中国最大的浅层地热能能站电是天然喷泉时而喷水时而沉寂无水,主要部分不包括什么

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地热能发电
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地热能发电
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第四讲――地热能
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地热发电是利用地下热水和为动力源的一种新型发电技术。其基本原理与类似,也是根据原理,首先把地转换为机械能,再把机械能转换为。地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能,然后再将机械能转变为电能的能量转变过程或称为地热发电。
地热发电历史背景
1904年,意大利托斯卡纳的拉德瑞罗,第一次用地热驱动0.75马力的小发电机投入运转,并提供5个100瓦的电灯照明,随后建造了第一座500千瓦的小型地热电站。
地热能是来自地球深处的可再生热能,它起于的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水深处的循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后,把热量从地下深处带至近。地热能的储量比人们所利用的能量总量还要多,大部分集中分布在构造板块边缘一带。地热能不但是无污染的,而且如果热量提取速度不超过补充的速度,那么
热能还是可再生的。
随着的紧缺、环境压力的加大,人们对于清结可再生的越来越重视,但地热能在很久以前就被人类所利用。早在20世纪40年代,的皮也罗·吉诺尼·康蒂王子在拉德雷罗首次把天然的地热用于发电。地热发电,是利用液压或爆破碎裂法将水注入到岩层中,产生高温,然后将蒸汽抽出地面推动涡轮机转动,从而发电。在这过程中,将一部分未利用的蒸汽或者经过冷凝器处理还原为水回灌到地下,循环往复。简而言之,地热发电实际上就是把地下的热能转变为,然后再将机械能转变为的能量转变过程。针对温度不同的地热资源,地热发电有4种基本发电方式,即直接蒸汽发电法、扩容(闪蒸法)发电法、中间介质(双循环式)发电法和全流循环式发电法。
地热发电至今已有近百年的历史了,、、美国、等国都先后投入到地热发电的大潮中,其中美国地热发电的装机容量居世界首位。在美国,大部分的地热都集中在盖瑟斯地热电站。盖瑟斯地热电站位于加利福尼亚州以北约20公里的地区。1920年在该地区发现温泉群、喷气孔等热显示,1958年投入多个地热井和多台汽轮发电机组,至1985年电站装机容量已达到1361。20世纪70年代初,在科委的支持下,中国各地涌现出大量地热电站。
地热发电地热种类
开发的地热资源主要是蒸汽型和热水型两类,因此,地热发电也分为两大类。
地热蒸汽发电有一次蒸汽法和二次蒸汽法两种。
地热发电一次蒸汽法
一次蒸汽法直接利用地下的干饱和(或稍具过热度)蒸汽,或者利用从汽、水混合物中分离出来的蒸汽发电。
地热发电二次蒸汽法
二次蒸汽法有两种含义,一种是不直接利用比较脏的天然蒸汽(一次蒸汽),而是让它通过换热器汽化洁净
水,再利用洁净蒸汽(二次蒸汽)发电。第二种含义是,将从第一次汽水分离出来的高温热水进行减压扩容生产二次蒸汽,压力仍高于当地,和一次蒸汽分别进入发电。
地热水中的水,按常规发电方法是不能直接送入汽轮机去的,必须以蒸汽状态输入汽轮机做功。对温度低于100℃的非饱和态,利用抽真空装置,使进入扩容器的地下热水减压汽化,产生低于当地大气压力的扩容蒸汽然后将汽和水分离、排水、输汽充入汽轮机做功,这种系统称“”。低压蒸汽的比容很大,因而使气轮机的单机容量受到很大的限制。但运行过程中比较安全。如、正丁烷、和氟里昂等作为发电的中间工质,地下热水通过换热器加热,使低沸点物质迅速气化,利用所产生气体进入做功,做功后的工质从汽轮机排入凝汽器,并在其中经冷却系统降温,又重新凝结成工质后再循环使用。这种方法称“中间工质法”,这种系统称“双流系统”或“双工质发电系统”。这种发电方式安全性较差,如果发电系统的封闭稍有泄漏,工质逸出后很容易发生事故。
地热发电混合蒸汽法
20世纪90年代中期,奥玛特(Ormat)公司把上述地热蒸汽发电和地热水发电两种系统合二为一,设计出一个新的被命名为联合循环地热发电系统,该机组已经在世界一些国家安装运行,效果很好。
地热蒸汽发电系统
利用地热蒸汽推动汽轮机运转,产生电能。本技术成熟、运行安全可靠,是地热发电的主要形式。羊八井地热电站采用的便是这种形式。
地热发电双循环发电系统
也称有机工质朗肯。它以低沸点有机物为工质,使工质在流动系统中从地热流体中获得热量,并产生有机质蒸汽,进而推动汽轮机旋转,带动发电机发电。
地热发电全流发电系统
本系统将地热井口的全部流体,包括所有的蒸汽、热水、不凝气体及化学物质等,不经处理直接送进全流动
全流发电系统地热发电
力机械中膨胀做功,其后排放或收集到凝汽器中。这种形式可以充分利用地热流体的全部能量,但技术上有一定的难度,尚在攻关。
地热发电干热岩发电系统
利用地下干热岩体发电的设想,是美国人莫顿和史密斯于1970年提出的。1972年,他们在北部打了两口约4000米的深斜井,从一口井中将冷水注入到干热岩体,从另一口井取出自岩体加热产生的蒸汽,功率达2300千瓦。进行干热岩发电研究的还有日本、英国、、和,但迄今尚无大规模应用。
地热发电系统利用
国外对地热能的非利用,也就是直接利用,十分重视。因为进行地热发电,热效率低,温度要求高。所谓热效率低。就是说,由于地热类型的不同,所采用的汽轮机类型的不同,热效率一般只有6.4~18.6%,大部分的热量白白地消耗掉。所谓温度要求高,就是说,利用地热能发电,对地下热水或蒸汽的温度要求,一般都要在150℃以上;否则,将严重地影响其经济性。而地热能的直接利用,不但能量的损耗要小得多,并且对地下热水的温度要求也低得多,从 15~180℃这样宽的温度范围均可利用。在全部中,这类中、低温地热资源是十分丰富的,远比高温地热资源大得多。但是,地热能的直接利用也有其局限性,由于受载热介质—热水输送距离的制约,一般来说,热源不宜离用热的城镇或居民点过远;不然,投资多,损耗大,经济性差,是划不来的。
地热能的直接利用发展十分迅速,已广泛地应用于工业加工、民用采暖和空调、洗浴、医疗、农业温室、农田灌溉、土壤加温、水产养殖、畜禽饲养等
各个方面,收到了良好的经济技术效益,节约了。地热能的直接利用,技术要求较低,所需设备也较为简易。在直接利用的系统中,尽管有时因地热流中的盐和的含量很低而可以对地热加以直接利用,但通常都是用泵将地热流抽上来,通过热交换器变成热气和热液后再使用。这些系统都是最简单的,使用的是常规的现成部件。
地热能直接利用中所用的热源温度大部分都在40℃以上。如果利用技术,温度为20℃或低于20℃的热液源也可以被当作一种热源来使用(例如美国、、法国、及其他国家的做法)。热泵的工作原理与家用电冰箱相同,只不过电冰箱实际上是单向输热泵,而地热热泵则可双向输热。,它从地球提取热量,然后提供给住宅或大楼(供热模式);夏季,它从住宅或大楼提取热量,然后又提供给地球蓄存起来(空调模式)。不管是哪一种循环,水都是加热并蓄存起来,发挥了一个独立热水加热器的全部的或部分的功能。
