地?zé)幔瑴嘏袊?guó)—專訪中國(guó)科學(xué)院院士、國(guó)家地?zé)崮芗夹g(shù)委員會(huì)名譽(yù)主任汪集旸

○ 文／本刊記者 陸曉如

“我國(guó)發(fā)展地?zé)岵膳哂蟹浅Ｃ黠@的優(yōu)勢(shì)。”

2018年伊始，南方地區(qū)多地降雪的消息刷爆了朋友圈，云南昭通“冰花男孩”頭頂冰霜上學(xué)一時(shí)成為網(wǎng)絡(luò)紅人。雪景很美，“冰花男孩”很勵(lì)志。但在低溫的席卷下，躲在被窩里還凍得瑟瑟發(fā)抖的南方群眾加深了對(duì)供暖的渴求。

如何以低耗能、高效率的方式在南方供暖？如何解決北方供暖的能耗、污染問(wèn)題？中國(guó)科學(xué)院院士汪集旸指出，大力發(fā)展地?zé)岵膳墙鉀Q以上問(wèn)題的有效途徑。地?zé)峋哂泻軓?qiáng)的發(fā)電優(yōu)勢(shì)，是應(yīng)該大力發(fā)展的清潔可再生能源。

發(fā)展地?zé)嵋饬x重大

中國(guó)石油石化：汪院士，您好！感謝您接受中國(guó)石油石化雜志社的專訪。您認(rèn)為發(fā)展地?zé)嵊惺裁船F(xiàn)實(shí)意義？

汪集旸：資源、能源、災(zāi)害、環(huán)境，是當(dāng)今人類面臨的大問(wèn)題。節(jié)能減排、應(yīng)對(duì)全球氣候變化的現(xiàn)實(shí)需要，促使包括地?zé)嵩趦?nèi)的新能源和可再生能源的開(kāi)發(fā)利用已成為世界各國(guó)能源發(fā)展的重要戰(zhàn)略。

地?zé)崾翘N(yùn)藏在地球內(nèi)部的熱量，是驅(qū)動(dòng)整個(gè)地球發(fā)生發(fā)展的原動(dòng)力。地球正處于她的壯年期，具有強(qiáng)大的生命力。據(jù)天文學(xué)與比較行星學(xué)研究結(jié)果，地球形成于46億年前，并還能活46億年。因此，地?zé)峋哂袕?qiáng)大的生命力。

地?zé)岬馁Y源量巨大，是人類不可多得的可再生能源。據(jù)估算，儲(chǔ)存于地球內(nèi)部的熱量約為全球煤炭?jī)?chǔ)量的1.7億倍。其中，可利用量相當(dāng)于4948萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。按目前世界年消耗190億噸標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算，能滿足人類數(shù)十萬(wàn)年的能源需求。

可以說(shuō)，地?zé)嵩诠?jié)能減排、應(yīng)對(duì)全球氣候變化、防治霧霾等行動(dòng)中都有著不可替代的作用。

中國(guó)石油石化：我國(guó)具有發(fā)展地?zé)岬膬?yōu)勢(shì)嗎？

汪集旸：當(dāng)然有，而且優(yōu)勢(shì)很明顯。

首先，我國(guó)有強(qiáng)烈的發(fā)展地?zé)岬男枨蟆Ｒ环矫妫F霾治理需要以清潔能源替代化石能源，尤其是燃煤，而地?zé)釤o(wú)疑是清潔能源。另一方面，南、北方的清潔供暖和制冷都對(duì)地?zé)嵊泻艽蟮男枨蟆Ｎ覈?guó)能源發(fā)展進(jìn)入轉(zhuǎn)型期，“十三五”是我國(guó)能源低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期。大力度、高質(zhì)量發(fā)展包括地?zé)崮茉趦?nèi)的非化石能源，是能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要內(nèi)容。

其次，我國(guó)發(fā)展地?zé)嵊芯薮蟮馁Y源優(yōu)勢(shì)作為保證。有數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)336個(gè)地級(jí)以上城市200米以內(nèi)的淺層地?zé)崮苣昕砷_(kāi)采資源量折合7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；全國(guó)200～3000米水熱型地?zé)豳Y源量折合1.25萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，年可開(kāi)采資源量折合18.65億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；3～10千米干熱巖資源量折合856萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，是我國(guó)油氣、煤炭總資源量的30倍。

我國(guó)對(duì)地?zé)岬拈_(kāi)發(fā)利用日益重視，并已出臺(tái)一系列方針政策性文件，以推動(dòng)我國(guó)地?zé)岬陌l(fā)展。

