地熱發(fā)電，溫度還不夠—專訪中國工程院院士多吉

○ 文／本刊記者 陸曉如

我國地熱發(fā)電方興未艾，發(fā)展雖然受到多方面因素的影響，但前景依然廣闊。

人物簡介

多吉

藏族。中國工程院院士，第十七屆中央候補委員，曾任西藏自治區(qū)人大常委會副主任。

地質(zhì)學(xué)專家。長期在西藏從事地熱、礦產(chǎn)、水文、工程、環(huán)境地質(zhì)勘查及科研工作。參加完成西藏羊八井熱田淺層熱儲資源勘查及評價工作。負責實施羊八井熱田深部高溫資源評價，建立了西藏羊八井高溫地熱系統(tǒng)模型，提出了變質(zhì)核雜巖系中高溫地熱系統(tǒng)形成及熱流體運移的新理論。

先后在西藏地勘局和西藏國土廳擔任總工程師，全面負責西藏境內(nèi)地質(zhì)找礦技術(shù)管理工作，并在西藏境內(nèi)發(fā)現(xiàn)和評價了多個大型及超大型多金屬礦床，為青藏高原地質(zhì)理論創(chuàng)新和地質(zhì)找礦突破作出了積極貢獻。

地熱能是一種清潔低碳、分布廣泛、資源豐富、安全優(yōu)質(zhì)的可再生能源。地熱能開發(fā)利用具有供能持續(xù)穩(wěn)定、高效循環(huán)利用、可再生的特點，可減少溫室氣體排放，改善生態(tài)環(huán)境。

中國工程院院士多吉認為，地熱能在未來清潔能源發(fā)展中將占據(jù)重要地位，而且有望成為能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的新方向。地熱能利用，尤其是地熱能發(fā)電應(yīng)給予充分重視。

地熱發(fā)電方興未艾

中國石油石化：多吉院士，您好！地熱能發(fā)電作為地熱能利用的重要方式越來越受到關(guān)注。我國是否具有良好的地熱能發(fā)電的資源稟賦？

多吉：我國地熱資源分布非常廣泛。因受地質(zhì)構(gòu)造、巖漿活動、地層巖性、水文地質(zhì)條件等因素的影響，總體分布不均勻，但具有明顯的規(guī)律性和地帶性，總體呈現(xiàn)“東高中低，西北低西南高”的熱流格局。

我國地熱資源多為中低溫地熱，主要分布在大型沉積盆地和造山帶的斷裂帶上。有利于發(fā)電的高溫地熱主要分布在喜馬拉雅地熱帶上的西藏南部、云南西部、四川西部以及臺灣省。目前我國已發(fā)現(xiàn)高溫地熱系統(tǒng)200多處。

有數(shù)據(jù)顯示，西南地區(qū)的高溫地熱年可采資源量折合1800萬噸標準煤，發(fā)電潛力7120兆瓦。其中，西藏高溫地熱資源量居全國之首，高于沸點的地熱顯示占全國的1/2，背景資源量達3.096×1018焦耳，可采資源量達2988兆瓦。

中國石油石化：我國目前地熱能發(fā)電裝機情況如何？

多吉：截至2015年底，世界上已有24個國家進行地熱能發(fā)電上游開發(fā)，地熱電站約有250座。2015年世界水熱型地熱能發(fā)電裝機容量已達到1.26萬兆瓦，與2010年相比增加了1700兆瓦，增長達16%，增速還是比較快的。

我國地熱能發(fā)電始于20世紀70年代。1970年12月，第1臺中低溫地熱能發(fā)電機組在廣東省豐順縣鄧屋發(fā)電成功。1977年9月，第1臺1兆瓦高溫地熱能發(fā)電機組在西藏羊八井發(fā)電成功。中國成為世界上第8個掌握高溫地熱能發(fā)電技術(shù)的國家。

在豐富高溫地熱資源支持下，西藏利用地熱資源發(fā)電位居我國第一位。主要集中在青藏鐵路沿線，包括那曲、當雄、羊八井、羊易、尼木等多地。至1991年，西藏羊八井地熱能電站裝機容量已達25.18兆瓦，其供電量曾占拉薩市電網(wǎng)的40%～60%。雖然目前西藏已經(jīng)形成以水電為主，地熱、風能、太陽能等多能互補、點多面廣的電力體系，但尤其對拉薩市而言，地熱能發(fā)電不可或缺。

