沉睡的寶貝——干熱巖

干熱巖是新興能源，溫度一般大于200℃，深埋數千米，內部不存在流體，獲僅有少量流體的高溫巖體，是一般溫度大于200℃，埋深數千米，內部不存在流體或僅有少量地下流體的高溫巖體。中國首次大規模發(fā)現干熱巖資源位于青海省共和盆地。溫度高達153℃，它們埋藏淺、溫度高、分布廣、填補了我國干熱巖地熱資源的空白。我們賴(lài)以生存的地球蘊含著(zhù)巨大的能量，地心溫度高達6000℃。地球通過(guò)火山、地震、地熱等方式源源不斷地釋放著(zhù)內部能量。我們所熟悉的溫泉正是地球比較溫和地釋放能量的方式，屬于地熱資源的一種。
干熱巖是深埋地下、沒(méi)有或極少量含有水或蒸汽的熱巖體，屬于另一種地熱資源。從理論上來(lái)講，從地球表面向內部延伸，溫度會(huì )逐漸增加。任何區域達到一定深度，內部高溫都足以開(kāi)發(fā)干熱巖。
可以說(shuō)，干熱巖是無(wú)處不在的自然資源，是可再生能源的主力軍。然而，地球內部的地熱能并非我們都能開(kāi)采。由于當前技術(shù)條件有限，干熱巖型地熱資源專(zhuān)指埋深較淺（3千米～10千米）、溫度較高（>150℃）、具有經(jīng)濟開(kāi)發(fā)價(jià)值的熱巖體。據保守估計，地殼淺部干熱巖（3千米～10千米）所蘊含的能量相當于全球所有石油、天然氣和煤炭能量的30倍。
有關(guān)數據顯示，中國大陸（3千米～10千米）干熱巖地熱資源總量為2.5×1025J，相當于860萬(wàn)億噸標準煤，按2%的可開(kāi)采資源量計算，相當于我國2016年能源消耗總量的3927倍。
同時(shí)，地熱發(fā)電生命周期內二氧化碳的排放量比太陽(yáng)能發(fā)電還要低，是燃煤發(fā)電二氧化碳排放量的1/60，天然氣發(fā)電二氧化碳排放量的1/30。所以，開(kāi)發(fā)這種巨大的清潔型能源，不僅可以改變當前社會(huì )能源結構，還可以遏制污染排放，還一片碧海云天。我國地熱資源豐富。經(jīng)科學(xué)測算，有國內專(zhuān)家認為，中國大陸3-10公里深處干熱巖資源總計為2.09×107EJ，合7.149×1014噸標準煤，高于美國本土(不含黃石公園)干熱巖地熱資源量(1.4×107EJ)。若按2%可開(kāi)采資源量計算，相當于中國大陸2010年能源消耗總量的4400倍。
從我國干熱巖地熱資源的溫度上看，3-10公里深度內，小于75℃的干熱巖資源占總資源量的2%;75℃-150℃的占43%;大于150℃的占55%。由于干熱巖溫度隨著(zhù)埋藏深度的增加而升高，資源量也與深度呈正比，考慮到我國大陸地區的熱狀態(tài)、干熱巖開(kāi)發(fā)的經(jīng)濟性和當前開(kāi)發(fā)以發(fā)電為主要目的，現階段的開(kāi)采深度在4-7公里比較適宜，這一深度可開(kāi)采的干熱巖熱儲溫度為150℃-250℃。
從區域分布上看，青藏高原南部占中國大陸地區干熱巖總資源量的20.5%，溫度也最高;其次是華北(含鄂爾多斯盆地東南緣的汾渭地塹)和東南沿海中生代巖漿活動(dòng)區(浙江、福建、廣東)，分別占總資源量的8.6%和8.2%;東北(松遼盆地)占5.2%;云南西部干熱巖溫度較高，但面積有限，占總資源量的3.8%。
干熱巖發(fā)電是20世紀70年代由美國加州大學(xué)研究人員提出的。其基本理論是在高溫但不存在流體或僅有少量地下流體的高溫巖體中，通過(guò)水力壓裂等方法制造出一個(gè)人工熱儲水庫，將地面冷水注入地下深處以獲取熱能，然后將熱水導出至地面進(jìn)行發(fā)電。然而，地球內部的地熱能并非我們都能開(kāi)采。由于當前技術(shù)條件有限，干熱巖型地熱資源專(zhuān)指埋深較淺（3千米～10千米）、溫度較高（>150℃）、具有經(jīng)濟開(kāi)發(fā)價(jià)值的熱巖體。據保守估計，地殼淺部干熱巖（3千米～10千米）所蘊含的能量相當于全球所有石油、天然氣和煤炭能量的30倍。
