對我國開展高溫巖體地熱能利用的設想和建議

  我國于2005年制定了《中華人民共和國可再生能源法》，并于2006年１月１日開始實施。這是我國可再生能源領域的一件大事，也是我們研究、推動高溫巖體地熱能利用事業要遵循的法律依據。

 

  《可再生能源法》立法的基本思路是建立總量目標，保障足夠的市場規模，以規模化帶動市場化，促進技術進步和成本下降；以技術進步和成本下降，提高經濟性和競爭力，進而實現可再生能源技術的規模化和商業化發展。

 

  由于開發利用可再生能源是一項長期的任務，許多可再生能源技術尚在發展之中，市場競爭力還不強，必須通過政府推動和市場引導相結合的方式促進其發展。

 

  因此，立法中體現了四個原則，即：國家責任和全民義務相結合的原則；政府推動和市場引導相結合的原則；現實需求和長遠發展相結合的原則；國內實踐和國際經驗相結合的原則。這些政策原則與指導思想，對指導高溫巖體地熱能利用技術的開發，使其逐步走上商業化、市場化的健康發展之路，同樣是有針對性和重要指導意義的。

 

  參照國外的做法，設想此項研究、開發與推廣大體分三個階段進行。

 

  熱普查計劃，勘查高溫巖體地熱能資源的分布。由中國科協牽頭在中國地熱學會下組成包括石油、地質、電力機械等行業在內的跨行業高溫巖體地熱能利用協會，組織研討論壇，更廣泛地動員社會力量參與。

  第一階段，為試驗階段，用3～5年時間。

 

  （1）進行地質研究、鉆井、井下作業，造成較理想的地下換熱構造，完成水力循環試驗；首先鉆一口深4000～5000ｍ的井，壓裂作業后，作為注入井；根據地下裂縫體系幾何形狀，再鉆兩口生產井，進行水力循環試驗。

 

  （2）與此同時，進行混合介質二元循環發電裝置的研究、開發、制造、安裝、運行試驗。然后根據高溫巖體地熱儲層水力循環試驗的結果，設計、制造深層地熱發電裝置（兆瓦級），并安裝、運行，取得機組和儲層長期運行的經驗。

 

  （3）進行全國高溫巖體地熱資源調查和評估。

 

  第二階段，工業化試驗和初步推廣階段，也用3～5年時間。

 

  （1）擴大高溫巖體地熱儲層規模，鉆更多的深井，使裝置單套規模達到10ＭＷ級；發電站規模達到50～100ＭＷ級。

 

  （2）在前一階段若干先導試驗的基礎上，擴大試驗范圍。

 

  （3）規劃全國高溫巖體地熱能發電項目。

 

  第三階段：工業化階段，3～5年的時間。

 

  （1）單機規模達到百兆瓦級，發電站規模達到千兆瓦級。

 

  （2）實施全國高溫巖體地熱能發電計劃，在東部缺電地區大力推廣這一技術。

 

  為此，提出以下一些初步建議：

 

  （1）高溫巖體地熱能是可再生能源中具有獨特優勢的能源，它具有零排放、無污染的特點，可以作為電網的基本負荷，長時期運轉。這項技術涉及相關學科有地熱地質、環境地質、水文地質、地球物理、石油地質、石油工程、熱物理、熱儲工程、電力工程、技術經濟學、自動化控制、網絡及現代管理等，它是上述學科成果應用的高度集成。為求得其發展，既要有政府機構監管、協調和規劃，又要有全國性的研究機構和基地，并有眾多企業、學術團體和社團組織參加，如中國能源研究會地熱專業委員會、中國可再生學會等，形成廣泛的基礎。建議由國家發改委指定有關部門，制定中長期的高溫巖體熱能利用規劃，按規劃的總任務由國家科技部門組織三個方面的研究：由石油部門結合油氣勘探，進行高溫巖體地熱儲層系統的研究與開發試驗；由電力部門、汽輪機制造研究部門聯合開發二元混合工質的發電裝置；由國土資源部門，結合全國地熱普查計劃，勘查高溫巖體地熱能資源的分布。由中國科協牽頭在中國地熱學會下組成包括石油、地質、電力機械等行業在內的跨行業高溫巖體地熱能利用協會，組織研討論壇，更廣泛地動員社會力量參與。

 

  （2）比較現實的做法是：依托各油氣田開展高溫巖體地熱能的調查和試驗。各油氣田在勘探開發油氣資源的同時向高溫巖體地熱延伸，應該說有很多有利條件的，既有利于充分利用石油行業的技術資源，也有利于油田、油區、企業、社會的持續穩定發展。根據國外資料和我國的實際情況，實施中可以是油公司作為作業者，也可以是油公司作為投資者。溫家寶總理去年在大慶視察時指出要加強深部天然氣的勘探，這個方向和我們提到的利用地層深部熱能的問題可以統一起來，向4000m 以下進軍，找到天然氣就是氣田，找不到氣就可以利用深部巖體的熱能形成“熱田”。

 

  （3）國家制定相應的技術政策與鼓勵措施。

 

  深部地層的勘探和鉆井，投資力度較大。油氣資源勘探和深層地熱開發極為相似，但地熱又有特殊要求，加強深部天然氣勘探是國家的重點，鉆油氣井有可能兼顧到地熱勘探。建議從現在開始作為一項技術政策，做出相應規定，在鉆油氣井時盡量兼顧地熱開發的要求，即在鉆完油氣目的層固井后加深一段裸眼，為地熱勘探提供試驗條件。

 

  項可再生能源的開發中來，并實行地熱勘探許可證（Geothermal Exploration License-GEL）制度，從一開始就進行有序的管理。

 

  各種溫度的地熱能都是大自然的寶藏，都可以加以利用（圖19）。高溫巖體地熱能開發利用是一項龐雜的系統工程。由于地層深部熱能的普遍存在，使我們有充分的理由利用它來應對當前面臨的能源需求的挑戰、能源安全的挑戰、環境保護的挑戰。

 

  努力提高熱電轉換利用效率是這項技術成敗的關鍵之一。在現有的循環條件下熱能轉換為電能的效率比較低，熱、電比例有的是7∶1，有的是10∶1。對熱能的利用不能是粗放式的，應當有較高的利用率，必須采用梯級利用方式。可以根據不同地區、不同季節對供熱、制冷的需求大力擴大使用范圍。經過充分利用后，即使達到低溫熱源，還應發展利用這種低溫熱源的熱泵用于空調，或用在種植業的各個方面，真正做到熱、電、汽聯合循環的梯級利用，爭取獲得較高的效率，設想的目標是把熱利用率提高到60% 以上。

 

  總之，我們要有所作為，應和兄弟行業攜起手來去創造高溫巖體地熱能利用的輝煌未來，在貫徹國家能源發展戰略部署中，讓高溫巖體地熱能以及其他可再生能源與化石能源一道，共同為國家的能源安全譜就一首和諧發展的交響樂章。

 

  古人云：“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行” 。我們收集匯總各方面的資料，形成這篇文章，還總是“紙上”的東西，熱切盼望能有嘗試實踐的機會。