截至2017年底，中國地熱能發(fā)電裝機容量為27.28兆瓦，發(fā)電1.35億千瓦時/年，實現(xiàn)替代標煤4.13萬噸/年，減排二氧化碳10.73萬噸/年。但目前，全球地熱能發(fā)電排名前十的國家分別是美國、菲律賓、印度尼西亞、墨西哥、意大利、新西蘭、冰島、日本、肯尼亞、薩爾瓦多。而我國排名世界第18位，還未能躋身前十之列。

發(fā)展受多方面影響

中國石油石化：根據(jù)您的介紹，我國應(yīng)該算是比較早開始利用地熱能發(fā)電的國家，但為什么我國地熱能發(fā)電的世界排名靠后？

多吉：毋庸置疑，我國地熱能發(fā)電已經(jīng)取得了有目共睹的成績，但也存在著一些問題。這些問題不只影響地熱能發(fā)電，而且影響著整個地熱能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

資源家底不清是我國地熱能利用面臨的第一大問題。我國進行過兩次全國性地熱能資源評價，但僅對少數(shù)地熱田進行了系統(tǒng)勘查，研究基礎(chǔ)薄弱，分省、分盆地資源評價結(jié)果精度低，與發(fā)達國家相比存在明顯差距。目前中國僅有實測大地熱流數(shù)據(jù)1230個，而美國實測的大地熱流數(shù)據(jù)達17000多個。在干熱巖型地熱能勘查開發(fā)方面，美國已進行了40多年的研究探索，取得了多方面研究成果。德國、法國、英國、日本、澳大利亞等國也開展了卓有成效的工作，而中國才剛剛起步。因此，急需開展全國性的高溫地熱資源勘查評價工作，為科學(xué)開發(fā)地熱能發(fā)電利用提供資源保障。

技術(shù)問題是地熱能開發(fā)利用的關(guān)鍵性問題，不僅關(guān)系到地熱開發(fā)的經(jīng)濟性，更關(guān)系到地熱開發(fā)的可持續(xù)性。我國地熱利用起步早，但進步慢。20世紀七八十年代，我國地熱利用跟國際水平是同步的，技術(shù)水平不分上下，發(fā)電裝機容量世界排名第8位。低溫70℃能夠發(fā)電，即使是在海拔4000多米，溫度、品位不高的情況下都能發(fā)電，這在國際上都是沒有先例的。然而，由于開發(fā)利用中的科研投入不夠，地熱利用技術(shù)發(fā)展失衡，人才培養(yǎng)及創(chuàng)新開發(fā)平臺缺失，我國逐漸落后于其他國家，特別是資源勘查、高溫地熱井鉆井等核心技術(shù)落后。在長達30多年的時間里，中國地熱界中唯一能“拿出手”的項目也只有羊八井。探采技術(shù)不成熟已經(jīng)成為我國地熱能發(fā)電開發(fā)利用的主要瓶頸。

資源家底不清、核心技術(shù)落后都凸顯了投入不足的問題，特別是國家投入不足。由于受地質(zhì)條件復(fù)雜性的影響，我國地熱資源勘查具有一定風險，民營企業(yè)確實難以承受全部風險。發(fā)展地熱前期需要國家投入，引導(dǎo)市場、拉動市場。像走路一樣，國家財政需要探路，發(fā)現(xiàn)比較穩(wěn)定的路之后，企業(yè)再跟進。核心的、公益性的投入需要國家去做。在這方面，美國發(fā)展地熱有環(huán)境保護、前期風險投入等。而我國，以羊八井為例，其發(fā)電系統(tǒng)設(shè)定年限是30年，但由于缺乏資金投入，系統(tǒng)更新不及時。再就是維護成本，現(xiàn)在運行維護人員是100多人。如果技術(shù)跟進，自動化程度提高，只需7-8人即可。因此，地熱能產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要國家加大投入，進行基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)等。

