年居世界首位。其中，地熱供暖裝機容量7吉瓦，地熱熱泵裝機容量26.5吉瓦。

　　“地熱能穩定可靠，不受天氣、季節、氣候和晝夜變化等影響，是唯一可以直接用作電-熱-冷基礎負荷的可再生清潔能源，而且地熱資源儲量巨大、分布廣泛?！敝袊茖W(xué)院廣州能源研究所（下稱(chēng)廣州能源所）先進(jìn)能源系統研究室主任蔣方明對中國知識產(chǎn)權報記者表示，在中國能源轉型的征程中，地熱能的開(kāi)發(fā)利用顯現出獨特優(yōu)勢和巨大潛力。

　　地熱供暖溫暖千家萬(wàn)戶(hù)

　　為落實(shí)雙碳目標，今年10月，國務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達峰行動(dòng)方案》提出，探索深化地熱能以及波浪能、潮流能、溫差能等海洋新能源開(kāi)發(fā)利用。今年9月，國家發(fā)展改革委等八部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)地熱能開(kāi)發(fā)利用的若干意見(jiàn)》（下稱(chēng)《意見(jiàn)》）提出，到2025年，各地基本建立起完善規范的地熱能開(kāi)發(fā)利用管理流程，全國地熱能開(kāi)發(fā)利用信息統計和監測體系基本完善；提出地熱能供暖（制冷）面積比2020年增加50%。

　　位于山東省德州市陵城區的地熱能供暖項目，是華能集團首個(gè)自主設計建設的地熱能供暖工程。該工程于2021年6月啟動(dòng)了地熱井鉆探，出水溫度為53℃，供暖面積達到7.1萬(wàn)平方米。據估算，該項目運行每年可節約標準煤1536噸，減排二氧化碳3829噸。

　　“得益于多項重大技術(shù)突破，該項目的供熱站房采用自動(dòng)化運行和模塊化設計，為華能集團探索清潔低碳供熱提供了新途徑?！比A能集團知識產(chǎn)權中心副主任王曉龍對記者表示，近年來(lái)華能集團清潔能源技術(shù)研究院有限公司在地熱能等新能源領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，僅在地熱能方面就提交了“一種壓裂回灌一體化地熱采灌系統及方法”“一種地熱能等多能源綜合利用系統及方法”“一種水壓式地熱采灌模擬裝置及方法”等多件發(fā)明專(zhuān)利申請。

　　數據顯示，我國水熱型地熱資源年可采量約為19億噸標準煤，相當于2020年全年能源消耗總量的40%；我國大陸地下3千米至10千米范圍內干熱巖資源折合856萬(wàn)億噸標準煤，即使可采量?jì)H為2%，也可以滿(mǎn)足我國約3500年的用能需求。然而，很長(cháng)時(shí)間以來(lái)我國的地熱開(kāi)發(fā)受限于“取水用熱”的直接利用模式，仍以淺層低品位地熱資源開(kāi)發(fā)為主，對中深層高品位地熱資源的開(kāi)發(fā)嚴重滯后，而中深層地熱資源占地熱資源總儲量的90%以上。

　　為破解地熱能利用的技術(shù)難題，包括廣州能源所在內的科研院所和企業(yè)進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)。2017年，廣州能源所蔣方明團隊獨辟蹊徑，創(chuàng )新性提出了中深層地熱超長(cháng)重力熱管取熱技術(shù)，并取得了階段性成果?！盁峁苋嵯到y相當于在地下建設了一個(gè)‘超級鍋爐’，鍋爐的‘燃料’即地熱儲池中的熱能，鍋爐產(chǎn)生的蒸氣通過(guò)熱管管體自發(fā)地流向地面，蒸氣凝結所釋放的熱能用于發(fā)電、供暖（制冷）等。該系統在國內外提交了近10件專(zhuān)利申請，其中獲得授權的中國專(zhuān)利3件、國外專(zhuān)利1件?！笔Y方明表示，目前，團隊已運用相關(guān)知識產(chǎn)權，聯(lián)合河北省煤田地質(zhì)局在河北省唐山市樂(lè )亭縣馬頭營(yíng)鎮一口干熱巖地熱深井內完成3000米長(cháng)的熱管安裝和取熱實(shí)驗，地面獲得了溫度最高達90℃的飽和水蒸氣，在全球范圍內首次實(shí)現了干熱巖熱能的超長(cháng)重力熱管開(kāi)采。

