地?zé)崮荛_發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀分析與雙碳背景下的發(fā)展探討

李雅瓊

（武威市工業(yè)發(fā)展研究中心，甘肅 武威 733000）

引言

地?zé)崮軐儆谝环N可再生能源，常用的分為三類，分別是淺層地?zé)崮堋⑺疅嵝秃透蔁釒r型地?zé)崮堋５責(zé)崮艿奶攸c(diǎn)是儲(chǔ)存量大、分布范圍較大、綠色清潔、環(huán)保低碳、穩(wěn)定性強(qiáng)和可靠性好。因此，對(duì)地?zé)崮苓M(jìn)行合理的開發(fā)利用不僅在能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整、生態(tài)環(huán)境和空氣質(zhì)量的調(diào)整等方面具有重要的實(shí)踐和理論意義，同時(shí)也能夠拉動(dòng)新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)就業(yè)。我國具有豐富的地?zé)豳Y源，因此，地?zé)崮茉谖覈氖袌?chǎng)發(fā)展前景十分廣闊。

1 開發(fā)現(xiàn)狀

1.1 淺層地?zé)崮?/h3>

在我國，對(duì)淺層地?zé)崮艿拈_發(fā)利用起步于20 世紀(jì)末，隨著全球氣候變暖，更多地提倡綠色發(fā)展、節(jié)能減排，2008 年隨著世界盛會(huì)——奧運(yùn)會(huì)在我國的舉辦，淺層地?zé)崮茉谖覈拈_發(fā)利用進(jìn)入快速發(fā)展階段，到2015 年，我國淺層地?zé)崮荛_發(fā)規(guī)模已經(jīng)位列世界第一。

“十三五”期間，我國開發(fā)建設(shè)了一大批淺層地?zé)崮茼?xiàng)目，促進(jìn)了淺層地?zé)崮艿拈_發(fā)技術(shù)的進(jìn)一步成熟。在北京世界園藝博覽會(huì)上，淺層地?zé)崮芤舶l(fā)揮了很大的作用，將深、淺層地?zé)崮芙Y(jié)合，采用水蓄能和鍋爐調(diào)峰的方式為會(huì)場(chǎng)提供供暖及制冷服務(wù)。目前，我國對(duì)地?zé)崮艿哪曛苯永昧亢椭苯永玫脑O(shè)備容量分別占世界的29.7%和25.4%，均為世界第一。地?zé)岜煤偷責(zé)峁┡昀昧糠謩e占世界的30.9%和38.2%，同樣居世界第一。

1.2 水熱型地?zé)崮?/h3>

水熱型地?zé)岬膽?yīng)用可以追溯到千年以前，我國古代就采用水熱型地?zé)峁┡?。改革開放后，水熱型地?zé)峁┡l(fā)展迅速，不僅在開發(fā)規(guī)模上，在開發(fā)深度和廣度上都有了巨大的進(jìn)步，因此可以稱得上是中國地?zé)岙a(chǎn)業(yè)的主力軍。近十年來，我國水熱型地?zé)崮艿拈_發(fā)利用一直位居世界第一，年均增長(zhǎng)速度為10%。目前，我國主要采用水熱型地?zé)崮軄砉┡诏燄B(yǎng)和養(yǎng)種植業(yè)等也有廣泛應(yīng)用[1]。

1.3 干熱巖型地?zé)崮?/h3>

干熱巖型地?zé)崮艿陌l(fā)展?jié)摿薮?，許多國家，如美國、德國等對(duì)干熱巖型地?zé)崮芤呀?jīng)開展了將近40年的研究，掌握了對(duì)其的勘察評(píng)價(jià)技術(shù)，在許多方面都積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，并且在熱儲(chǔ)改造和發(fā)電試驗(yàn)方面開展相關(guān)的研究。我國對(duì)干熱巖型地?zé)崮艿难芯块_展相對(duì)較晚，干熱巖型地?zé)崮艿膶ｍ?xiàng)研究開始于2012 年。我國于2017 年首次發(fā)現(xiàn)高溫干熱巖型地?zé)崮苜Y源，該資源位于青海共和盆地，研究人員在距地表3 705 m 深的地下，發(fā)現(xiàn)了溫度高達(dá)236 ℃的干熱巖體[2]。

