進(jìn)入冬季,云南騰沖的天氣逐漸變涼。一場雨過后,最低氣溫已不足10攝氏度。
但在當(dāng)?shù)責(zé)岷oL(fēng)景區(qū)內(nèi),一口直徑3米的“大鍋”正在晝夜不息地翻滾沸騰?!板仭敝惺菑臄?shù)千米深地下一路沖出地表的溫泉水,溫度高達(dá)97攝氏度,還沒靠近就能聞到淡淡的硫磺味。這口鍋被形象地稱為“熱海大滾鍋”。
這樣的地?zé)釡厝谠颇闲橇_棋布,每年吸引眾多游客慕名前來體驗(yàn)。但在從事地?zé)崮荛_發(fā)研究多年的專家們看來,如此優(yōu)質(zhì)的地?zé)豳Y源,如果僅停留在溫泉開發(fā),實(shí)在可惜。
溫泉只是地?zé)崮鼙姸嗬梅绞街弧N覈責(zé)豳Y源豐富,地?zé)崮苤苯永靡?guī)模連續(xù)多年位居世界第一,是無可爭議的地?zé)岽髧?/p>
20世紀(jì)70年代,我國開始對地?zé)崮苓M(jìn)行規(guī)?;茫欢认破稹暗?zé)釙?zhàn)”。但受當(dāng)時技術(shù)條件限制,地?zé)岙a(chǎn)業(yè)沒能進(jìn)一步發(fā)展壯大。
近年來,隨著技術(shù)的不斷突破,以及“雙碳”目標(biāo)的提出,人們再次將目光投向作為清潔能源之一的地?zé)崮堋?/p>
但在沉寂數(shù)十年后,高價值利用占比低、商業(yè)模式不成熟、管理機(jī)制待完善等問題,正困擾著我國地?zé)岙a(chǎn)業(yè)。如何讓地?zé)岙a(chǎn)業(yè)“沸騰”,有待各方共同探索。
我國地?zé)崮苤苯永靡?guī)模全球最大
地?zé)崮苁堑厍騼?nèi)部以熱的形式蘊(yùn)藏的能量,其主要來源是地球的熔融巖漿和內(nèi)部放射性物質(zhì)衰變。由于地球內(nèi)部一直在不停地釋放熱量,因此,地?zé)崮苋≈槐M用之不竭,是可循環(huán)利用的清潔能源,被列為五大非碳基能源之一。
地?zé)豳Y源種類繁多。按照不同的地質(zhì)構(gòu)造特征、熱流體傳輸方式、溫度范圍等,我國地?zé)豳Y源大致可分為淺層地?zé)豳Y源、水熱型地?zé)豳Y源和干熱巖資源等。分布區(qū)域最淺的僅位于地表下數(shù)米,最深的則達(dá)地下數(shù)千米。
與化石能源儲量相對匱乏不同,我國可以算得上是地?zé)豳Y源“富國”。2017年,原國土資源部中國地質(zhì)調(diào)查局組織對我國地?zé)豳Y源摸底調(diào)查結(jié)果顯示,我國開采利用規(guī)模最大的水熱型地?zé)豳Y源儲量十分豐富,總量折合標(biāo)準(zhǔn)煤約12500億噸,其中每年可開采量折合標(biāo)準(zhǔn)煤達(dá)18.65億噸,是2022年全國能源消費(fèi)總量的34%。對于開采難度較大、目前暫不具備大規(guī)模開采條件的干熱巖資源,其資源儲量更是高達(dá)856萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,潛力巨大,被認(rèn)為是未來的戰(zhàn)略資源。
地?zé)崮艿拈_發(fā)利用大致可分為直接利用和地?zé)岚l(fā)電兩種。對于淺層地?zé)豳Y源,以及中低溫的水熱型地?zé)豳Y源,通常以直接利用為主,如地源熱泵、地?zé)峁┡?、溫泉康養(yǎng)等。對于高溫水熱型地?zé)豳Y源,地?zé)岚l(fā)電則是價值更高的利用方式。
無論是直接利用還是地?zé)岚l(fā)電,對于水熱型地?zé)豳Y源,其利用技術(shù)的核心都是“取熱不耗水”,即從開采井中將蘊(yùn)含熱量的地?zé)崴槿〕鰜?,利用換熱器吸收水中的熱量,隨后再將失去熱量的冷水通過回灌井重新注回取水層。經(jīng)過一段時間,地下熱源會將冷水重新加熱,等待再次開采。整個過程中,地下熱源就像一臺鍋爐,通過不斷加熱地下水,實(shí)現(xiàn)地?zé)崮艿难h(huán)利用。這種地?zé)豳Y源開采方式要求必須對抽取的地?zé)崴M(jìn)行100%回灌,以實(shí)現(xiàn)“采灌平衡”,保證地?zé)豳Y源可持續(xù)利用。此外,還有部分地?zé)岚l(fā)電技術(shù)直接利用地?zé)嵴羝M(jìn)行發(fā)電,對地下水的抽取量更低,近乎為零。
