國外能源公司地熱能利用現狀以及對中國石化的啟示

  1 前言

 

  能源在國民經(jīng)濟中占有極其重要的戰略地位，目前全球能源消耗的74%均來(lái)自煤炭、石油、天然氣等傳統化石能源。2009 年，哥本哈根氣候變化會(huì )議提出了“低碳經(jīng)濟”，即以低能耗、低污染、低排放為基礎的經(jīng)濟模式。當前，發(fā)展低碳經(jīng)濟，倡導低碳消費已經(jīng)成為世界人民新的生活方式。

 

  地熱能作為一種無(wú)污染、可再生的清潔能源，具有穩定可靠、成本低廉、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到了越來(lái)越廣泛的利用，發(fā)展勢頭也大有追趕廣受歡迎的太陽(yáng)能和風(fēng)能之勢。地熱能的利用，直接減少了利用煤炭等常規能源所產(chǎn)生的廢氣、粉塵排放，凈化了大氣環(huán)境，同時(shí)也減少了燃煤所產(chǎn)生的廢渣，降低了垃圾的堆放量，其環(huán)境效益十分明顯，在一定程度上緩解了能源需求增長(cháng)與環(huán)境惡化日益嚴重的矛盾[1]。

 

  2 國外能源公司地熱能利用現狀

 

  為了緩解傳統化石能源對環(huán)境污染的壓力，各國政府紛紛出臺相關(guān)政策鼓勵地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在節能減排、可持續發(fā)展的國際大背景以及政府的支持和鼓勵下，自20 世紀初，國外能源公司紛紛將業(yè)務(wù)拓展到地熱開(kāi)發(fā)利用領(lǐng)域，并將地熱作為一個(gè)新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多年的不斷探索與發(fā)展，以冰島綠源公司(Geysir Green Energy)為代表的地熱供暖、以雪佛龍(Chevron)公司為代表的地熱發(fā)電、以殼牌(Shell)公司為代表的干熱巖發(fā)電在地熱能開(kāi)發(fā)利用上處于國際領(lǐng)先地位。

 

  2.1 冰島綠源公司

 

  冰島綠源公司是國際領(lǐng)先的地熱能開(kāi)發(fā)利用企業(yè)，擁有一流的地熱供暖技術(shù)和管理經(jīng)驗，多年來(lái)一直致力于地熱項目的勘探、開(kāi)發(fā)﹑建設和運營(yíng)，在地熱開(kāi)發(fā)利用的科學(xué)規劃、多井集輸、梯級利用、綜合利用、尾水凈化和采灌結合等方面形成了自身的技術(shù)體系。在地熱供暖業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展的基礎上，冰島綠源公司憑借其在地熱能開(kāi)發(fā)利用及投資方面的專(zhuān)業(yè)知識和經(jīng)驗，不斷延伸地熱能開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)業(yè)鏈，逐漸發(fā)展成為了一家綜合性的地熱能開(kāi)發(fā)利用公司，業(yè)務(wù)領(lǐng)域涵蓋地熱供暖、地熱鉆井、地熱發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)等。

 

  目前，冰島綠源公司旗下全資擁有冰島鉆井公司(Icelandic Drilling，100%)， 控股冰島地熱開(kāi)發(fā)公司(ENEX，持股73%)和EXORKA INTERNATIONAL( 持股66%)， 參股HITAVEITA SUDURNESJA( 持股32%)、WESTERN GEOPOWER( 持股25%) 和ENEXCHINA(持股33.3%)等專(zhuān)業(yè)化地熱公司。

 

  冰島鉆井公司是全球領(lǐng)先的專(zhuān)業(yè)地熱鉆井公司，擁有先進(jìn)的液壓鉆機(鉆井深度500～6000m)，配備有Derrick 泥漿凈化系統、現代化的高溫鉆井泥漿泵以及國際領(lǐng)先的設備控制系統，地熱鉆井業(yè)務(wù)遍及冰島、英國、愛(ài)爾蘭、葡萄牙、德國等國家，在全球范圍內累計鉆井超過(guò)1000 口； 冰島地熱開(kāi)發(fā)公司成立于1969 年，是冰島最大的能源和工程公司，業(yè)務(wù)涵蓋EPC 總承包、地熱學(xué)研究和咨詢(xún)、融資、資本經(jīng)營(yíng)和項目發(fā)展；EXORKA INTERNATIONAL是專(zhuān)門(mén)從事低溫地熱資源開(kāi)發(fā)的專(zhuān)業(yè)公司，擁有國際領(lǐng)先的低溫地熱發(fā)電技術(shù)。