國家投入不足之外，政策激勵措施力度不夠明確也是一大問題。目前中央和地方政府出臺了一些財政和價格鼓勵政策，對加快淺層地熱能開發(fā)利用及促進北方地區(qū)清潔供暖具有積極的引導(dǎo)作用，但政策不完善，執(zhí)行不到位、不充分。例如電價補貼方面，《關(guān)于促進地熱能開發(fā)利用的指導(dǎo)意見》提出完善價格財稅扶持政策。按照可再生能源有關(guān)政策，中央財政重點支持地熱能資源勘查與評估、地熱能供熱制冷項目、發(fā)電和綜合利用示范項目。按照可再生能源電價附加政策要求，對地熱能發(fā)電商業(yè)化運行項目給予電價補貼政策。但是，關(guān)于電價補貼的政策卻遲遲沒有落地。在國外，許多國家針對地熱能發(fā)電已經(jīng)采取了實質(zhì)性的支持，比如法國地熱能發(fā)電上網(wǎng)電價補貼后可以達到26歐分/度，德國則為25.2歐分/度。

前景依然廣闊

中國石油石化：這些問題的存在會影響您對我國地熱能產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景的看法嗎？

多吉：我認為我國地熱能利用的前景還是廣闊的。

根據(jù)相關(guān)機構(gòu)預(yù)測，世界一次能源分品種需求中非化石能源的比重將逐步增大，至2050年將達到75%以上，而且2050年世界發(fā)電量結(jié)構(gòu)中，清潔能源將占主導(dǎo)地位，其中地熱能將占5%以上。就我國一次能源需求而言，油氣對外依存度越來越高，不利于國家能源安全。替代能源的技術(shù)儲備非常緊迫。

《地熱能開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》提出，到 2020 年，中國地熱能年利用量折合7000 萬噸標準煤，在一次能源消費總量中占比將達1.5%左右，比2015年提高1個百分點，“十三五”時期地熱能利用增量將占非化石能源增量的1/3。國家已經(jīng)有了明確的規(guī)劃，投入已經(jīng)開始有所加大。

習(xí)近平總書記在全國科技創(chuàng)新大會上指出，向地球深部進軍是我們必須解決的戰(zhàn)略科技問題。我們必須積極響應(yīng)這一號召，向地球深部的地熱資源進軍。

隨著技術(shù)的進步，地熱利用的成本下降是必然趨勢。利用地熱可采用熱管技術(shù)，可以做到只取熱，不取水。也就是說先打井，把地下的熱通過如水、油、超導(dǎo)等介質(zhì)傳出來。這就不存在有人擔心的水位下降、地下水源污染等問題，可以使地熱真正成為可持續(xù)的綠色能源。

●地熱“藍海”大有可為。 供圖/中國石化

中國石油石化：根據(jù)您的判斷，未來地熱利用的新的突破口會在哪里？

多吉：增強型地熱系統(tǒng)（EGS，干熱巖）的開發(fā)利用有望成為新的突破口。目前，美國、法國、德國等8個國家均對增強型地熱系統(tǒng)進行了試驗研究。截至2017年底，累計建設(shè)增強型地熱系統(tǒng)示范工程31項，累計發(fā)電裝機容量約為12.2兆瓦。但仍然受到技術(shù)難度大、開發(fā)成本高、風險大等困擾。干熱巖的低滲透性和水力壓裂技術(shù)的不穩(wěn)定性導(dǎo)致了開發(fā)的效率低。

目前流行的增強型地熱系統(tǒng)是基于鉆井技術(shù)的增強型地熱系統(tǒng)（Enhanced Geothermal Systems-Drill，簡稱 EGS-D）。從1970年代，發(fā)達國家已開始研究EGS-D，并取得了進展。

中國原創(chuàng)的基于開挖技術(shù)的增強型地熱系統(tǒng)概念模型（Enhanced Geothermal Systems-Excavation，簡稱EGS-E）具有突破地熱利用的規(guī)模局限，克服水力壓裂技術(shù)的弊端，實現(xiàn)井下發(fā)電、井下水循環(huán)，避免大高程抽水二次耗能，同時結(jié)合深部礦產(chǎn)資源開采開發(fā)深地熱，提高綜合經(jīng)濟效率等優(yōu)勢。EGS-E突破了EGS-D技術(shù)的瓶頸，將是繼高鐵技術(shù)之后的又一引領(lǐng)世界的中國創(chuàng)造。

期望中國地熱能發(fā)電盡快升溫，成為優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、應(yīng)對氣候變化、打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)的重要力量，為高質(zhì)量綠色發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)做出更大貢獻。