根據(jù)世界地?zé)岽髸慕y(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,截至2020年底,我國地?zé)嶂苯永醚b機(jī)容量達(dá)40.6吉瓦,占全球38%,連續(xù)多年位居世界首位。其中,地?zé)釤岜醚b機(jī)容量26.5吉瓦;地?zé)峁┡b機(jī)容量7.0吉瓦,相比2015年增長138%,是所有直接利用方式中增長最快的。到2021年底,我國地?zé)峁┡ㄖ评洌┠芰σ堰_(dá)13.3億平方米。
雄安新區(qū)正位于我國三大地?zé)釒е坏娜A北地?zé)釒?nèi)。區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源豐富,地?zé)峁┡鸩皆?、發(fā)展迅速,成為當(dāng)?shù)氐闹饕┡绞?。在雄安的冬季,看不到高聳的煙囪“吞云吐霧”,只有地下源源不斷的熱量溫暖千家萬戶。
早在2009年,當(dāng)時的河北雄縣便與中國石化合作開發(fā)當(dāng)?shù)氐責(zé)豳Y源。到雄安新區(qū)設(shè)立前,雄縣縣內(nèi)已擁有地?zé)峋?7口(包括回灌井29口),換熱站35座,建成供暖能力450萬平方米,城區(qū)95%以上的建筑實(shí)現(xiàn)地?zé)峁┡?,基本?shí)現(xiàn)了城區(qū)地?zé)峒泄┡采w。而在雄安新區(qū)設(shè)立后,截至2023年底,雄安三縣共建成以地?zé)釣橹鞯那鍧嵐┡瘬Q熱站超百座,敷設(shè)供熱管網(wǎng)約550公里,供暖面積超700萬平方米。
今年入冬以來,雄安新區(qū)室外最低氣溫已降至零下,但在雄安新區(qū)鑫城小區(qū),室內(nèi)溫度達(dá)到20攝氏度。走進(jìn)位于該小區(qū)內(nèi)的中國石化綠源公司人才家園換熱站,記者看到,粗壯的銀色管道布滿房間,廠房內(nèi)整潔、安靜。工作人員告訴記者,供暖季到來后,來自地下深處、蘊(yùn)含熱量的水會被抽取上來,在這里進(jìn)行熱量交換,加熱供暖水。隨后水循環(huán)系統(tǒng)將被加熱的供暖水通過管道送入千家萬戶。這也是全國首批通過行業(yè)權(quán)威機(jī)構(gòu)正式認(rèn)證的地?zé)崮荛_發(fā)利用標(biāo)準(zhǔn)化示范項(xiàng)目。目前,該換熱站每個供暖季可為人才家園社區(qū)50.8萬平方米范圍提供供暖服務(wù),地?zé)嵛菜畬?shí)現(xiàn)100%回灌。
地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量跌至世界第19位
作為清潔能源之一,地?zé)崮艹酥苯永?,在發(fā)電方面也同樣獨(dú)具優(yōu)勢,被認(rèn)為是更具價值的利用方式。
“我們都說發(fā)電的本質(zhì)是‘燒開水’,地?zé)岚l(fā)電不需要我們自己把水燒開,抽上來的直接就是高溫水。”香港中文大學(xué)(深圳)城市地下空間及能源研究院、地?zé)崮芸茖W(xué)技術(shù)(大理)研究院院長張大偉向記者介紹,通常90攝氏度以上的地?zé)崴憧捎糜诎l(fā)電,溫度越高,發(fā)電效率越高。
地?zé)岚l(fā)電最大的優(yōu)勢是穩(wěn)定。相比風(fēng)力、水力、光伏等“看天吃飯”的清潔能源,地?zé)岚l(fā)電受天氣影響極小,穩(wěn)定性甚至可以媲美火力發(fā)電。
羊易地?zé)岚l(fā)電站是我國海拔最高、技術(shù)最先進(jìn)的地?zé)犭娬?,裝機(jī)容量16兆瓦。在全年8760小時中,羊易電站能夠穩(wěn)定發(fā)電8732小時,每年只需數(shù)小時的停電檢修時間。相比之下,我國2022年風(fēng)力發(fā)電年均利用時間為2259小時,光伏發(fā)電為1202小時,即使是利用時間相對較長的水力發(fā)電,也僅在3500小時左右。因此,地?zé)岚l(fā)電的年均利用時長是水電、風(fēng)電、光伏的2—7倍,這意味著同等裝機(jī)容量的機(jī)組,地?zé)岚l(fā)電可以產(chǎn)生更多電量。
