對我國開(kāi)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(kāi)始實(shí)施。這是我國可再生能源領(lǐng)域的一件大事，也是我們研究、推動(dòng)高溫巖體地熱能利用事業(yè)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(chǎng)規模，以規?；瘞?dòng)市場(chǎng)化，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步和成本下降；以技術(shù)進(jìn)步和成本下降，提高經(jīng)濟性和競爭力，進(jìn)而實(shí)現可再生能源技術(shù)的規?；蜕虡I(yè)化發(fā)展。

 

  由于開(kāi)發(fā)利用可再生能源是一項長(cháng)期的任務(wù)，許多可再生能源技術(shù)尚在發(fā)展之中，市場(chǎng)競爭力還不強，必須通過(guò)政府推動(dòng)和市場(chǎng)引導相結合的方式促進(jìn)其發(fā)展。

 

  因此，立法中體現了四個(gè)原則，即：國家責任和全民義務(wù)相結合的原則；政府推動(dòng)和市場(chǎng)引導相結合的原則；現實(shí)需求和長(cháng)遠發(fā)展相結合的原則；國內實(shí)踐和國際經(jīng)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(shù)的開(kāi)發(fā)，使其逐步走上商業(yè)化、市場(chǎng)化的健康發(fā)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(kāi)發(fā)與推廣大體分三個(gè)階段進(jìn)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(xié)牽頭在中國地熱學(xué)會(huì )下組成包括石油、地質(zhì)、電力機械等行業(yè)在內的跨行業(yè)高溫巖體地熱能利用協(xié)會(huì )，組織研討論壇，更廣泛地動(dòng)員社會(huì )力量參與。

  第一階段，為試驗階段，用3～5年時(shí)間。

 

  （1）進(jìn)行地質(zhì)研究、鉆井、井下作業(yè)，造成較理想的地下?lián)Q熱構造，完成水力循環(huán)試驗；首先鉆一口深4000～5000ｍ的井，壓裂作業(yè)后，作為注入井；根據地下裂縫體系幾何形狀，再鉆兩口生產(chǎn)井，進(jìn)行水力循環(huán)試驗。

 

  （2）與此同時(shí)，進(jìn)行混合介質(zhì)二元循環(huán)發(fā)電裝置的研究、開(kāi)發(fā)、制造、安裝、運行試驗。然后根據高溫巖體地熱儲層水力循環(huán)試驗的結果，設計、制造深層地熱發(fā)電裝置（兆瓦級），并安裝、運行，取得機組和儲層長(cháng)期運行的經(jīng)驗。

 

  （3）進(jìn)行全國高溫巖體地熱資源調查和評估。

 

  第二階段，工業(yè)化試驗和初步推廣階段，也用3～5年時(shí)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(fā)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(fā)電項目。

 

  第三階段：工業(yè)化階段，3～5年的時(shí)間。

 

  （1）單機規模達到百兆瓦級，發(fā)電站規模達到千兆瓦級。

 

  （2）實(shí)施全國高溫巖體地熱能發(fā)電計劃，在東部缺電地區大力推廣這一技術(shù)。

 

  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(yōu)勢的能源，它具有零排放、無(wú)污染的特點(diǎn)，可以作為電網(wǎng)的基本負荷，長(cháng)時(shí)期運轉。這項技術(shù)涉及相關(guān)學(xué)科有地熱地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、水文地質(zhì)、地球物理、石油地質(zhì)、石油工程、熱物理、熱儲工程、電力工程、技術(shù)經(jīng)濟學(xué)、自動(dòng)化控制、網(wǎng)絡(luò )及現代管理等，它是上述學(xué)科成果應用的高度集成。為求得其發(fā)展，既要有政府機構監管、協(xié)調和規劃，又要有全國性的研究機構和基地，并有眾多企業(yè)、學(xué)術(shù)團體和社團組織參加，如中國能源研究會(huì )地熱專(zhuān)業(yè)委員會(huì )、中國可再生學(xué)會(huì )等，形成廣泛的基礎。建議由國家發(fā)改委指定有關(guān)部門(mén)，制定中長(cháng)期的高溫巖體熱能利用規劃，按規劃的總任務(wù)由國家科技部門(mén)組織三個(gè)方面的研究：由石油部門(mén)結合油氣勘探，進(jìn)行高溫巖體地熱儲層系統的研究與開(kāi)發(fā)試驗；由電力部門(mén)、汽輪機制造研究部門(mén)聯(lián)合開(kāi)發(fā)二元混合工質(zhì)的發(fā)電裝置；由國土資源部門(mén)，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(xié)牽頭在中國地熱學(xué)會(huì )下組成包括石油、地質(zhì)、電力機械等行業(yè)在內的跨行業(yè)高溫巖體地熱能利用協(xié)會(huì )，組織研討論壇，更廣泛地動(dòng)員社會(huì )力量參與。

 

  （2）比較現實(shí)的做法是：依托各油氣田開(kāi)展高溫巖體地熱能的調查和試驗。各油氣田在勘探開(kāi)發(fā)油氣資源的同時(shí)向高溫巖體地熱延伸，應該說(shuō)有很多有利條件的，既有利于充分利用石油行業(yè)的技術(shù)資源，也有利于油田、油區、企業(yè)、社會(huì )的持續穩定發(fā)展。根據國外資料和我國的實(shí)際情況，實(shí)施中可以是油公司作為作業(yè)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(shí)指出要加強深部天然氣的勘探，這個(gè)方向和我們提到的利用地層深部熱能的問(wèn)題可以統一起來(lái)，向4000m 以下進(jìn)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(shù)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(kāi)發(fā)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(diǎn)，鉆油氣井有可能兼顧到地熱勘探。建議從現在開(kāi)始作為一項技術(shù)政策，做出相應規定，在鉆油氣井時(shí)盡量兼顧地熱開(kāi)發(fā)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(kāi)發(fā)中來(lái)，并實(shí)行地熱勘探許可證（Geothermal Exploration License-GEL）制度，從一開(kāi)始就進(jìn)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(kāi)發(fā)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(lái)應對當前面臨的能源需求的挑戰、能源安全的挑戰、環(huán)境保護的挑戰。

 

  努力提高熱電轉換利用效率是這項技術(shù)成敗的關(guān)鍵之一。在現有的循環(huán)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?？梢愿鶕煌貐^、不同季節對供熱、制冷的需求大力擴大使用范圍。經(jīng)過(guò)充分利用后，即使達到低溫熱源，還應發(fā)展利用這種低溫熱源的熱泵用于空調，或用在種植業(yè)的各個(gè)方面，真正做到熱、電、汽聯(lián)合循環(huán)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(yè)攜起手來(lái)去創(chuàng )造高溫巖體地熱能利用的輝煌未來(lái)，在貫徹國家能源發(fā)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(fā)展的交響樂(lè )章。

 

  古人云：“紙上得來(lái)終覺(jué)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(shí)踐的機會(huì )。