由于只能用来传热,不能用来产生热,因此地热泵将可以提供比自身消耗的能量高3-4倍的。它可以在很宽的地球温度范围内使用。在美国,地热泵系统每年以 20%的增长速度发展,而且未来还将以两位数的良好增长势头继续发展。据美国能源信息管理局预测,到2030年地热泵将为供暖、散热和水加热提供高达68Mt油当量的能量。
对于地热发电来说,如果地热资源的温度足够高,利用它的好方式就是发电。发出的电既可供给公共,
地热发电----地热泵
也可为当地的工业加工提供动力。正常情况下,它被用于基本负荷发电,只在特殊情况下,才用于峰值负荷发电。其理由,一是对峰值负荷的控制比较困难,再就是容器的结垢和腐蚀问题,一旦容器和涡轮机内的液体不满和让空气进入,就会出现结垢和腐蚀问题。
地热能直接利用于烹饪、沐浴及暖房,已有悠久的历史。至今,天然温泉与人工开采的地下热水,仍被人类广泛使用。据联合国统计,世界地热水的直接利用远远超过地热发电。的地热水直接利用居世界首位,其次是日本。
地热水的直接用途非常广泛,主要有采暖、工业烘干、农业温室、水产养殖、旅温泉疗养保健等。
地热发电主要方法
把地下热能转换为机械能,然后再把机械能转换为电能的生产。根据地热能的赋存形式,他热能可分为
蒸汽型、热水型、干热岩型、地压型和岩浆型等五类。从地热能的开发和的角度来说,上述五类地热资源都可以用来发电,但日前开发利用得较多的是蒸汽型及热水型两类资源。地热发电的优点是:一般不需燃料,发电成本上多数情况下都比、火电、核电要低,设备的利用时间长,建厂投资一般都低于,且不受降雨拉季节变化的影响,发电稳定,可以大大减少环境响污染,等等。
利用地下热水发电主要有降压扩容法和中间介质法两种:
地热发电降压扩容法
根据热水的汽化温度与压力有关的原理而设计的,如在0.3绝对大气压下水的汽化温度是68.7。通过降低压力而使热水沸腾变为蒸汽,以推动转动而发电。
地热发电中间介质法
采用双循环系统即利用地下热水间接加热某些“低沸点物质”来推动汽轮机做功的发电方式。如在常压下水的沸点为与100℃,而有些物质如氯乙烷和在常压下的温度分别为12.4℃及-29.8℃,这些物质被称为“低沸点物质”。根据这些物质在低温下沸腾的特性,可将它们作为中间介质进行地下热水发电。利用“中间介质”发电万法,既可以用100℃以上的地下热水(汽),也可以用100℃以下的地下热水。对于温度较低的地下热水来说,采用“降压扩容法”效率较低,而且在技术上存在一定困难,而利用“中间介质法”则较为合适。
这两种方法都有它们各自的优缺点。地热发电仍是一个新的课题,其发电的方人仍在不断探索中。
地下热水往往含有大量的腐蚀性气体,其中危害性最大的是、二氧化碳、氧等,它们是导致腐蚀的主要因素,这些气体进入汽轮机、附属设备和管道,使其受到强烈的腐蚀。此外,地下热水中含有结垢的成分,如硅、钙、镁、铁等,以及对结垢有影响的气体,如二氧化碳、氧和硫化氢等,产生的结垢经常以、二氧化硅等化合物出现。因此,在利用地下热水发电中要允分注意解决腐蚀和结垢问题。
地热发电发展现状
在各种的应用中,地热能显得较为低调,人们更多地关注来自的量,却忽略了地球本身赋予人类的丰富资源,地热能将有可能成为未来能源的重要组成部分。
相对于太阳能和风能的不稳定性,地热能是较为可靠的可再生能源,这让人们相信地热能可以作为、天然气和核能的最佳替代能源。另外,地热能确实是较为理想的清洁能源,能源蕴藏丰富并且在使用过程中不会产生温室气体,
地热发电现状
对地球不产生危害。
美国的地热能使用仅占全国能源组成的0.5%。据的一份报告指出,美国现有的每年只采集约3000兆瓦能量,而保守估计,可开采的地热资源达到10万兆瓦。相关专家指出,倘若给与地热能源相应的关注和支持,在未来几年内,地热能很有可能成为与太阳能、等量齐观的。
和其他可再生能源起步阶段一样,地热能形成产业的过程中面临的最大问题来自于技术和资金。地热产业属于资本密集型行业,从投资到收益的过程较为漫长,一般来说较难吸引到商业投资。可再生能源的发展一般能够得到政府优惠政策的支持,例如税收减免、政府补贴以及获得优先的权力。在相关优惠政策的指引下,投资者们将更有兴趣对地热项目进行投资建设。
地热能的利用在技术层面上有待发展的主要是对于开采点的准确,以及对地热蕴藏量的预测。由于一次钻探的成本较高,找到合适的开采点对于地热项目的投资建设至关重要。地热产业采取引进石油、天然气等常规能源勘测设备,为地热能寻找准确的开采点。
世界其他国家和地区也在为地热鞥的发展提供更多的便利和支持。全球大约40多个国家已经将地热能发展列入议程,预计到2010年,全球地热资源的利用将提升50%。
联合循环地热发电系统的最大优点是,可以适用于大于150℃的高温地热流体(包括热卤水)发电,经过一次发电后的流体,在并不低于120℃的工况下,再进入双工质发电系统,进行二次做功,这就是充分利用了地热流体的热能,既提高发电的效率,又能将以往经过一次发电后的排放尾水进行再利用,大大地节约了资源。
据截止1997年的统计,全世界地热发电装机容量已达762.2万kw。美同吉塞斯地热电站是H前世界上最大的地热电站,装机容量达91.8万kw。西藏羊八井地热电站是中国最大的地热电站,为2.52万kw 。
地热发电世界地热发电
世界地热能发电10年增大50%。据美国地热能协会(GEA)公布的数字,全球地热能发电,过去的10年增长了50%,这种新能源正在全世界为4700万人服务。新世界又有21个国家开发了地热发电。
地热资源在全球的分布主要集中在3个地带:第一个是环太平洋带,东边是美国西海岸,南边是新西兰,西边有印尼、菲律宾、日本还有中国台湾。第二个是大西洋中脊带,大部分在海洋,北端穿过冰岛;第三个是地中海到喜马拉雅,包括意大利和我国西藏。
就全球来说,由于地热资源分布的不平衡,各国地热利用情况也不同。
美国南卫理公会大学地热实验室的研究人员最新测绘发现,美国境内地热发电能力超过300万兆瓦,是燃煤的10倍。美国地热资源协会统计数据表明,美国利用地热发电的总量为2200兆瓦,相当于4个大型核电站的发电量。虽然美国地热资源储量大得惊人,但利用率不足1%,主要原因是现有的地热开发技术成本太高,平均每钻入地下一英里(1英里约合1.6公里)就需要几十个金刚石钻头,而一个钻头至少要2000美元,因此地热的发展相对较为缓慢。[1]
菲律宾过去只有高温地热可以作为能源利用,借助于科技发展,人们已经可以利用热泵技术将低温地热用于供暖和制冷。菲律宾政府给予可再生能源项目的优惠政策包括赋税优惠期和免税政策。2008年,地热能源占菲律宾总能源产出的17%,总装机容量达到200万千瓦。2009年,该国政府正就10处地热资源开发项目进行招标,同时还有9项合作正在与公司直接进行商讨,这些合作总共将开发62万千瓦的地热能源。
印尼地热能源已探明储量达2700万千瓦,占全球地热能源总量的40%。政府大力倡导使用地热能,政府已经定下指标,到2025年利用多样化能源,其中石油的使用量占20%,远远低于的52%,地热用量将增至5%。为了加快地热能源的开发利用,印尼不仅出台了专门的政府法令,同时也积极地吸引投资。2008年,总统苏西洛宣布了4项热力发电站工程正式启动,总投资额3.26亿美元。