 

  冰島綠源公司的地熱能利用業(yè)務(wù)遍及冰島、德國、中國、匈牙利、薩爾多瓦等國家，具有代表性的地熱能利用項目包括：

 

  ① 中國咸陽(yáng)地熱區域供熱項目[2]。ENEX 公司與中國石化集團新星石油有限責任公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)新星石油公司) 于2006 年組建了陜西綠源地熱能源開(kāi)發(fā)有限公司(新星石油公司占股51%， 冰島綠源公司占股49%)， 主要從事地熱資源綜合開(kāi)發(fā)利用和相關(guān)工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)設計。該公司位于咸陽(yáng)的地熱區域供熱項目的地熱利用溫度為90～110℃，一期工程于2006 年投產(chǎn)， 二期工程于2007 年投產(chǎn)，新增供熱面積60×104m2。預計到2015 年，該項目供熱面積將達到1500×104m2，供暖超過(guò)50 萬(wàn)人，從而成為世界最大的地熱區域供熱項目。

 

  ② 冰島Svartsengi 熱電聯(lián)產(chǎn)電廠(chǎng)[3，4]。Svartsengi電廠(chǎng)位于冰島Rekjanes 半島上的Grindavik 鎮附近，是全球首個(gè)地熱熱電聯(lián)產(chǎn)電廠(chǎng)。該項目共有8口地熱井，發(fā)電系統總裝機容量46MW(地熱蒸汽溫度158℃)，采用閃蒸+雙工質(zhì)發(fā)電工藝，主要包括2個(gè)閃蒸單元(flash unit，裝機容量30MW 和8MW)和1 個(gè)雙工質(zhì)單元(binary unit，裝機容量8MW)；供熱系統最大負荷150MW， 主要供暖對象為2 萬(wàn)人的區域供暖(溫度95～115℃)以及Blue Lagoon 酒店室外游泳池和水療設施(溫度20～80℃)。

 

  2.2 雪佛龍公司

 

  雪佛龍公司是全球最大的能源公司之一，也是世界上最大的地熱生產(chǎn)商。從上世紀60 年代開(kāi)始，雪佛龍公司便涉足地熱產(chǎn)業(yè)，并且將其地熱能利用的重點(diǎn)放在了地熱發(fā)電領(lǐng)域。憑借位于菲律賓群島的Tiwi 和Makiling-Banahaw(Mak-Ban) 兩大地熱項目的實(shí)施， 以及在印度尼西亞爪哇島上的Salak 和Darajat 區域的地熱商業(yè)生產(chǎn)，雪佛龍公司已經(jīng)成為全球地熱開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的領(lǐng)先者。目前，該公司擁有地熱發(fā)電運行容量1273MW，其中菲律賓的Mak-Ban地熱電站運行容量為409MW，Tiwi 電站運行容量為234MW； 印尼的Darajat 電站運行容量為255MW，Salak 電站運行容量為375MW。

 

  2.2.1 菲律賓Makiling-Banahaw(Mak-Ban)和Tiwi 地熱發(fā)電項目位于菲律賓的Mak-Ban 和Tiwi 兩大地熱發(fā)電項目均是從1979 年便開(kāi)始運行， 其中Mak-Ban 地熱項目共有72 口地熱井和16 口回灌井，總裝機容量458MW(運行容量409MW)，采用閃蒸+雙工質(zhì)發(fā)電工藝， 包括10 個(gè)閃蒸單元以及1 個(gè)雙工質(zhì)單元(15.7MW)。Tiwi 地熱項目共有38 口地熱井和21 口回灌井，總裝機容量289MW(運行容量234MW)，采用閃蒸發(fā)電工藝，全部6 個(gè)閃蒸單元中的4 個(gè)單元在2005 年進(jìn)行了整改。