　　地熱發(fā)電點(diǎn)亮萬(wàn)家燈火

　　隨著(zhù)為推動(dòng)雙碳目標實(shí)現的政策不斷落地，地熱發(fā)電也成為社會(huì )關(guān)注的熱點(diǎn)。

　　“與我國地熱供暖（制冷）長(cháng)期處于世界首位不同，我國地熱發(fā)電經(jīng)過(guò)上世紀70、80年代的建設熱潮后，便長(cháng)期停滯不前?！睆V州能源所地熱能研究室主任龔宇烈介紹，近年來(lái)，隨著(zhù)國家相關(guān)政策發(fā)布，我國地熱發(fā)電在長(cháng)期停滯后逐漸蘇醒。2018年10月，羊易地熱電廠(chǎng)計劃的32兆瓦發(fā)電工程一期建設1臺16兆瓦奧瑪特ORC地熱發(fā)電機組實(shí)現并網(wǎng)發(fā)電，這是我國地熱發(fā)電史上繼廣東豐順地熱電站和西藏羊八井地熱電站建成之后又一具有里程碑意義的事件。

　　《意見(jiàn)》提出，到2025年，在資源條件好的地區建設一批地熱能發(fā)電示范項目，全國地熱能發(fā)電裝機容量比2020年翻一番；到2035年，地熱能供暖（制冷）面積及地熱能發(fā)電裝機容量力爭比2025年翻一番。

　　自2003年至今，龔宇烈圍繞地熱能利用技術(shù)、熱泵制冷技術(shù)以及建筑節能技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，2014年研發(fā)出國內首套低溫熱源熱泵蒸汽機組，制取蒸汽溫度高達120℃，實(shí)現高溫熱泵技術(shù)的新突破龔宇烈將20多件專(zhuān)利運用在相關(guān)領(lǐng)域，首次在南方地區建成地熱資源綜合梯級利用示范系統，實(shí)現地熱資源利用率由25%提升至80%，被國內同行稱(chēng)為“豐順模式”。

　　中國地質(zhì)調查局調查結果顯示，我國336個(gè)地級以上城市規劃區范圍內淺層地熱能年可采資源量折合7億噸標準煤，水熱型地熱能年可采資源量折合18.65億噸標準煤。盡管我國擁有豐富的地熱資源，但地熱發(fā)電仍然面臨一些技術(shù)問(wèn)題，例如高溫地熱勘探和鉆井技術(shù)亟需突破、地熱水腐蝕結垢問(wèn)題有待解決、中低溫地熱發(fā)電技術(shù)與裝備缺乏、增強型地熱系統（EGS）技術(shù)基礎研究不足等。

　　有鑒于此，“在技術(shù)研發(fā)上，我們重點(diǎn)突破地熱發(fā)電系統新型動(dòng)力循環(huán)、超高溫熱泵技術(shù)以及可消納不穩定能源的儲能式地熱供暖梯級利用技術(shù)等?！饼徲盍冶硎?，研發(fā)團隊目前正在面向中高溫地熱資源開(kāi)展新型地熱發(fā)電技術(shù)研究，未來(lái)5年的目標是完成國際首套兆瓦級發(fā)電設備研發(fā)和示范工程建設。同時(shí)，面向粵港澳大灣區能源轉型，進(jìn)一步優(yōu)化中低溫地熱發(fā)電及冷熱聯(lián)供成套設備及工藝技術(shù)，將“豐順模式”復制推廣應用。預計相關(guān)項目實(shí)施后，將形成區域分布式能源供應，提供1兆瓦電力輸出和滿(mǎn)足2萬(wàn)平方米的建筑冷熱需求，每年節約標準煤3200噸以上，每年減少二氧化碳排放7900噸以上。

　　中國工程院院士、中國石化集團有限公司總經(jīng)理馬永生表示，我國正在積極研究促進(jìn)地熱能開(kāi)發(fā)利用的具體措施，加快營(yíng)造有利于地熱能開(kāi)發(fā)利用的政策環(huán)境，我國地熱發(fā)展將迎來(lái)一個(gè)黃金時(shí)期，全球地熱合作也將迎來(lái)新的重要機遇。