冰岛所有电力都来自水电、地热发电等清洁能源,同时该国还建起了完整的地热利用体系,所有供暖系统也都使用地热。利用地热还有助于减少二氧化碳排放。按照冰岛国家能源局的数据,如果每年用在取暖上的石油为64.6万吨,用地热取代石油,冰岛可以减少40%的二氧化碳排放。得益于水力和地热资源的开发,冰岛现在已成为世界上最洁净的国家之一。[2]
日本作为火山岛国,地热资源量为2347万KW,是全球第三大地热资源国。东日本大地震引发的核电站事故以来,日本为了确保国内电力供应,大幅增加海外燃料用资源进口,随着国际能源价格的上涨,电力公司不得不上调电价。为了缓解企业和居民的用电负担,日本出台《再生能源法案》,鼓励自主发电的同时,加快了地热发电等再生能源开发利用步伐。[3]
德国首座地热发电厂将建成。德首座地热发电厂将在德国西部巴符州建成当地公用事业部门。宣布德环境部为此投资650万。据悉,该将从地下4600m深处采集热量。由于该地地质结构特殊,这一深度的地下岩石温度达170℃。
地热发电中国地热发展
地热发电中国地热发电
中国地热资源多为低温地热 ,主要分布在西藏、、华北、松辽和。有利于发电的高温地热资
羊八井地热发电厂
源,主要分布在滇、藏、和台湾 。据估计,地带高温地热有255处 5800MW。迄今运行的地热电站有 5处共 27.78MW,中国尚有大量高低温地热 ,尤其是西部地热亟待开发地热发电信息。
中国最著名的地热发电在西藏镇。羊八井地热位于拉萨市西北90公里的境内,据介绍,这里有规模宏大的喷泉与间歇喷泉、温泉、热泉、沸泉、热水湖等,地热田面积达17.1平方公里,是我国目前已探明的最大高温地热湿蒸汽田,这里的地热水温度保持在47℃左右,是我国大陆开发的第一个湿蒸汽田,也是世界上海拔最高的地热发电站。过去,这里只是一块绿草如茵的牧场,从地下汩汩冒出的热水奔流不息、热汽日夜蒸腾。1975年,西藏第三地质大队用岩心钻在羊八井打出了我国第一口湿蒸汽井,第二年我国大陆第一台兆瓦级地热发电机组在这里成功发电。[5]
位于藏北羊井草原深处的羊八井地热电厂,是我国目前最大的地热试验基地,也是当今世界唯一利用中温浅层热储资源进行工业性发电的电厂,同时,羊八井地热电厂还是藏中电网的骨干电源之一,年发电量在拉萨电网中占45%。
2012年7月,国家发展改革委发布《可再生能源发展“十二五”规划》指出,“十二五”期间可再生能源投资需求估算总计约1.8万亿元。而地热能“十二五”发展目标是,到2015年,各类地热能开发利用总量达到1500万吨标准煤,其中,地热发电装机容量争取达到10万千瓦,浅层地温能建筑供热制冷面积达到5亿平方米。[6]
地热发电促进产业方法
审时度势,要推进我国地热产业健康发展,需从以下四个方面入手:[7]
一是合理规划地热资源的开发利用,引导和规范产业发展。地热能资源虽属可再生资源,但再生需要一定条件,而且不能无限再生。要保持能源的长期稳定性,让人民群众永享大自然的福赐,就必须把节约性保障措施放在优先位置统筹考虑,大力倡导“在保护中开发、在开发中保护”的发展模式。这就需要有关部门必须做好地热产业产能布局和产业链的规划工作,将重点放在高精尖技术的突破上,避免地热产业链盲目集中于技术含量不高的环节,造成局部产能过剩、全行业整体竞争力不强。同时,在国家发展规划中要明确地热资源的利用率比例、地热资源在能源消费中的比例等指标,并与节能减排目标相结合。此外,要协调好地方政府发展规划和地热发展的相关规划,使之与国家总体规划保持一致,避免地方政府盲目上项目、过度投资。[7]
二是积极开展浅层地热能资源勘查评价,促进产业可持续发展。地热能特别是浅层地热能资源,采用何种方式开发、可能利用的量、长期利用后对环境的影响程度等,受到当地具体水文地质条件(地下水埋藏条件,地层结构、含水地层的渗透性、地下水水质等)的限制,只有这些条件查清楚,才能对浅层地热能的利用方式做出正确的选择。因此,当前应先从平原区的重点城市起步,开展以1∶10万比例尺精度为主体的勘查评价工作。以原来开展的水文地质勘查成果为基础,补充必要的获取岩土体热传导率、渗透率等参数的勘查工作。在勘查评价的基础上,编制浅层地热能开发利用规划,进行合理布局,确定适宜开发利用的地区、圈定不同利用方式(地下水、地埋管)的地段、提出合理的开发利用规模、防治地质灾害和环境地质问题的措施。[7]
三是创造良好的政策环境,支持地热产业发展。地热能特别是浅层地热能开发利用,最初投资较高,但运行管理费用低并具有清洁、高效、节能的特点,是具有很好的开发前景和可持续利用的清洁能源。为此,政府可以通过建立地热能资源专项资金、补贴、投资退税或生产减税等优惠政策,降低地热产业发展的前期资金成本。当然,从地热产业的可持续发展考虑,这些支持措施既要适度又要适时,要根据产业发展周期采取不同的优惠措施,从而促使地热产业从依靠政策扶持发展到具有自身竞争机制的成熟产业。此外,要理顺体制机制,加强政府各部门的组织协调,建立良好的制度环境。[7]
四是加大地热开发利用的技术创新,完善技术支撑体系。要尽快建立国家级研发平台,加强技术研发工作以提高创新能力;要将地热资源的有效利用列入各级政府的产业发展和科研攻关计划,增加投入,纳入预算;要促进企业和科研单位结成战略伙伴关系、建立创新联盟,使创新覆盖整个产业链的所有重要环节;要制定相关的技术标准、规范,规范地热能资源的开发利用;要在技术上吸收国外成功的先进经验(如开采与回灌技术、发电与热利用技术),引进用于中低温地热利用的热泵技术,实现地热资源的梯级综合利用,提高地热能源的利用率,进而保护生态平衡,实现可持续发展。[7]
地热发电发展前景
国际在线消息:能源专家们认为,环保的地热发电将在今后有强劲的发展前景。瑞士能源学家威利·格尔甚至认为,地热发电量在20年后将占世界总发电量的10%。  据德国媒体5月17日报道,格尔推崇的一项新的地热发电法叫做“热干岩过程法”。与那些只从火山活动频繁地区的温泉中提取热能的方法相比,这种“热干岩过程法”将不受地理限制,可以在任何地方进行热能开采。首先将水通过压力泵压入地下4到6公里深处,在此处岩石层的温度大约在200度左右。水在高温岩石层被加热后通过管道加压被提取到地面并输入一个热交换器中。热交换器推动汽轮发电机将热能转化成电能。而推动汽轮机工作的热水冷却后再重新输入地下供循环使用。  格尔介绍说:“运用这种新方法发电的首座商用发电厂将于5年后在瑞士城市巴塞尔建成。该电站将能为周边的5000个家庭提供30兆瓦热能和3兆瓦电能。”格尔强调,这种地热发电成本与其它再生能源的发电成本相比是有竞争力的,而且这种方法在发电过程中不产生废水、废气等污染,所以它是一种未来的新能源。另一个好处是,地热几乎是取之不尽、用之不竭的,并能随时随地被利用。  这位能源专家同时也提出,与技术问题相比,地热的广泛利用更是一个意识问题。他说:“我们明知是坐在一个几乎取之不尽的能量源上。却不愿意在我们脚下挖上几公里,而更喜欢从几千公里远处背回石油、天然气和煤炭。”[8]
.电缆网[引用日期]
.电缆网[引用日期]
.电缆网[引用日期]
.国际能源战略智库峰会[引用日期]
.电缆网[引用日期]
.中国城市低碳经济网[引用日期]
.人民网[引用日期]
中国核学会于1980年正式成...