2017年，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局及國(guó)土資源部聯(lián)合發(fā)布《地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》。規(guī)劃中提出要推動(dòng)地?zé)崮芤?guī)模化開(kāi)發(fā)利用，在京津冀等北方城鎮(zhèn)推廣中深層地?zé)崮芗泄┡陂L(zhǎng)江中下游地區(qū)推廣地源熱泵供熱、制冷應(yīng)用，同時(shí)推進(jìn)西藏高溫地?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目建設(shè)和中低溫地?zé)岚l(fā)電實(shí)驗(yàn)。在國(guó)家層面給以規(guī)劃、指導(dǎo)，相信會(huì)推進(jìn)我國(guó)地?zé)峒涌彀l(fā)展步伐。

地?zé)峁┡熬斑h(yuǎn)大

中國(guó)石油石化：地?zé)豳Y源量巨大，應(yīng)該如何合理地加以利用呢？

汪集旸：利用地?zé)嵋槍?duì)地?zé)豳Y源類型進(jìn)行。地?zé)豳Y源類型一般可分為中低溫水熱型、高溫水熱型兩種。150℃以上為高溫，90℃～150℃為中溫，90℃以下為低溫。高溫地?zé)徇m合用于發(fā)電，中低溫地?zé)嵋部梢园l(fā)電，不過(guò)發(fā)電率比較低。

中低溫地?zé)崽貏e是低溫地?zé)峥梢灾苯永茫糜诩訜帷⒗鋮s和各種形式的工農(nóng)業(yè)利用以及醫(yī)療旅游等方面。

我國(guó)地?zé)嶂苯永靡堰B續(xù)多年位于世界首位，是位居全球第二的美國(guó)的兩倍多。截至2015年，全國(guó)淺層地?zé)崮芄┡娣e達(dá)3.92億平方米，中深層地?zé)崮芄┡娣e達(dá)1.02億平方米，合計(jì)4.94億平方米。全國(guó)利用地?zé)崮芄┡瘜?shí)現(xiàn)了替代標(biāo)煤1450萬(wàn)噸。加上用于種植、養(yǎng)殖及洗浴等共實(shí)現(xiàn)替代標(biāo)煤2000萬(wàn)噸。

中國(guó)石油石化：在北方地區(qū)推進(jìn)地?zé)峁┡泻我饬x？

汪集旸：目前，北方地區(qū)仍以燃煤取暖為主，是造成冬季霧霾的主要成因之一。根據(jù)《鍋爐大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)算，采暖鍋爐排放的二氧化硫、氮氧化物和粉塵分別是電廠鍋爐的4倍、4倍和2.5倍，散煤直燃的污染排放量是工業(yè)燃煤的十幾倍。相對(duì)于太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)電等替代的是燃煤電廠排放的污染物，地?zé)峁┡娲氖枪┡仩t的燃煤和直燃的散煤所產(chǎn)生的污染物，對(duì)于大氣污染治理的意義突出。

國(guó)家能源局大力提倡使用地?zé)崮芄┡蟛捎玫責(zé)峁┡娲济汗┡Ｍ渣c(diǎn)帶面抓好重點(diǎn)地區(qū)和重點(diǎn)項(xiàng)目的建設(shè)。重點(diǎn)地區(qū)即為京津冀地區(qū)。

京津冀地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、環(huán)境約束較高，而且中深層地?zé)豳Y源豐富。在京津冀及周邊地區(qū)大力推廣中深層地?zé)峁┡娲济汗┡梢源龠M(jìn)京津冀地區(qū)壓減煤炭消費(fèi)，改善區(qū)域大氣環(huán)境。

2017年12月29日，國(guó)家六部委印發(fā)《關(guān)于加快淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用 促進(jìn)北方采暖地區(qū)燃煤減量替代的通知》，明確提出以京津冀及周邊地區(qū)等北方采暖地區(qū)為重點(diǎn)，到2020年，淺層地?zé)嵩诠帷⒅评漕I(lǐng)域得到有效應(yīng)用，應(yīng)用水平得到較大提升，在替代民用散裝煤供熱、制冷方面發(fā)揮積極作用，區(qū)域供熱、制冷用能結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，相關(guān)政策機(jī)制和保障制度進(jìn)一步完善，淺層地?zé)崮芾眉夹g(shù)開(kāi)發(fā)、咨詢?cè)u(píng)價(jià)、換件關(guān)鍵設(shè)備制造、工程建設(shè)、運(yùn)營(yíng)服務(wù)、產(chǎn)業(yè)體系進(jìn)一步健全。這一通知為因地制宜加快推進(jìn)淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用，推進(jìn)北方采暖地區(qū)居民供熱等領(lǐng)域燃煤減量替代，提高區(qū)域供熱、制冷能源利用效率和清潔化水平，改善空氣環(huán)境質(zhì)量指引了方向。