 

  2.2.2 印尼Darajat 和Salak 地熱發(fā)電項目

 

  印尼Darajat 地區的地熱資源以蒸汽為主，最早從1994 年開(kāi)始開(kāi)發(fā)，雪佛龍公司于2006 年在此建立了Darajat 電站，項目總裝機容量為255MW(滿(mǎn)負荷運行)，采用閃蒸發(fā)電工藝。其中，一期2 個(gè)單元裝機容量分別為55MW 和90MW，2008 年二期新增1 個(gè)110MW 發(fā)電單元。Salak 地熱電站總裝機容量為375MW(滿(mǎn)負荷運行)，包括6 個(gè)發(fā)電單元。

 

  2.3 殼牌公司

 

  殼牌公司自1997 年發(fā)展地熱業(yè)務(wù)伊始， 其研究團隊便將研究重點(diǎn)放在了具有前瞻性的干熱巖發(fā)電及綜合利用技術(shù)上， 研究范圍涵蓋儲層建模、鉆井技術(shù)研究、短期或長(cháng)期的商業(yè)評估等，同時(shí)還在荷蘭阿姆斯特丹設有一個(gè)1300 人的新能源技術(shù)中心。殼牌具有代表性的地熱項目主要有薩爾瓦多Berlín干熱巖地熱發(fā)電廠(chǎng)和Soultz 干熱巖項目。

 

  2.3.1 薩爾瓦多Berlín 干熱巖地熱發(fā)電廠(chǎng)Berlín 地熱資源位于薩爾瓦多東部，自20 世紀60 年代開(kāi)始開(kāi)發(fā)。Berlín 干熱巖地熱電廠(chǎng)由殼牌公司建造， 目前由薩爾多瓦當地的LaGeo 公司運營(yíng)。

 

  該項目分三期建設完成：1992～1999 年間， 采用閃蒸工藝建成2 列28MW 單級閃蒸發(fā)電單元；2006年新增1 列閃蒸發(fā)電單元， 裝機容量44MW；2008年新增1 列雙工質(zhì)發(fā)電單元，裝機容量9.4MW。目前，該項目總裝機容量109.4MW。

 

  2.3.2 Soultz 干熱巖項目

 

  Soultz 干熱巖發(fā)電站由殼牌公司與意大利地熱能源公司ERGA、三家法國和德國電力公司合作建設。該項目的開(kāi)發(fā)主要分為三個(gè)階段：

 

  ① 開(kāi)發(fā)試驗階段(1987 ～1997 年)： 相距450m鉆了兩口深度分別為3590m 和3876m 的地熱井(GPK-1 和GPK-2)，在兩口地熱井之間實(shí)現熱水循環(huán)(25L/s)，到達地面的水溫為150℃，在測試過(guò)程中保持溫度不變。

 

  ② 深層地熱開(kāi)發(fā)階段(1998～2000 年)：GPK-2井加深到5000m，熱水溫度上升到200℃。

 

  ③ 工業(yè)試驗階段(2001～2007 年)：新鉆兩口新井(GPK-3 和GPK-4)， 井深5000m， 溫度為200℃，配套建成一座裝機容量為1.5MW 的發(fā)電裝置， 開(kāi)始工業(yè)試驗。

 

  2.4 國外能源公司地熱能利用特點(diǎn)

 

  ① 國際性綜合能源公司， 擁有雄厚的資金實(shí)力、良好的國際聲譽(yù)以及完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

 

  ② 集中優(yōu)勢資源， 重點(diǎn)發(fā)展某一項地熱業(yè)務(wù)(冰島綠源公司主要投資于地熱供暖， 雪佛龍公司的重點(diǎn)為地熱發(fā)電，殼牌則專(zhuān)注于干熱巖發(fā)電)，在重點(diǎn)領(lǐng)域做強做大的基礎上，業(yè)務(wù)逐漸向地熱能利用的其他領(lǐng)域擴張。

 