穩(wěn)定性不僅能夠提升電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益,在清潔能源發(fā)電占比逐漸提升、電力系統(tǒng)所面臨的不穩(wěn)定性挑戰(zhàn)逐漸增大時,地?zé)岚l(fā)電憑借超強(qiáng)的穩(wěn)定性可有效應(yīng)對新能源發(fā)電占比增加對電力系統(tǒng)帶來的波動風(fēng)險,有望在多能互補(bǔ)的新型能源體系建設(shè)中發(fā)揮重要作用。此外,地?zé)岚l(fā)電占地面積小、部署靈活、對生態(tài)環(huán)境影響較小等優(yōu)勢也讓其備受青睞。
雖然地?zé)岚l(fā)電優(yōu)勢明顯,但一個令人尷尬的現(xiàn)實(shí)是,我國地?zé)岚l(fā)電的建設(shè)規(guī)模卻落后于世界上很多國家。截至2022年底,全球地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)量約1.6萬兆瓦,我國地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)量僅為50多兆瓦,占全球總裝機(jī)量的0.3%?!斑€在運(yùn)行的可能只有20多兆瓦?!睆埓髠ケ硎?,從地?zé)岚l(fā)電的裝機(jī)容量看,我國已經(jīng)由20世紀(jì)70年代末的全球第8,下降到了目前的第19位。
我國曾是世界上第8個掌握地?zé)岚l(fā)電技術(shù)的國家。20世紀(jì)70年代,時任地質(zhì)部部長李四光看好地?zé)崮馨l(fā)展?jié)摿?,在全國掀起了一場“地?zé)釙?zhàn)”。1970年,我國在廣東豐順建立了第一座試驗(yàn)地?zé)岚l(fā)電站。隨后,江西宜春、河北懷來、湖南寧鄉(xiāng)等地都建起了地?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目。其中,1977年投產(chǎn)的西藏羊八井高溫地?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目是我國地?zé)岚l(fā)展史上濃墨重彩的一筆。羊八井井口噴出的地?zé)崴?,溫度最高可達(dá)172攝氏度。該地?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目的發(fā)電量,曾占拉薩電網(wǎng)全年供電量的40%,冬季超過60%,為拉薩市發(fā)展提供了重要能源保障。
但受限于當(dāng)時的技術(shù)條件,我國能動用的地?zé)豳Y源并不多,開采成本居高不下。最終,這場“地?zé)釙?zhàn)”逐漸沉寂,沒能取得持續(xù)發(fā)展。
從1977年羊八井電站投產(chǎn),到2018年羊易電站建設(shè),中間40余年間,我國再沒有大規(guī)模地?zé)岚l(fā)電站項(xiàng)目上馬。截至2020年,國內(nèi)在運(yùn)行的地?zé)犭娬局皇?座。
凸顯地?zé)岚l(fā)電規(guī)模效應(yīng)需多管齊下
沉寂40余年的地?zé)岚l(fā)電,如今在“雙碳”目標(biāo)的召喚下,伴隨著開采技術(shù)的進(jìn)步,正重新得到青睞。但停滯數(shù)十年造成的空白,也讓其在今天的發(fā)展面臨諸多阻礙。
必須承認(rèn)的一點(diǎn)是,最適宜發(fā)電的水熱型高溫地?zé)豳Y源在我國地?zé)豳Y源總量中占比并不大。根據(jù)2017年的調(diào)查結(jié)果,我國水熱型高溫地?zé)豳Y源總量折合標(biāo)準(zhǔn)煤141億噸,每年可采量折合標(biāo)準(zhǔn)煤0.18億噸,發(fā)電潛力為846萬千瓦,僅占水熱型地?zé)豳Y源可開采總量的不到1%。
雖然占比不大,但面對846萬千瓦的開發(fā)潛力,目前僅數(shù)十兆瓦的裝機(jī)容量幾乎可以忽略不計。
造成這一尷尬局面的主要原因仍然是地?zé)岚l(fā)電居高不下的建設(shè)成本。地?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目建設(shè)成本主要集中在前期勘探鉆井環(huán)節(jié)。要開發(fā)利用地?zé)豳Y源,首先要摸清其具體分布情況,也就是哪里有熱,溫度有多高。