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中国地热能产业发展报告
作者:郑克Α∈奔洌 16:47:00 
中国地热能产业发展在2013年经历了空前的机遇和挑战,为中国地热开发的“第二个春天”留下了深刻的记忆。
1&&& 中国地热能产业发展的第二个春天
1.1& 国家能源局等促进地热能开发利用指导意见
2013年1月10日,国能新能[2013]48号文《国家能源局、财政部、国土资源部、住房和城乡建设部关于促进地热能开发利用的指导意见》发布。该文件明确了我国地热能开发利用的指导思想:“以调整能源结构、增加可再生能源供应、减少温室气体排放、实现可持续发展为目标,大力推进地热能技术进步,积极培育地热能开发利用市场,按照技术先进、环境友好、经济可行的总体要求,全面促进地热能资源的合理有效利用”,并确定基本原则:政府引导,市场推动;因地制宜,多元发展;加强监管,保护环境。主要目标是:到2015年,全国地热供暖面积达到5亿平方米,地热发电装机容量达到10万千瓦,地热能年利用量达到2000万吨标准煤,形成地热能资源评价、开发利用技术、关键设备制造、产业服务等比较完整的产业体系。到2020年,地热能开发利用量达到5000万吨标准煤。
《指导意见》还强调了重点任务:开展地热能资源详查与评价;加大关键技术研发力度;积极推广浅层地热能开发利用;加快推进中深层地热能综合利用;积极开展深层地热发电试验示范;创建中深层地热能利用示范区;还要完善地热能产业服务体系。
值得注意的是,《指导意见》在政策措施中正式对地热能明确了完善价格财税扶持政策:按照可再生能源有关政策,中央财政重点支持地热能资源勘查与评估、地热能供热制冷项目、发电和综合利用示范项目。特别明文规定:“按照可再生能源电价附加政策要求,对地热发电商业化运行项目给予电价补贴政策。还明确了:利用地热能供暖制冷的项目运行电价参照居民用电价格执行。
1.2& 严重雾霾天催促可再生能源替代
2013年中国遭遇了史无前例特别严重的雾霾天气,是什么原因导致空气污染的如此严重呢?看过去十年:2002年我国燃煤年耗10.84亿吨,至2012年达到了24.09亿吨,为追求GDP快速增长带来的燃煤消耗量10年剧增了2.2倍;2002年我国私人汽车拥有968.98万辆,至2008年就猛增至3501.39万辆,全国开始奔小康生活水平的提高带来了私人汽车在6年内飞速剧增了3.6倍。终于,我们得到了环境污染大爆发的回报,这给中国敲响了警钟:中国必须加快可再生能源替代常规化石燃料能源的步伐。于是,国务院发布了《大气污染防治行动计划》,同时北京市发布了《北京市年清洁空气行动计划》,北京市将“构建以电力和天然气为主、地热能和太阳能等为辅的清洁能源体系”列入了能源清洁化战略。
1.3& 国家相关政策的扶持
除国家能源局等发布《关于促进地热能开发利用的指导意见》外,2013年国家部门还发布了一些相关的政策文件,对于我国地热能产业发展也是有利的。
2013年6月25日国土资源部以国土资发[2013]72号文发布《国土资源部关于进一步加强科技创新工作的意见》给各省、自治区、直辖市国土资源主管部门等,将加强投入,要求把科技创新摆在国土资源事业发展全局的核心位置,抓住机遇,大幅提升自主创新能力,立足科技进步和科技创新,为实现生态文明建设和建设美丽中国的宏伟目标做出应有的贡献。
2013年8月1日国发[2013]30号文发布《国务院关于加快发展节能环保产业的意见》,指出解决节能环保问题是扩内需、稳增长、调结构,打造中国经济升级版的一项重要而紧迫的任务,要求加快发展节能环保产业,拉动投资和消费,形成新的产业增长点。
2&&& 地热能开发利用的产业支撑
为了完成国家能源局等四部局《指导意见》中提出的地热资发展目标,适应我国地热能开发利用规划发展的需求,必须做好地热资源储备和关键技术应对等产业支撑。
2.1& 地热资源勘查与评价
作为地热能开发利用的基础保障,需要有相应数量的地热资源储备。作为建厂设计的依据,需要在区域性地热资源评价的基础上对地热田进行更详细的勘查与评价,这通常还要花费一年到几年的时间。在我国转入市场经济体制后,国家对地热资源勘查的投入明显减小,基本只依靠开发商的积极性,在很小的局部范围内进行。“十二五”以来这种情况有了很大好转,国土资源部加强公益性的国家投入地热资源调查勘探,3年来已投入4.3亿元资金,包括各省市自治区的地热资源调查评价和重点地区的勘探,如青藏铁路沿线西藏的高温地热田已列为首期计划,谷露沸喷泉区在2013年已布置钻井勘探。
国家发改委和国家能源局曾认为中国的地热资源量太少,不足以开发利用,实际上过去的数字是计划经济时期对已经勘探地热田的一个局部统计,而且当时勘探深度较浅,那些数据不代表全貌。这次“十二五”国土资源部请中国地质调查局安排的“全国地热资源调查评价”就是要进行一次全国范围地热资源的全面评价,内容包括三个方面:
(1)浅层地热能勘查评价:至2013年已完成直辖市和省会级城市及百余地级市从地面至200m深度的浅层地热能的资源勘查评价,并作出开发利用规划;
(2)常规地热能勘查评价:对全国各省市自治区地下200~3000m深度的常规地热资源调查,并进行地热资源评价,2013年已完成调查工作,正在整理汇总全国地热资源评价数据,将在2014年中完成和发布,初步数据是200~3000m深度的地热资源总量相当于8531.9亿吨标准煤。另重点选定青藏铁路沿线、华北平原、四川盆地等地区投入钻探,以备接续建立综合开发和梯级开发示范工程;
(3)干热岩地热资源潜力评估:对全国地下3000~10000m深度的干热岩地热资源,进行初步研究和潜力评估,以利于对干热岩巨大潜力的后续研究和试验性开发。全国干热岩地热资源的数据也将在2014年中发布,初步数据是我国3~10km干热岩资源的热能量相当于我国2010年能源总消耗量的4000~5000倍。
2.2& 关键技术研发和推广
“十二五”期间,已从科学技术部和国土资源部争取到了几项地热研究项目:地热资源勘查、开发利用关键技术研究,地热发电机组模块化关键技术与示范性研究,中低温地热发电技术研究,地热资源综合梯级利用集成技术研究,中国干热岩关键技术研究等,它们分属于国家高技术研究发展计划(863)项目、科技部前瞻性项目、国家科技支撑计划和推动国土资源重点领域科技创新计划。
科学技术部安排的“十二五”863项目“干热岩热能开发与综合利用关键技术研究”,总经费3900万元,由大学、研究所、地质事业单位和民企实体组成的地热联盟(产学研结合体)承担。2012年的实施中召开了地热高新技术国际学术研讨会,美国劳伦斯.伯克雷国家实验室的专家Krasten Pruess等参加了研讨会。2013年10月科技部对项目实施进行了中期检查,项目的四个课题研究取得如期进展。