中國(guó)石油石化：應(yīng)該如何在南方地區(qū)推進(jìn)地?zé)峁┡?/p>

汪集旸：南方地區(qū)主要指長(zhǎng)江流域地區(qū)，特點(diǎn)是夏熱冬冷，涉及14個(gè)省、直轄市約1.5億城鎮(zhèn)人口。南方供暖有很大的需求，冬天去過(guò)南方的人都會(huì)有切身體會(huì)。

根據(jù)南方地區(qū)氣候情況、建筑保溫情況、人們的居住習(xí)慣等，同時(shí)考慮到采暖期短、負(fù)荷小、波動(dòng)大等供熱特點(diǎn)，應(yīng)該提倡科學(xué)地選擇適宜的采暖方式，應(yīng)該采用分散、局部的供熱方式，解決個(gè)性化采暖需求。如用熱泵式分體空調(diào)器、燃?xì)獗趻鞝t、電采暖等分戶獨(dú)立供熱方式，地源熱泵、水源熱泵、太陽(yáng)能輔助等局部供熱方式。

地?zé)岚l(fā)電優(yōu)勢(shì)巨大

中國(guó)石油石化：您提到高溫地?zé)徇m合用于發(fā)電，現(xiàn)在地?zé)岚l(fā)電開(kāi)發(fā)進(jìn)展情況如何？

汪集旸：現(xiàn)在世界各國(guó)擁有高溫地?zé)豳Y源的國(guó)家大部分用其來(lái)發(fā)電。

近年來(lái)，世界地?zé)岚l(fā)電市場(chǎng)保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，年增長(zhǎng)率為4%～5%，前景廣闊。2015年末，全球地?zé)岚l(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量已達(dá)到 13.5GW。目前主要的地?zé)岚l(fā)電國(guó)家為美國(guó)、菲律賓、印尼、墨西哥、冰島等國(guó)家。美國(guó)、冰島、意大利、新西蘭等國(guó)家是地?zé)岚l(fā)電傳統(tǒng)強(qiáng)國(guó)，規(guī)模較大，增量平緩。而印度尼西亞、菲律賓、肯尼亞以及土耳其是地?zé)岚l(fā)電新興國(guó)家，規(guī)模較小，增長(zhǎng)趨勢(shì)較為強(qiáng)勁，地?zé)岚l(fā)電在這些國(guó)家有很大的增長(zhǎng)空間。

實(shí)際上，我國(guó)地?zé)岚l(fā)電的量并不大，跟太陽(yáng)能、風(fēng)能的發(fā)電量沒(méi)法比。這是因?yàn)槲覈?guó)除滇藏地區(qū)是以高溫水熱型地?zé)豳Y源為主外，其他地區(qū)多是以中低溫水熱型地?zé)豳Y源為主，屬高溫地?zé)岚l(fā)電潛力有限、中低溫地?zé)嶂苯永脴O具潛力的國(guó)家。

目前，我國(guó)地?zé)犭娬局饕植荚谖髂系貐^(qū)。西藏羊八井地?zé)犭娬臼俏覈?guó)最大的地?zé)岚l(fā)電站。總裝機(jī)容量為24.18兆瓦，為拉薩主力電網(wǎng)之一，一度占拉薩電網(wǎng)總裝機(jī)容量的41.5%。在冬季枯水季節(jié)，羊八井地?zé)岚l(fā)電曾占拉薩電網(wǎng)的60.0%。江蘇南通小洋口92℃的地?zé)峋瑯涌梢越ㄒ蛔?50～200千瓦的中低溫地?zé)岚l(fā)電站。

中國(guó)石油石化：相較于利用其他能源發(fā)電，地?zé)岚l(fā)電有哪些優(yōu)勢(shì)？

汪集旸：地?zé)岚l(fā)電的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。

第一，能源利用效率高。相對(duì)于風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能，地?zé)崮芊€(wěn)定、連續(xù)，不受天氣和季節(jié)變化影響。利用地?zé)岚l(fā)電，發(fā)電機(jī)可以一天24小時(shí)工作，一年365天運(yùn)行。

第二，成本具有競(jìng)爭(zhēng)性。據(jù)聯(lián)合國(guó)世界能源評(píng)估報(bào)告（WEA2004），多種可再生能源發(fā)電成本不盡相同。其中，地?zé)岚l(fā)電成本為2～10美分，風(fēng)能為4～8美分，生物質(zhì)能為3～12美分，太陽(yáng)能光伏發(fā)電為25～160美分，太陽(yáng)能熱發(fā)電為12～34美分，可見(jiàn)地?zé)岚l(fā)電成本最低。雖然如此，但隨著其他可再生能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，地?zé)岚l(fā)電的成本優(yōu)勢(shì)在逐漸下降，因此發(fā)展地?zé)崮芤芯o迫感。