有關(guān)數據顯示，中國大陸（3千米～10千米）干熱巖地熱資源總量為2.5×1025J，相當于860萬(wàn)億噸標準煤，按2%的可開(kāi)采資源量計算，相當于我國2016年能源消耗總量的3927倍。
同時(shí)，地熱發(fā)電生命周期內二氧化碳的排放量比太陽(yáng)能發(fā)電還要低，是燃煤發(fā)電二氧化碳排放量的1/60，天然氣發(fā)電二氧化碳排放量的1/30。所以，開(kāi)發(fā)這種巨大的清潔型能源，不僅可以改變當前社會(huì )能源結構，還可以遏制污染排放，還一片碧海云天。雖然干熱巖無(wú)處不在，但受限于當前的技術(shù)和成本，開(kāi)發(fā)埋深較淺、溫度較高地區的干熱巖具有更高的經(jīng)濟價(jià)值。因此，干熱巖開(kāi)發(fā)多著(zhù)眼于新的火山活動(dòng)區或地殼較薄的區域。這些地區由于位于全球板塊或構造地體的邊緣，活動(dòng)劇烈，是地球釋放內部能量的主要區域，地熱資源十分豐富。
我國的青藏高原是現階段世界上構造活動(dòng)最為強烈的地區之一，珠穆朗瑪峰在逐年升高，此處的地熱資源非?？捎^(guān)。著(zhù)名的羊八井地熱田就位于青藏高原地區。我國滇西地區及臺灣中央山脈兩側，分別處于印度板塊與歐亞板塊、歐亞板塊與菲律賓板塊的邊界及相鄰地區，均是當今世界上地質(zhì)活動(dòng)最強烈的地區之一，是我國未來(lái)干熱巖開(kāi)發(fā)的優(yōu)選地段。
此外，我國東北地區、華北平原、東南沿海地區、西北地區也具有豐富的地熱資源，具有很大的開(kāi)發(fā)潛力。對于干熱巖的利用，實(shí)際上就是利用高熱量的水或蒸汽中的能量。所以，遵循地熱梯級利用原則，根據熱水或蒸汽的不同溫度逐級利用，更能達到充分、高效的目的。
關(guān)于干熱巖的利用，一般來(lái)說(shuō)，200℃～400℃可以直接發(fā)電及綜合利用；150℃～200℃主要用于雙循環(huán)發(fā)電、制冷、工業(yè)干燥以及工業(yè)熱加工；100℃～150℃主要用于雙循環(huán)發(fā)電、供暖、制冷、工業(yè)干燥、脫水加工、回收鹽類(lèi)等；50℃～100℃一般用于供暖、溫室、家庭用熱水、工業(yè)干燥；20℃～50℃一般用于沐浴、水產(chǎn)養殖、牲畜飼養、土壤加溫，脫水加工。 
干熱巖地熱發(fā)電是地熱最高效的一種利用形式，最早的干熱巖發(fā)電是20世紀70年代由美國加州大學(xué)研究人員提出來(lái)的。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，干熱巖發(fā)電技術(shù)也在不斷的提升。
 干熱巖發(fā)電是20世紀70年代由美國加州大學(xué)研究人員提出的。其基本理論是在高溫但不存在流體或僅有少量地下流體的高溫巖體中，通過(guò)水力壓裂等方法制造出一個(gè)人工熱儲水庫，將地面冷水注入地下深處以獲取熱能，然后將熱水導出至地面進(jìn)行發(fā)電。干熱巖是高溫、密實(shí)且極少量含有水或蒸汽的巖體，對干熱巖資源的開(kāi)采從本質(zhì)上說(shuō)就是提取其中的熱。開(kāi)采所應用的具體工程技術(shù)為增強型地熱系統（enhanced geothermal system，以下簡(jiǎn)稱(chēng)為EGS）。