中国工程院2013年安排了“我国地热资源开发利用战略研究”,研究经费200万元,由中国工程院唯一的地热院士多吉负责,组合了国内地热界的专家数十人分担课题和专题研究。本项目通过地热资源开发利用现状调查,分析我国各类地热资源远景及产业布局,探讨我国地热资源开发利用的障碍与对策,研究我国地热资源开发利用所需的关键技术及相关政策,提出我国地热资源开发利用战略和路线图。2013年底进行了中期报告检查,项目将于2014年完成。
中国地质科学院于2012年组织实施了国家科技专项“深部探测技术与实验”中的“大陆科学钻探选址与钻探实验”专题,在云南腾冲进行火山-地热-构造带科学钻探工程,拟钻2000m深度,完成地热地质相关研究。
《中国电力百科全书》为适应技术发展的需要,对2001年的第二版改编第三版,增加了新能源发电篇的份量,其中的地热发电技术邀请地热相关专业的权威专家编写,2013年已终审通过,2014年3月进行了清样审稿,将于2014年中出版。
2.3& 加强国际交流和合作
2013~2014年的地热国际交流和合作活动进行得很活跃,反映了不同层次的走出去和请进来。
中国地质大学(北京)继续主办了2013年第二届和2014年第三届“中深层地热高效开发与利用国际会议”,邀请了国际地热协会主席、美国工程院院士、斯坦福大学Roland Horne教授等外宾与国内地热精英共同研讨地热规模化开发与利用技术。
中国地质大学(武汉)与广东省地质局联合主办了2013年“广东地热勘探开发国际研讨会”,来自美国、澳大利亚、瑞士等十余位外宾参加了研讨会,中外专家广泛交流了当前地热勘查开发的新技术,为广东省正在进行的地热勘查工作出谋划策。
中国地热代表团2013年6月参加了在意大利召开的欧洲地热大会,此次欧洲地热大会400多人参加,是历届规模最大的一次。欧洲地源热泵利用世界领先,是此次大会的重点;干热岩研究欧洲也超过了美国,已2.2MW成功发电的法国苏尔茨EGS试验电厂项目的经验颇受欢迎,全欧的EGS资源图已编制完成。代表团考察了意大利拉德瑞罗地热田,参加拉德瑞罗地热电厂100周年纪念活动,对德国兰道和印希姆2个EGS干热岩电厂进行考察交流。
吉林大学于2013年7月在长春市举办了“第一届国际干热岩资源勘查和增强型地热工程学术研讨会”,中外专家共同研讨了干热岩国内外研究现状及未来前景,国际典型EGS示范工程成功和失败经验,及干热岩勘查与开发的相关技术,为我国正在开展的干热岩探查研究提供了帮助。
中国能源研究会地热专业委员会、中国地球物理学会地热专业委员会、中石化新星石油公司和甘孜州康盛地热能公司联合于2013年9月在四川省康定县主办了“四川甘孜州高温地热资源专题研讨会”,邀请了国际地热协会前主席、意大利的Guido Cappetti和新西兰地热勘探专家Phil White到会指导高温地热勘探,中国专家也展示了相关研究成果,中外地热专家看好这片西藏和云南之外的川西高温地热区,在专题讨论中共同为下一步献计献策。
2013年11月第十五届中国国际矿业大会全球矿业高峰论坛暨矿业博览会在天津滨海新区开幕,大会还举行了“发展地热产业建设生态文明”主题论坛。
中国能源研究会地热专业委员会2013年接待了朝鲜地热代表团的来访,就两国地热发展情况进行了学术交流,代表团考察了北京南宫和天津地热开发利用情况。
3&&& 地热能发电利用的突破
地热发电可以最充分发挥中高温地热资源利用的优势。地热发电在所有可再生能源利用中具有最高的利用系数,据世界能源委员会(WEC)给联合国的世界能源评价报告(2007),经统计世界上各种可再生能源发电的装机容量与年生产电力,得出各能源的发电利用率平均值:地热发电为0.72,生物质能发电为0.52,水力发电为0.42,风电为0.21,太阳能光伏发电为0.14。据此,考虑相同的投入,地热发电在所有可再生能源中可以获得最高的电力产出(见图)。
40多年来,中国的地热发电利用走的是一条下坡路,1970年广东省丰顺县邓屋村利用92°C地热水试验发电成功时,我们是世界第7个地热发电的国家,但此后我们的发展太慢,至2004年我们成为世界第15名,2009年我们的排名已变为第18名。略可安慰的是,中国地热发电近年稍有进步和增长。
3.1& 西藏羊八井地热电厂独树一帜
西藏羊八井地热发电始于1977年,1兆瓦(MW)的地热试验电厂在当年发电试验成功,成为世界屋脊上的一颗明珠,电厂装机容量逐渐增至1991年的25.18兆瓦,为西藏藏中电网给拉萨市供电做出重要贡献,当时曾达拉萨市平时总用电的40~50%,冬季用电的60%。35年来羊八井地热电厂一直安全运行运行。按照世界地热发电的惯例,高温地热电厂发电25年后通常产能明显衰减,但西藏羊八井地热电厂突破常规,进入21世纪以来年发电量超过1亿度(kWh,千瓦小时),2008年创发电量的历史最高记录1.436亿度,2009年发电量1.420亿度,2010年发电量1.359亿度,2011年发电量1.373亿度,2012年发电量1.257亿度,2013年发电量1.327亿度,地热电厂累计发电总量已达29.97亿度。
3.2& 西藏羊易地热电厂开始建设
我国高温地热资源分布在西藏和云南西部,西藏自然生态环境脆弱,又严重缺电,地热发电本应是解决西藏电力短缺(尤其是冬季)和发展可再生能源的优选,但是坚冰一直未能打破。直到2009年以来,情况开始有所转变。
2009年国电龙源电力集团西藏新能源公司在西藏羊八井地热田投入安装了1螺杆膨胀机地热发电机组,2010年又增加了第二台1兆瓦机组,这2兆瓦的地热发电装机运行正常,2013年发电量1050万度,自2009年10月以来累计发电2358万度。
2011年,江西华电电力有限公司出资成立了西藏华电地热开发有限公司,并注册成立了当雄县羊易地热电站有限公司,计划投资8亿元开发羊易地热电厂,原设计规模40兆瓦,但西南电力设计院的初步设计经专家组评审后,建议稳妥削减为32兆瓦,分两期实施,一期和二期各安装16兆瓦。2011年9月利用早先的地热勘探井首先实现了400千瓦的试验装机,2012年又增加了500千万快装机组,均已成功发电,并作为生产井钻井和电厂建设用电。2012年羊易地热发电新的地热生产井开始钻井,2013年已钻完两眼井。电厂厂址的规划用地已划定,现场竖起了效果图的大牌示,基建工程正筹备开始。
作为配套任务,经西藏自治区批准,2012年揭牌成立了西藏地热(发电)工程研究中心,旨在研究西藏地热发电及应用的关键技术、培养科研工程队伍、搭建产业与科研桥梁、促进技术转化、提高地热发电综合利用核心竞争力等方面发挥示范作用;为了便于在北京的研究和联络协调工作,2013年又成立了北京博达深地热发电工程技术研究院。
羊易地热电厂的一期工程计划于2014年开始发电,到“十二五”的2015年将完成设计指标,达到32兆瓦发电运行,届时我国地热发电总装机容量可实现一个飞跃,达到60兆瓦。
4&&& 常规地热能的直接利用
4.1& 地热供暖