  ③ 具備完善的科研設備和一流的科研人員，注重科技創(chuàng )新，在地熱能開(kāi)發(fā)利用方面形成了完善的技術(shù)體系，處于國際領(lǐng)先地位。

 

  ④ 廣泛的國際合作，共同研發(fā)，為公司創(chuàng )造了良好的經(jīng)濟效益。

 

  3 中國石化地熱能利用現狀及存在的問(wèn)題

 

  3.1 中國石化地熱能利用現狀

 

  為了積極響應國家節能減排號召，中國石化從1998 年便開(kāi)始發(fā)展地熱產(chǎn)業(yè)。2006 年11 月，新星石油公司與冰島綠源公司旗下的ENEX 公司合資成立了陜西綠源地熱能源開(kāi)發(fā)有限公司， 自此以后，中國石化地熱產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高速成長(cháng)期。目前，新星石油公司已發(fā)展成為國內常規地熱能開(kāi)發(fā)利用的第一大公司。

 

  新星石油公司已經(jīng)成功在陜西咸陽(yáng)和河北雄縣建立了地熱示范區，形成了資源評價(jià)選區、鉆井成井工藝、泵站及管網(wǎng)建設、節能集輸、熱能梯級利用、熱泵技術(shù)等配套技術(shù)。在河北雄縣采用的“采灌均衡，間接換熱”先進(jìn)工藝，取得了地熱尾水回灌技術(shù)的重大突破， 真正做到“取熱不取水”， 實(shí)現了100%同層回灌，年回灌量達280×104m3[7]。

 

  2012 年3 月，中國石化陜西咸陽(yáng)地熱集中供暖項目成功注冊為全球第一個(gè)地熱供暖清潔發(fā)展機制(CDM)項目。

 

  2012 年6 月29 日， 國家能源局同意并批復中國石化成立國家地熱能源開(kāi)發(fā)利用研究及應用技術(shù)推廣中心，組建自己的研發(fā)科研機構，培養地熱能開(kāi)發(fā)利用綜合性人才。

 

  2012 年11 月，中國石化雄縣地熱供暖CDM 項目注冊工作獲得國家發(fā)展改革委的批準，未來(lái)還將進(jìn)一步推動(dòng)山東等其他地區地熱新項目的CDM 申報工作。

 

  截至2012 年底， 新星石油公司地熱開(kāi)發(fā)區域已擴展到山東樂(lè )陵和商河、山西運城、河南長(cháng)垣、河北雄縣、陜西咸陽(yáng)和武功、遼寧盤(pán)錦等地，擁有地熱井91 口，供暖能力達1000×104m2，約占全國常規地熱供暖面積的25%，每年可替代標準煤14×104t，減排二氧化碳38×104t[7]。

 

  據《中國石化》雜志2012 年底報道， “ 十二五”期間， 中國石化地熱板塊預計實(shí)現供暖/制冷面積3000×104m2，建成發(fā)電裝機容量10MW，節能服務(wù)規模發(fā)展到10MW?！?a href="http://keyinmall.com/t/十三五.html" >十三五”期間，預計供暖/制冷面積將達到1×108m2， 建成發(fā)電裝機容量100MW，節能服務(wù)規模發(fā)展到100MW。

 

  3.2 存在的問(wèn)題

 

  目前，中國石化地熱資源的開(kāi)發(fā)利用還處于起步探索階段，與國外能源公司相比，仍存在一些問(wèn)題和不足[8]。一是當前地熱業(yè)務(wù)范圍僅局限于地熱供暖，尚未形成地熱供暖、制冷、發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)等完整產(chǎn)業(yè)鏈；二是尚未建立起一套先進(jìn)的地熱開(kāi)發(fā)利用技術(shù)體系，缺乏擁有自主知識產(chǎn)權的地熱能開(kāi)發(fā)利用核心技術(shù)，資源利用率較低，綜合開(kāi)發(fā)利用效益較低。

 

  4 給予中國石化地熱能利用的啟示

 