EGS是從干熱巖中經(jīng)濟地開(kāi)采出深層熱能的封閉循環(huán)人工地熱系統，先通過(guò)深井將高壓水注入到深部干熱巖中，高壓水使干熱巖縫隙增大并進(jìn)入其中吸收地熱能增溫變成高溫水，然后巖石縫隙中的高溫水、汽經(jīng)由另外的專(zhuān)用深井被提取到地面，通過(guò)地面裝置用于發(fā)電及綜合利用，而冷卻后的水再次通過(guò)高壓泵注入地下以循環(huán)使用。對于干熱巖的利用，實(shí)際上就是利用高熱量的水或蒸汽中的能量。所以，遵循地熱梯級利用原則，根據熱水或蒸汽的不同溫度逐級利用，更能達到充分、高效的目的。
關(guān)于干熱巖的利用，一般來(lái)說(shuō)，200℃～400℃可以直接發(fā)電及綜合利用；150℃～200℃主要用于雙循環(huán)發(fā)電、制冷、工業(yè)干燥以及工業(yè)熱加工；100℃～150℃主要用于雙循環(huán)發(fā)電、供暖、制冷、工業(yè)干燥、脫水加工、回收鹽類(lèi)等；50℃～100℃一般用于供暖、溫室、家庭用熱水、工業(yè)干燥；20℃～50℃一般用于沐浴、水產(chǎn)養殖、牲畜飼養、土壤加溫，脫水加工。美國位于新墨西哥州的芬頓山干熱巖項目是世界上第一次利用干熱巖資源的項目。該項目開(kāi)始于1974年，最初由美國政府資助，后來(lái)多國參與進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng )性的工程研究。芬頓山干熱巖項目驗證了人工干預下開(kāi)采干熱巖熱量是可行的，為地熱能的開(kāi)發(fā)研究揭示了美好的前景。
受芬頓山項目成果的鼓舞，各國開(kāi)始了一系列干熱巖研究。干熱巖項目需要龐大的人力物力支持，英、法、德等國聯(lián)合開(kāi)展了Soultz項目，于2010年建成了世界上第一個(gè)EGS示范電站，裝機容量為1.5兆瓦。
干熱巖作為儲量巨大的清潔能源，具有廣闊的開(kāi)發(fā)前景。根據85％的估計概率，到2050年將有超過(guò)7000萬(wàn)千瓦的EGS。為實(shí)現干熱巖資源的廣泛利用，各國加大了對EGS的科研、資金投入，以期在未來(lái)新興能源市場(chǎng)上占得先機。2011年，中國地質(zhì)調查局開(kāi)展中國陸區干熱巖資源潛力評估，系統評價(jià)了中國大陸干熱巖資源。2012年，吉林大學(xué)、清華大學(xué)、中國科學(xué)院廣州能源研究所先進(jìn)能源系統實(shí)驗室承擔了國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）項目“干熱巖熱能開(kāi)發(fā)與綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研究”，開(kāi)啟了國內專(zhuān)門(mén)針對干熱巖工程的研究。
2014年，青海省地質(zhì)勘查人員在共和盆地成功鉆探揭露溫度高達153℃的干熱巖，這是我國首次發(fā)現大規模干熱巖資源。
2016年，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）在干熱巖發(fā)電技術(shù)方面獲得了突破，研發(fā)成功一種可規?；瘧玫?a href="http://keyinmall.com/t/新型.html" >新型熱能直接發(fā)電技術(shù)，可以不需要經(jīng)過(guò)機械能的轉換直接將熱能轉換成電能。
我國干熱巖的科研、開(kāi)發(fā)與應用正在逐步、有序開(kāi)展，相信未來(lái)會(huì )取得更大的科學(xué)成就。