地热供暖是最能充分发挥中低温地热资源优势的利用方式。我国建筑能耗在能源消费总量中所占的比例从20世纪70年代末的10%,近年已上升到超过30%;而建筑的最大能耗是供暖和空调,它们占建筑总能耗的55%。传统的燃料锅炉和热电厂热力(热水)管网的城市集中供暖模式,不但产生CO2温室气体排放,而且将煤炭和油气类高品位能源转换成70~90°C的低品位热水去作供暖利用,也是一种资源的浪费。近些年来我国提倡的建筑节能和可再生能源利用促进了地热供暖应用的发展。
2014年2月27日,国家能源局在河北省雄县召开了全国能源局长地热能开发利用现场会。国家发展改革委副主任、国家能源局局长吴新雄出席会议并讲话,国家能源局副局长刘琦主持会议。吴新雄指出,加快地热能开发利用有利于提升我国能源供应保障能力,优化能源结构,治理大气污染,改善人民群众生活环境和生活条件。河北雄县开发利用地热能集中供热,满足了县城90%以上的供热需求,建成了华北首座“无烟城”,同时对地热供暖的尾水实施回灌,保护地热资源实现了可持续开发,这为全国开发利用地热能提供了宝贵经验。会议要求总结雄县经验,推广雄县模式,在全国复制10~20个雄县模式。
天然产出的中低温地热资源,温度在70°C以上的地下热水,最适宜作为建筑供暖的热源,它免去了燃烧,没有CO2排放;而且50~60°C的地下热水也能用作地板式供暖。天津城区地下蕴藏着丰富的80°C以上地下热水,地热井产出的地下热水首先通过传统散热器(暖气片)方式利用,其回水再供地板供暖,且二次回水通过热泵加热后再作供暖利用,通常一眼地热井的梯级利用可供暖20万平方米。天津市地热供暖面积2013年中达到了1550万平方米,一直居全国首位。
我国常规地热供暖的总面积2004年为1272万平方米,2009年达3020万平方米,平均年累进增长率为19%;2013年全国常规地热供暖的总面积超过5000万平方米。在最近4年的突飞猛进是中石化集团新星石油公司的贡献,他们近年在国内以开发地热供暖为主业,承包了河北省雄县和陕西省咸阳等许多县市的地热供暖,实施排他性独家开发,创造了雄县模式,至2013年他们完成2000万平方米的地热供暖目标。另有些私企也在河北省献县、四川省康定县等做了超过100万平方米的地热供暖。除上述外,地热供暖还在北京市、山东省、河南省及黑龙江省的一些城市有较大发展应用。
黑龙江省的林甸县全县地热供暖面积现达到了68万平方米,他们发展地热供暖已有十余年,2012年林甸县举办国际温泉名城论坛之后,吸收出席论坛的国内相关领导、专家、名人的意见,进一步加强了林甸地热供暖等温泉产业发展和温泉名城建设。
4.2& 温泉洗浴和医疗
温泉水自古以来就用作洗浴和医疗利用,有独到的长处,可以充分发挥地热资源所含矿水成分的作用,远远超出普通热水洗浴的功效。地下热水在地下深部地球化学环境较高温度、压力的条件下,溶解了丰富的矿物质,如偏硅酸、偏硼酸、硫化氢、氡、镭、氟等成分,通常构成医疗矿水,具珍贵的医疗价值,这正是温泉水在世界上数千年来传统作为洗浴和医疗利用的原因。温泉洗浴医疗是低温地热资源(地下热水)最普及的利用方式。许多传统的温泉区,基本上都有民间的温泉洗浴利用,还包括简陋的医疗利用,如云南西部的高温地热显示区,有利用地热蒸汽熏蒸、热水拔罐等土医治疗,当然更多的是温泉疗养院、温泉康复中心在医生指导下的温泉理疗,包括浸浴、运动浴、喷射浴、泥疗、水疗、水电疗、饮疗等内容。
20世纪90年代中期,在市场经济下的地热开发中,开发商将传统的温泉洗浴医疗提升,注重发展温泉游泳、温泉度假村和温泉旅游项目,推崇温泉养生、温泉文化,极受消费者的青睐,同时大大提高了温泉利用的价值和利润,也正是这样的高回报率,吸引和带动了更多开发商对地热开发的投入,造就了这些年来我国地热开发利用的持续发展。
2009年我国温泉洗浴和医疗利用的地热资源设备容量1826兆瓦热量,年利用能量23886 兆兆焦。据不完全统计,至2013年我国温泉洗浴和医疗利用的年增长率平均约近8%。
4.3& 温室种植和水产养殖
地热温室种植和水产养殖是低温地热水直接热利用的主要用途之一。在社会经济发展、人民生活水准提高之后,反季节的新鲜蔬菜、高档花卉和鲜活水产品的市场需求不断提高。燃煤的温室大棚种植和养殖,一是燃料成本高,二是造成空气污染,而且温室温度不稳定。中低温地热资源正具备这方面的优势,地热水可以直接用于温室供暖(包括土壤加温)和温水养殖。地热温室种植和水产养殖可以数十倍提升产量和产值,创造出较高的地热利用经济效益。
我国的地热温室种植和水产养殖逐年有所增长,技术水平也不断提高,北京、天津都建成了单体达3万平方米的玻璃房地热温室,兼有温度、湿度的自动调控,达到世界先进水平。2009年我国地热温室种植和水产养殖的设备容量分别为146 兆瓦热量和197 兆瓦热量,年利用能量分别为1688兆兆焦和2171 兆兆焦。据不完全统计,至2013年我国地热温室种植和水产养殖的增长速度,大致在每年3%左右。
5&&& 浅层地热能的地源热泵利用
5.1& 地源热泵工程应用继续大发展
依靠地源热泵技术开采浅层地热能用于供暖和制冷,虽已有近百年的研究和应用,但直到20世纪的最后10余年才赢得了大发展,为世界地热开拓出一个新领域。由于其在节能和减排中的特别优异表现,赢得了政府和大众的青睐,自此直到2009年世界地源热泵的装机容量和利用能量年增长速度还保持接近20%的水平。我国的地源热泵工程应用差不多在20世纪末起步,但发展速度远超世界,2004年排名世界15位之后,至2009年已在世界43个应用国家中跃居第二!北京的地源热泵工程应用最初居全国之首,至2007年沈阳市后来居上,跃居全国第一。2009年沈阳市地源热泵供暖面积已达5462万平方米,北京2100万平方米,全国总利用面积1.007亿平方米,相当于利用热功率5210兆瓦热量。近年来,全国地源热泵工程应用的发展格局略有调整,沈阳减缓了之前三年的特高速增长,北京保持500万平方米的年增长速度,但国内黄河和长江中下游地区出现了高速发展。河南全省多地近年地源热泵应用大发展,现总数已超过2500万平方米,仅次于沈阳和北京,居全国第3位;江苏省在计划经济时代没有房屋冬季供暖的福利,现在经济富裕,人民生活水平提高,开发商建设的地源热泵供暖的商品房大受欢迎,开发商获得了更多收益,也带动了更多的后来者,同时地源热泵行业得到了快速发展;湖北省武汉市同样,政府出面提出“冬暖夏凉工程”,新建建筑全都采用地源热泵,为全市居民提高生活福利。2013年底,全国地源热泵总利用面积达3亿平方米,其利用浅层地热能的装机容量已超过15GWt,年利用能量75600 兆兆焦热量,2010年以来的平均年累进增长率约32%,仍远高于世界增长速度。
