讓地熱能“熱”起來：供熱、制冷均大有可為

文/貢曉麗

“地熱能是非常好的一種能源，但卻往往沒有被認識到，國內的重視程度和普及面遠遠不夠。”記者每次見到中國科學院院士汪集旸，都會聽到他對地熱能的殷切呼吁。“埋藏于地下的地熱資源是地球的‘本土’能源，它具有儲量巨大、能源利用效率高、節能減排效果好和開發成本低等諸多優點。”汪集旸如是說。2016年全國兩會政府工作報告中指出，重拳治理大氣霧霾，提高清潔能源比重。我國地熱資源豐富，有專家建議，在有條件的地區充分利用地熱發電和供暖，可顯著改善能源結構，有效緩解冬季霾污染的不利狀況。

地熱的“能源性”漸近

地熱作為清潔環保的新型可再生能源，具有資源儲量大、分布廣、利用系數高等特點。大力發展地熱等清潔能源，對于調整能源結構、實現非化石能源目標，推進節能減排均具有重要意義。地熱能在很多地區還具有小型、分散的特點，汪集旸指出，這便于開發利用及建成以地熱為主的分布式獨立能源系統。

我國地熱資源的開發利用分為發電和直接利用兩個方面。高溫地熱資源主要用于發電；中低溫地熱資源則以直接利用為主。因發電效率和經濟效益等原因，目前僅廣東豐順和西藏羊八井在發電。盡管我國直接利用地熱資源量多年位于世界首位，但地熱發電比較滯后，2014年底，我國地熱發單總裝機容量僅為27.28MW，居世界第18位，與地熱資源大國地位不匹配。不過，2014年年底，我國地熱資源直接利用發生了積極的變化。地源熱泵達到了58%，地熱供暖比例為19%，首次超過18%的溫泉洗浴。地熱開發的能源性、技術性開始逐漸顯露出來。

供熱、制冷均大有可為

在中國石油化工集團新星石油公司多年努力和河北省政府的大力支持下，河北省雄縣地區豐富的地下熱水資源得以充分利用，并終于在2013年建成以地熱供暖替代燃煤鍋爐的“無煙城”。“這是地熱開發利用上的一大突破，不但節約了煤炭資源，更重要的是減少了二氧化碳排放和致霾顆粒的擴散，為北方地區霧霾治理作出貢獻。”汪集旸呼吁，在北方有類似資源條件的地區和省市，要大力推廣“雄縣模式”，利用地熱解決供暖問題。

汪集旸提到，在我國長三角地區，冬季供暖和夏季空調制冷也始終是困擾能源界的一個大問題。

從氣候分布帶和人們生活需求來看，長三角地區包括上海、南京、杭州等，有人認為這些地區需要供暖/制冷的季節并不長，從能源成本考慮如果集體供暖/制冷會不劃算，所以未能出臺相應的政策法規解決這一問題。于是出現居民各家各戶自行想辦法的局面，這樣既污染了空氣，又浪費了能源。其實在廣大的長三角地區，有豐富的地熱資源可供利用。“第一是淺層地熱能，即地表以下至200m深的地殼最上層中所包含的熱量。第二是地下200m至3km的所謂中、深層水熱型地熱資源。”汪集旸介紹說。

據中國地質調查局2014年公布的資料，全國31個省會城市淺層地熱能冬季可供暖面積為1.13×1010m2，夏季可制冷面積為9.09×109m2。2013年，江蘇地質調查院在南通如東縣小洋口地區2500m深處打出一口92℃的中溫熱水井，流量較大，水質也很好。2014年，該院在揚州寶應地區又打出水溫為93℃的地下熱水，水量也不小。因此若能將這兩部分深淺不一的地熱資源加以充分利用，建立起小型、分散的獨立能源系統，則可逐步解決（或至少部分解決）長三角地區的冬季供暖、夏季制冷問題，同時改善空氣質量，減少霧霾。

提升技術是當務之急

“基于我國地熱資源利用不足的現實狀況，提升開發利用技術成為當務之急。”中國工程院院士曹耀峰說。我國的地熱資源開發利用技術是一門多學科的綜合技術，涉及資源的勘察與評價，鉆井成井工藝、尾水回灌、梯級利用、高效運營、保溫與換熱，防腐防垢和熱泵發電等技術。

據介紹，目前，我國地熱開發利用技術的實施主體主要由國家地熱能中心、中科院等多家科研機構和石油大學、地質大學等高校構成。這些單位相繼開展了地熱資源開發利用技術研發，初步建立了一套與我國地熱資源特點相適應的技術體系，指導地熱資源勘探開發實踐。

“地熱資源的勘察技術和資源的評價技術在指導目前我國地熱勘察與評價上起到了積極作用。”曹耀峰說。地熱資源的勘察技術，以電法、大地電磁法為主，在西藏、天津、北京、陜西、河北、河南、山東、四川、新疆等地的地熱資源勘察中得到了廣泛應用。

地熱資源評價技術，以熱儲體積法最為成熟，國土資源部2009年組織開展《全國地熱資源潛力評估》，該成果已于2014年11月發布，確定了地熱開發有利目標靶區。針對不同的深度、地層和巖性，形成了不同的熱儲類型的井身結構優化設計、低密度流體鉆井、熱儲層物性錄井、測井及有效儲層評價等地熱井鉆井成井工藝技術體系。比如中石油聯合中石化在肯尼亞OLKARIA地區施工了一批高溫地熱井，初步形成了高溫定向鉆井、井筒降溫、鉆頭選型、空氣泡沫鉆井液等高溫地熱井鉆井技術。

地熱尾水回灌技術，是實現地熱資源可持續開發的有力措施，世界各國已獲得廣泛應用。在地熱資源保護、減少資源浪費、延長生產井壽命以及減少環境污染等方面具有重要作用。“在開發利用地熱中，如果沒有回灌就會造成二次污染，地下會面臨被掏空的危險；而一旦利用好回灌技術，地熱資源則取之不盡，用之不竭。”在談到回灌技術的重要性時，曹耀峰說。