地?zé)幔瑹崞饋?lái)。

第三，CO2減排優(yōu)勢(shì)明顯。高溫地?zé)岚l(fā)電CO2排放量約為120g/kwh，與傳統(tǒng)的鍋爐供暖相比，利用熱泵供暖其CO2排量至少可減少50%；若熱泵所需電力來(lái)自可再生能源，如水力發(fā)電或其它，則CO2減排量可達(dá)100%。地?zé)岚l(fā)電的CO2排放僅為91g/kwh，而煤發(fā)電的CO2排放為955g/kwh，天然氣發(fā)電的CO2排放也達(dá)到了599g/kwh。

利用率低有待解決

中國(guó)石油石化：地?zé)豳Y源優(yōu)勢(shì)明顯，為什么目前使用率還比較低？

汪集旸：目前地?zé)崮茉词褂寐实痛_實(shí)是事實(shí)。以美國(guó)為例，地?zé)崮苁褂脙H占全美能源組成的 0.5%。美國(guó)頁(yè)巖氣革命帶來(lái)的天然氣滿足了本土電力需求，對(duì)地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用缺乏動(dòng)力。而印度尼西亞、菲律賓、肯尼亞等缺電大國(guó)，對(duì)地?zé)岬拈_(kāi)發(fā)更能保持強(qiáng)勁的趨勢(shì)。

地?zé)豳Y源的復(fù)雜性影響了地?zé)岬睦谩２煌瑹崽锏膬?chǔ)熱介質(zhì)及溫度各不相同，因此相較于其他能源電站，地?zé)犭娬竞茈y模塊化，相對(duì)制約了地?zé)岚l(fā)電的步伐。

地?zé)崾且粋€(gè)資金密集型產(chǎn)業(yè)。有數(shù)據(jù)顯示，每兆瓦的投資約為500萬(wàn)美元。要開(kāi)發(fā)地?zé)幔诵木褪浅渥愕馁Y金。地?zé)峋纳疃葟?000米到4000米不等，通常打井費(fèi)用為200萬(wàn)～500萬(wàn)美元，而建設(shè)一個(gè)地?zé)岚l(fā)電站通常需要10～20口抽水井加回灌井，投資達(dá)到數(shù)千萬(wàn)美元。再加上管道鋪設(shè)，其基礎(chǔ)投資往往就能達(dá)到上億元。因此，有足夠的資本支持對(duì)于地?zé)犴?xiàng)目的投資建設(shè)至關(guān)重要。但由于地?zé)豳Y源復(fù)雜、地?zé)犭娬窘ㄔO(shè)投資回報(bào)期比較長(zhǎng)等原因，目前資本流向地?zé)犴?xiàng)目的還不充分。

中國(guó)石油石化：從我國(guó)的情況來(lái)看，應(yīng)該如何加快推進(jìn)地?zé)岬陌l(fā)展？

汪集旸：按照《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，我國(guó)非化石能源占比從2015年的12%提高到2020年的15%，增長(zhǎng)3個(gè)百分點(diǎn)。再參照《地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》，到2020年我國(guó)地?zé)峁帷⒅评涿娣e將累計(jì)達(dá)16億平方米，加上發(fā)電、種植、養(yǎng)殖、洗浴等，共可替代標(biāo)煤7000萬(wàn)噸，即在現(xiàn)有基礎(chǔ)上翻兩倍。

按照2020能源消費(fèi)總量48億噸標(biāo)煤測(cè)算，屆時(shí)地?zé)嵴急葘⑦_(dá)到1.5%，比目前的0.5%提高1個(gè)百分點(diǎn)，也就是說(shuō)非化石能源今后5年的3個(gè)百分點(diǎn)增幅中，地?zé)帷叭痔煜掠衅湟弧保f(shuō)明地?zé)嵩谖磥?lái)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中的貢獻(xiàn)十分巨大。

《地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》發(fā)布后，中國(guó)地?zé)峥梢哉f(shuō)迎來(lái)了發(fā)展的歷史機(jī)遇。我國(guó)地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用要階梯級(jí)開(kāi)發(fā)，要綜合利用，要從高溫到低溫吃干榨盡。可走的途徑是熱、電并舉，以熱為主；深、淺結(jié)合，由淺及深；東、西兼顧，西電東熱；干、濕有度，先濕后干。

新能源和可再生能源的發(fā)展方向是多種能源互補(bǔ)綜合利用，以此實(shí)現(xiàn)較高的能源利用效率。地?zé)嵋部膳c其他可再生能源互補(bǔ)綜合利用，實(shí)現(xiàn)地?zé)?。我將之稱為“天地結(jié)合、動(dòng)靜結(jié)合”，就是將來(lái)自“天”的太陽(yáng)能與來(lái)自“地”的地?zé)崮芙Y(jié)合，“動(dòng)”的風(fēng)能與“靜”的地?zé)崮芙Y(jié)合，加速新能源和可再生能源發(fā)展。