2012年,我国南方地区冬季供暖问题成为突出议论,针对计划经济时代遗留下的淮河以南不供暖的规定,随着经济发展和人民生活水准的提高,供暖需求提上日程,武汉市政府已提出了“冬暖夏凉工程”的目标。专家对南方城市供暖讨论的主流意见认为,南方供暖无可非议,但不必像北方的集中统一供暖(耗能大),可以分散因地制宜解决,从地源热泵高效节能和减排的优势,可以担当南方供暖的首选。事实上,近年来长江流域部分开发商建设新型居民小区,已看准了满足用户的供暖需求,并得到用户的普遍欢迎。2013年国家能源局等发布的《促进地热能开发利用的指导意见》确定浅层地热能建筑供热面积至“十二五”末2015年要达到5亿平方米,这需要我们在目前基础上继续保持30%的年增长发展才能实现。
2013年初我国北方大片地区出现前所未有的严重雾霾天气,北京气象局发布了史上第一个最高级别的霾橙色预警信号。谁也不希望这样的事件再次发生和扩散,如何从源头控制和改善我们的空气状况?北京市环保局解释此次重污染的根本原因是污染物排放量大,包括燃煤、机动车、工业排放和扬尘,因此,提倡新能源和可再生能源尽量替代常规的化石燃料能源是我们的当务之急。地源热泵减轻空气污染的效果非常明显,北京市已在2013制订的《清洁空气行动计划》中确定了将“构建以电力和天然气为主、地热能和太阳能等为辅的清洁能源体系”,包括进一步支持地源热泵的发展。
5.2& 国家对地源热泵行业的政策支持
地源热泵的典型应用项目在前几年财政部和住房与城乡建设部财政支持的新能源建筑应用示范中获得过资金支持。2012年5月,国家能源局发布《国家能源局关于申报新能源示范城市和产业园区的通知》,在全国范围内组织新能源示范城市和产业园区建设,大力支持、太阳能、、等新能源的开发,促进、新型、新能源交通等技术在城市中的利用;并提出“十二五”期间全国将建设100座新能源城市、1000座新能源示范区和10000个新能源示范镇。2013年在此基础上又提升了“智慧城市试点”的更大力度支持,西藏拉萨已列入该试点城市。
国土资源部作为中国地热资源(包括浅层地热能)的行政主管部门,历年发布过多个文件,积极倡导和推进应用地源热泵技术开发利用浅层地热能。“十二五”开始,在完成北京市和天津市的“浅层地热能资源调查评价”项目试点后,2011年和2012年已完成全国所有省会级以上城市的浅层地热能资源调查评价任务,2013年任务扩大到一批地级市完成了浅层地热能资源调查评价,划分水源热泵应用的适宜区、较适宜区和不适宜区,及地源热泵应用的适宜区、较适宜区和一般适宜区。该公益性成果提供给社会和行业应用,可避免开发商的投资风险,保障地源热泵应用工程的节能减排和投资回报效益。
5.3& 地源热泵制造和施工产业发展壮大
为适应地源热泵工程应用快速增长的巨大市场需求,国内地源热泵生产企业得到相应的大发展。山东省的富尔达公司最早开始了国产地源热泵的生产,包括主机和附件(压缩机部件仍靠进口)。10余年来,我国生产热泵机组的厂商已发展至超过200家,分布在山东、北京、深圳、大连、杭州、苏州、广州等地。国产品以水-水系统的大机组为主,主流是螺杆式压缩机+壳管式换热器,也有涡旋式压缩机+板式换热器或套管式换热器的模块式机组,大型机能达2000~3000 千瓦制热(制冷)量,也有小型适应家庭使用的小于10 千瓦机,但以50~2000千瓦为主要产品。除热泵主机外,热泵相关配件和PE管线等的生产厂家还有百余家。另外,国外知名品牌的热泵公司也陆续登陆中国,建立生产基地或合资企业,产品就地供应中国市场。
再者,设计和施工队伍也适应工程市场发展的需要而迅速扩大,组建的新公司初时聘用顾问、借用人才、委托设计,后来招收毕业生、吸引跳槽,经过几年的打拼,现在已趋成熟、老练。目前全国该行业的设计和施工队伍超过10万人。
5.4& 地源热泵行业的发展成长
作为标志性的行业大型活动,由中国能源研究会地热专业委员会和国际地源热泵协会中国地区委员会主办,由《地源热泵》杂志和地源热泵网操作,2013年在天津举办了四季春冠名的“第五届中国地源热泵行业高层论坛”。来自全国各地的400余名地源热泵从业精英及政府嘉宾、行业协会领导、大专院校科研人员、房地产商及设计院代表参加了此次论坛。此次论坛上,天津市国土房管局代表到会致辞,中国科学院院士汪集D、国务院参事中国工程勘察大师王秉忱、全国区域能源专业委员会理事长许文发等20余位权威专家及企业领导登台发表了精彩演讲,专家们从不同角度对当前国家新能源发展取得的成果、地源热泵行业面临的发展机遇、存在的焦点问题以及出现的新趋向和新动态、新政策作了精彩演讲,引发了与会人员的高度关注和强烈反响。
另一项标志性的行业活动是“中国地源热泵行业十强企业”评选,该活动从2009年度起已经连续进行了四年,每年评选主机生产和系统集成两类,各评选出10家企业,作为行业的标兵“十佳”。地源热泵行业市场也竞争激烈,每年的第一名、第二名的排序都不同,名牌大企业也有落马的年头,新兴企业也有后来者居上者。为了避免“金钱交易”之嫌,评选不收取费用,体现公开、公正、公平的评选原则。2013年评选了“2012年度中国地源热泵行业十强企业”,对2012年的地源热泵行业企业的业绩,经信息检索、实地调研,通过客户反馈、业内专家评选、各主流媒体推荐、网上投票等进行全面评估后最终评选出结果。历届的十强评选中诸多企业竞争剧烈,2012年度最后由山东宏力空调设备有限公司等10家企业获主机生产十强企业,际高建业有限公司等10家企业获系统集成十强企业,在“2013第五届中国地源热泵行业高层论坛”时获得颁奖。2014年初正在评选的十强企业又增添了地源热泵管材生产企业的评选,以鼓励和带动PE管材生产企业的积极性。
6&&& 干热岩地热资源的研究开发
干热岩地热资源研究开发目前虽未形成商业和产业规模,但其蕴含的巨大发展潜力已在地热界引起相当关注,国企和民企都开始有所涉足。它在国际上现称增强型地热系统或称工程地热系统,国外以3个英文词的字头缩称EGS表示。
6.1& 美国《地热能的未来》对世界的冲击
美国麻省理工学院(MIT)2007年完成了《地热能的未来¾¾ 21世纪增强型地热系统(EGS)对美国的影响》的研究报告,该研究面对美国的人口增长,社会电气化的发展,考虑美国长期能源供应的安全,对抗可能因油价波动或供应中断招致的经济不稳定,提出地热能能否在2050年提供1亿千瓦的发电装机容量。研究结果发现,增强型地热系统可以提供这样的电力和热量供应。其原理是对地下4000米深度以内的高热岩体,通过钻井和制造人工裂隙(压裂),从一眼井向地下注入冷水,从另一眼井产出高温水热蒸汽,可供发电。增强型地热系统是潜力巨大的本土化资源,不像现在开发的水热型高温地热资源那样受地域地质条件的限制,而且这种清洁能源招致的环境影响最小,还可以做到合理的开发投资和有竞争性优势的运行成本,美国该技术的商业化规模可望在10~15年内实现。研究报告估算了全美国增强型地热系统的资源基础超过1300万兆兆兆焦,其可开采量超过20万兆兆兆焦,这个数字相当于美国2005年一次能源消费量的2000倍!