地?zé)岚l(fā)電依賴中高溫水熱型地?zé)豳Y源,其往往分布在地下數(shù)千米。如何精準(zhǔn)找到熱源并不是一件容易的事?!澳壳拔覈?zé)豳Y源的家底還沒有完全摸清,最新的調(diào)查數(shù)據(jù)也是2017年的,并且精度不高,還無法有效指導(dǎo)地?zé)豳Y源勘探?!睆埓髠ブ毖?,摸不清帶來的直接后果是“打不準(zhǔn)”。地?zé)徙@井就像開盲盒,“有沒有地?zé)崴?、有多少度的地?zé)崴?,這些都有很大不確定性。一口井打幾千米,沒有符合要求的水,這是常有的事”。
而一旦水溫?zé)o法達(dá)到發(fā)電要求,投入成本也將“打水漂”。加之目前我國探明的水熱型高溫地?zé)豳Y源主要分布于西南地區(qū),當(dāng)?shù)叵{能力有限,長距離運(yùn)輸會再次增加成本。這些因素都使得在目前電價水平下,地?zé)岚l(fā)電難以吸引市場更多投入,企業(yè)積極性不高。
建設(shè)規(guī)模小,致使行業(yè)無法形成規(guī)模效應(yīng),進(jìn)一步推升了地?zé)岚l(fā)電開發(fā)成本,陷入一種惡性循環(huán)。曾參與西藏羊八井和羊易電站建設(shè)的西藏地?zé)岙a(chǎn)業(yè)協(xié)會會長王善民告訴記者,國內(nèi)的地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)規(guī)模至少要達(dá)到200兆瓦,才能實(shí)現(xiàn)規(guī)?;?,與燃煤火電的標(biāo)桿電價持平,實(shí)現(xiàn)平價上網(wǎng)。但目前建設(shè)規(guī)模距離這個目標(biāo)相去甚遠(yuǎn),規(guī)模化效應(yīng)遲遲未能形成。
除了前期建設(shè)成本居高不下,目前關(guān)于地?zé)豳Y源利用尤其是地?zé)岚l(fā)電的相關(guān)法規(guī)政策也有待進(jìn)一步明確。2020年新出臺的資源稅法將地?zé)崃袨槟茉吹V產(chǎn),要求按原礦1%—20%或每立方米1—30元的稅率標(biāo)準(zhǔn)征稅。這意味著像羊易地?zé)岚l(fā)電站這樣年地?zé)崃黧w循環(huán)量547萬立方米的地?zé)豳Y源,需要繳納至少547萬元的資源稅。
有業(yè)內(nèi)人士曾指出,“對地?zé)崮苷魇召Y源稅并不是征稅多少的問題,而是合理與否的問題。資源稅法規(guī)定對煤炭、石油、天然氣征收資源稅,是因?yàn)榛茉词遣豢稍偕Y源。而地?zé)崮苁强稍偕茉促Y源,且用于供暖和發(fā)電用途本質(zhì)上只用熱未用水,并不符合從量計征的條件?!敝袊茖W(xué)院院士、中國地源熱泵產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟名譽(yù)理事長汪集暘此前在接受媒體采訪時同樣指出,“實(shí)際上,地?zé)嵊糜诠┡瘯r,在100%同層回灌的前提下,地?zé)崴畠H作為能量載體,回灌后并不存在水的消耗問題?,F(xiàn)行可再生能源法已經(jīng)明確將地?zé)崮芗{為可再生能源資源,對其征稅是不合理的?!?/p>
探索梯級利用新模式攤薄開發(fā)成本
雖然仍面臨不少發(fā)展瓶頸,但地?zé)岚l(fā)電并非沒有機(jī)會。張大偉介紹,在地?zé)岚l(fā)電已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化發(fā)展的冰島,其成本已降低到約0.2元/度。從長遠(yuǎn)角度看,地?zé)岚l(fā)電在經(jīng)濟(jì)上是可行的。
電價補(bǔ)貼被視為是擴(kuò)大地?zé)岚l(fā)電開發(fā)規(guī)模,從而降低成本,打破發(fā)展惡性循環(huán)的有效手段?!暗?zé)岚l(fā)電前期,需要采取風(fēng)電和光伏類似的電價補(bǔ)貼。等發(fā)展到規(guī)?;?,成本就有可能降下來?!蓖跎泼衽e例介紹,目前補(bǔ)貼后的羊八井電站含稅上網(wǎng)電價為0.9元/度,并且已經(jīng)納入全國可再生能源電價附加分?jǐn)傢?xiàng)目,經(jīng)濟(jì)效益較好。但由于我國地?zé)犭妰r補(bǔ)貼政策為一站一議,缺乏全國統(tǒng)一補(bǔ)貼政策,后續(xù)開發(fā)的地?zé)犭娬静灰欢軌驙幦〉窖a(bǔ)貼機(jī)會。2018年開發(fā)的羊易電站沒能爭取到地?zé)犭妰r補(bǔ)貼,目前上網(wǎng)電價為0.25元/度,虧損嚴(yán)重。業(yè)內(nèi)專家預(yù)估,地?zé)岚l(fā)電要想實(shí)現(xiàn)盈利,上網(wǎng)補(bǔ)貼電價建議在0.65—0.85元/度。“一旦有合理的電價補(bǔ)貼,政府引導(dǎo)、企業(yè)積極參與,我相信中國地?zé)岚l(fā)電很快就能建立起來?!敝袊こ淘涸菏亢卫^善認(rèn)為。