  4.1 充分發(fā)揮“起步早”的優(yōu)勢，實(shí)現地熱產(chǎn)業(yè)規?；?、專(zhuān)業(yè)化、品牌化和國際化在地熱業(yè)務(wù)發(fā)展上，與中國石油、中國海油相比，中國石化已經(jīng)走在了前列。新星石油公司作為中國石化新能源發(fā)展的一個(gè)平臺， 經(jīng)過(guò)10 余年的不懈探索和實(shí)踐，已經(jīng)取得了一定成效，成為國內地熱行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)。因此，中國石化一定要充分發(fā)揮地熱業(yè)務(wù)起步早、各項技術(shù)較為成熟的優(yōu)勢，積極拓展地熱業(yè)務(wù)領(lǐng)域，逐步實(shí)現地熱產(chǎn)業(yè)的規?；?、專(zhuān)業(yè)化、品牌化和國際化。同時(shí)，要不斷完善地熱供暖、制冷、發(fā)電、熱電聯(lián)產(chǎn)等產(chǎn)業(yè)鏈，為節能減排貢獻力量。

 

  4.2 集中優(yōu)勢資源，做到重點(diǎn)突出， 實(shí)現地熱業(yè)務(wù)全面發(fā)展① 重點(diǎn)發(fā)展地熱供暖，擴大地熱供暖規模。根據全國不同地區的地質(zhì)條件、氣候條件以及市場(chǎng)環(huán)境等因素，按照“資源引導市場(chǎng)”的要求，通過(guò)“深淺結合、梯級利用”的方式[9]，在全國范圍內實(shí)現地熱供暖業(yè)務(wù)的統籌規劃、協(xié)調布局，穩步擴大地熱供暖規模，積極搶占市場(chǎng)。

 

  ② 在做強做大地熱供暖業(yè)務(wù)的基礎上， 逐步拓展地熱能利用范圍，積極推進(jìn)地熱發(fā)電等科研攻關(guān)，延伸地熱能利用產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現業(yè)務(wù)全面發(fā)展，提升地熱業(yè)務(wù)的整體效益。

 

  4.3 加大地熱開(kāi)發(fā)利用的科研投入和技術(shù)創(chuàng )新，完善技術(shù)支撐體系充分利用國家地熱能源開(kāi)發(fā)利用研究及應用

 

  技術(shù)推廣中心的引領(lǐng)作用，加大科研投入和技術(shù)創(chuàng )新，促進(jìn)地熱開(kāi)發(fā)利用關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)及推廣應用(如不同地質(zhì)條件下地熱尾水回灌技術(shù)、地熱資源梯級利用與綜合開(kāi)發(fā)利用等)， 做好前沿技術(shù)儲備(干熱巖發(fā)電技術(shù)及綜合利用核心技術(shù))， 擴大地熱產(chǎn)業(yè)規模，提高開(kāi)發(fā)利用水平，逐步完善國內地熱產(chǎn)業(yè)標準體系建設，提升中國石化在地熱開(kāi)發(fā)利用領(lǐng)域的影響力。

 

  4.4 增進(jìn)國際交流與合作，取長(cháng)補短， 引領(lǐng)中國地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展充分利用與冰島綠源公司的戰略合作伙伴關(guān)系，加強國際間的技術(shù)交流合作，吸收國外先進(jìn)經(jīng)驗(如地熱開(kāi)采與回灌技術(shù)、發(fā)電與熱利用技術(shù)等)，取長(cháng)補短，形成適合中國地熱資源開(kāi)發(fā)利用的專(zhuān)有技術(shù)，實(shí)現地熱資源的梯級綜合利用，提高地熱資源的利用效率，持續引領(lǐng)中國地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

 

  4.5 加強制度建設，積極爭取政策支持， 推動(dòng)地熱產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展加快地熱開(kāi)發(fā)利用技術(shù)的制度建設，逐步建立良好、規范的激勵體制，將地熱開(kāi)發(fā)利用納入到生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)工作中。充分利用國家及地方出臺的一系列與地熱能或淺層地溫能開(kāi)發(fā)利用相關(guān)的政策法規，積極尋求政策和資金支持。重點(diǎn)工程建設項目可以考慮申請政府資金補助、貸款貼息、投資退稅或生產(chǎn)減稅等優(yōu)惠政策，推動(dòng)地熱產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展。