美国能源部为了验证该成果,随后组织了可再生能源国家实验室等专家作出了《EGS技术评估报告》和《美国地热能市场报告》,充分肯定了前者的成果。
增强型地热系统先后在世界上美国、英国、德国、法国、瑞典、日本、澳大利亚、瑞士8个国家已经历过30多年的研究。受美国上述报告的影响(鼓动),现在世界上更多的国家正加入进来,包括印度、韩国等,加强开展更深层次的研究,以尽早实现其商业应用的目标。
6.2& 干热岩EGS研究开发的最新进展
美国的动作带动了世界上干热岩EGS研究的热潮,过去美国和日本等进行了干热岩百千瓦级小型发电机组的试验运行,现在欧洲已走到了前面。2012年在靠近法德边界法国境内法德联合研究的苏尔茨EGS电站已成功运行2.2MW机组,并计划增建1.5MW机组。同年德国在莱茵盆地南部的兰道EGS地热电站3MW机组成功发电,其利用循环出160°C地热流体双工质发电,年运行超过8200小时,年利用率高达93%;同时,德国印希姆EGS地热电站5MW机组也利用循环出160°C地热流体双工质系统成功发电。澳大利亚在南澳库泊盆地过去循环成功175°C、但遭爆炸停止的工地,2012年新钻成4号井,2013年4月成功循环出190~210°C的高温两相流,带动1MW机组实现了试生产。
6.3& 中国干热岩的起步研究
2007年中国能源研究会地热专业委员会与澳大利亚Petratherm公司签订了合作协议,共同承担“中国增强型地热系统资源潜力的研究”项目,2008年中澳两国专家已联合在一些可望有潜力的选定地区开展了初步调查,采集了试验样品,结合地质资料的进一步分析测试和模型研究等工作,初步选出几处前景区,拟进行深部地球物理勘查,然后在验证的前景区投入实际钻探。2009年该项目在澳大利亚进行了结题讨论会。由于澳大利亚受经济危机的影响,计划后续开展的研究未能继续。
“十二五”以来国内干热岩的研究开发开始了新的进展。
吉林大学牵头,组织了中科院广州能源研究所、天津大学和清华大学的研究队伍获得了国家科技部的“干热岩热能开发与综合利用关键技术研究”863项目,该项目包括4个研究课题:干热岩靶区工程测试及人工压裂工艺技术研究(吉林大学);干热岩地热地质资源评价与开发技术研究(广州能源所);干热岩发电及综合评价关键技术研究(天津大学)和干热岩能量转换效率评价技术研究(清华大学)。2013年9月科学技术部组织了对该项目的中期检查,各课题进展有序,已获得了阶段性成果。
国土资源部安排的干热岩研究课题也在抓紧进行中,试验性钻探在比较了西藏云南地区和东南沿海地区的资源条件和试验条件后初步选定在东南沿海,计划2014年先投入地球物理勘查,然后可以比选出最佳位置,实施试验钻井。如果抓紧我国可望成为干热岩钻探的第九个国家。
7&&& 投资与融资
2013年在国家《指导意见》的政策推动之下,中国地热界出现了欣喜的进步,国企和民企都表现出投资高温地热发电和中低温地热供暖等利用的积极性,我们对上世纪70年代中国地热轰轰烈烈的全面发展称之为中国地热的春天,而现在可以说,中国地热开发的第二个春天到来了。
7.1 &&国企投入
国内五大电力集团和中石化、中石油等大型国有企业都不同程度地在近年设立的新能源和可再生能源部门中考虑了地热能的开发。具体到投资项目,先以地热供暖项目为主,但在2013年《指导意见》的感召下,也开始对地热发电项目动心。
中国石化集团新星石油股份有限公司2009年与河北省雄县人民政府签订了《开发雄县地热资源合作协议》,承担全县城规模化地热供暖,后续几年来实施了钻探生产井和回灌井,建设供热站,目标是要逐步实现雄县全县城地热供暖100余万m2,努力建设雄县“无烟城”。中石化新星石油公司在雄县的角色相当于能源服务公司的全承包服务,一切投入全由其承担,从设计、施工、安装到操作运行,以收取供暖费作为投资回报。2011年该公司已与保定市政府签订了协议,承担保定市及所属各县地热资源开发作地热供暖,2012年以来新项目已开始实施。
肯尼亚在地质上位于东非大裂谷构造,是全球性的高温地热带之一。中石油集团前些年由下属长城钻井公司在肯尼亚承包高温地热井钻井工程,2013年肯尼亚发布了2014年公私伙伴关系(PPP)国家优先项目清单,其中包含3个地热发电项目和一个地热管线项目,鼓励投资人参与,中石油等国企正考虑或许可以去投资那里的地热项目。
7.2 &&民企投入
设计装机容量32MW的西藏羊易地热电厂是民营企业江西华电电力有限公司独资投入,计划用其自身的产品螺杆膨胀机(全流发电)地热发电,在2011年以来两台试验机组共900kW发电运行的基础上,2012年和2013年安排了生产井钻井和电厂厂房建设准备,该项目总投资超过5亿元,鉴于西藏的特殊困难条件,每千瓦装机的投入成本远高于内地。
对于温泉度假村、温泉养生中心之类的地热休闲旅游开发,全国各地都有开展,并从大城市和沿海向内地扩展,基本都是民营企业开发商的投入。
来源:中华新能源网
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