除了立竿見影的補(bǔ)貼手段,梯級利用也被認(rèn)為是能夠攤薄地?zé)衢_發(fā)成本的有效手段。地?zé)崽菁壚檬侵父鶕?jù)地?zé)崮艿牟煌瑴囟冗M(jìn)行逐級利用。一般情況下,高溫地?zé)崾紫扔糜诎l(fā)電,發(fā)電后產(chǎn)生的中低溫?zé)崮芸捎糜诠┡?、溫泉洗浴、養(yǎng)殖等。一次開發(fā),多次利用,將建設(shè)成本在延長的利用鏈中逐級消化。
大理彌渡縣建設(shè)有全國最大的單品櫻桃番茄無土栽培生產(chǎn)基地,其溫室大棚需要大量能源維持溫度?;亟ㄔO(shè)企業(yè)大理春沐源農(nóng)業(yè)科技公司負(fù)責(zé)人曲健很期待地?zé)崮芴菁壚瞄_發(fā):“地?zé)岚l(fā)電剩余的尾水可以為溫室大棚提供熱量,節(jié)約其他能源消耗?!睋?jù)曲健介紹,該公司溫室大棚每年約消費(fèi)天然氣100萬立方米,成本超過500萬元,占總成本的30%?!叭绻麑⑻烊粴馓鎿Q為地?zé)崮?,公司的能源消費(fèi)成本可以下降三分之一?!鼻”硎尽?/p>
2021年,國家能源局等8部門聯(lián)合發(fā)布關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的若干意見。意見提出,鼓勵地方建設(shè)地?zé)崮芨哔|(zhì)量發(fā)展示范區(qū)。鼓勵各地開展地?zé)崮芘c旅游業(yè)、種養(yǎng)殖業(yè)及工業(yè)等產(chǎn)業(yè)的綜合利用、地?zé)崮芴荽伍_發(fā)利用以及地?zé)崮荛_發(fā)運(yùn)營與數(shù)字化、智能化發(fā)展相結(jié)合,總結(jié)各地區(qū)可復(fù)制、效果好的地?zé)崮荛_發(fā)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),及時推廣典型案例。
在水熱型高溫地?zé)豳Y源豐富的云南大理,當(dāng)?shù)卣诓扇∫幌盗行袆?,推動地?zé)岚l(fā)電有序發(fā)展。大理州常務(wù)副州長李蘇表示,《大理州產(chǎn)業(yè)振興三年行動計劃(2022—2024年)》明確將地?zé)崮芰袨橹攸c(diǎn)發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)之一,探索地?zé)崮芸辈殚_發(fā)和綜合利用模式,建設(shè)大理國家級地?zé)崮芨哔|(zhì)量發(fā)展示范區(qū)。
大理州能源局局長彭建華介紹說,大理通過對彌渡、洱海兩個試點(diǎn)縣的地?zé)豳Y源勘探,初步優(yōu)選的區(qū)塊預(yù)計可以開發(fā)20—40兆瓦裝機(jī)的地?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目。彌渡小河淌水片區(qū)作為第一個試點(diǎn),以20兆瓦裝機(jī)發(fā)電為主開展梯級綜合利用,項(xiàng)目投資大約10億元,其中6億元用于發(fā)電項(xiàng)目,4億元用于綜合利用項(xiàng)目建設(shè)。
大理州相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)表示,地?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目單體的經(jīng)濟(jì)性很大程度上取決于國家電價扶持政策。如果國家出臺電價扶持政策,將有利于試點(diǎn)項(xiàng)目的順利推進(jìn)。除了前期資源勘查配套經(jīng)費(fèi)外,大理州也將對地?zé)峥蒲薪o予經(jīng)費(fèi)支持。下一步他們將研究出臺具體的稅費(fèi)減免政策。
轉(zhuǎn)自:科技日報
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