2 開發(fā)利用方式

地?zé)崮荛_發(fā)利用方式可以分為兩種，分別是發(fā)電和直接利用。兩種開發(fā)利用方式以地?zé)崮苜Y源的溫度區(qū)分，溫度較高的地?zé)崮苤饕脕戆l(fā)電，而中低溫的地?zé)崮軇t可直接利用，主要用來供暖，當(dāng)淺層地?zé)崮艿臏囟鹊陀?5 ℃時(shí)，可以直接利用地?zé)嵩幢锰幚?，用來提供供暖或制冷服?wù)。由于淺層地?zé)崮芸梢灾苯永?，因此在我國發(fā)展迅速，得到了廣泛的應(yīng)用，但根據(jù)各地區(qū)的地質(zhì)條件不同，各地區(qū)的利用發(fā)展程度也不盡相同。

在我國，許多行業(yè)都直接利用中低溫地?zé)崮埽缭卺t(yī)療保健方面，由于地?zé)崃黧w本身溫度較高，并且深藏于地下，含有多種礦物活性離子和稀有的放射性物質(zhì)，能夠調(diào)節(jié)人體的器官功能，改善人體的健康狀況。因此，目前許多溫泉療養(yǎng)院都采用地?zé)?，開發(fā)并利用中低溫地?zé)崴峁┧?、氣療和泥療等服?wù)。

地?zé)崴粌H是一種清潔、綠色的資源，而且利用地?zé)崴倪\(yùn)行成本低、收益高，因此在北方存在天然溫泉的地區(qū)，可以采用地?zé)豳Y源進(jìn)行供暖，天津市就是一個(gè)典型的例子。天津市采用地?zé)豳Y源為全市供暖，不僅提高了資源利用率，而且做到了清潔高效、綠色生產(chǎn)，帶動(dòng)著其他地?zé)釁^(qū)往地?zé)岵膳姆较虬l(fā)展?；跓岜眉夹g(shù)，在其他能源短缺但地?zé)豳Y源豐富的地區(qū)，可提高地?zé)豳Y源的開采率，通過開發(fā)利用地?zé)豳Y源，創(chuàng)造更大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

地?zé)崴Y源還可以被用來發(fā)展洗浴產(chǎn)業(yè)和旅游度假產(chǎn)業(yè)，在我國大多數(shù)地區(qū)，地?zé)崴急挥脕硐丛?。利用地?zé)崴l(fā)展旅游度假，有利于提升地區(qū)經(jīng)濟(jì)。此外，地?zé)崴_始越來越多地被用在漁業(yè)和農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖，北方以北京市和天津市為代表，南方主要以福建省和廣東省為代表，目前已經(jīng)有二十多個(gè)地區(qū)共計(jì)四十多個(gè)地?zé)崽锿度氲金B(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展中。漁業(yè)養(yǎng)殖主要有羅非魚、鰻魚、觀賞魚等，在魚苗越冬階段，地?zé)崴舶l(fā)揮了很大的作用。地?zé)崴谵r(nóng)業(yè)養(yǎng)殖方面主要體現(xiàn)在為溫室種植和灌溉提供水源，不僅可以為溫室供暖，還可以用來灌溉，其所含的大量礦物質(zhì)能為農(nóng)作物提供所需的養(yǎng)分。由于南北方的差異，地?zé)崴诒狈街饕挥脕矸N植比較高檔的瓜果蔬菜等，在南方主要被用來育苗。在工業(yè)生產(chǎn)方面，地?zé)崴饕挥脕砑徔?、造紙以及糧食的烘干等，在紡織和化工行業(yè)都體現(xiàn)出了經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

隨著“互聯(lián)網(wǎng)＋”概念的提出與廣泛傳播，地?zé)崮茴I(lǐng)域也提出了“地?zé)崮埽?，表現(xiàn)了地?zé)崮茴I(lǐng)域多能互補(bǔ)的特性，其特色就是“多能互補(bǔ)、智能耦合”，其出發(fā)點(diǎn)是基于地?zé)崮苜Y源所處的地質(zhì)特征和周圍資源的稟賦，因地制宜，采用一定的手段和技術(shù)，使多種清潔能源與地?zé)崮苈?lián)合，這種聯(lián)合并非簡(jiǎn)單地聯(lián)合，而是采用智能耦合的方式，使溫度高的地?zé)崮鼙挥糜诎l(fā)電，而溫度低的地?zé)崮芸梢灾苯颖挥脕砉?，即地?zé)崽菁?jí)利用工藝，采用這種工藝可以提高地?zé)岬睦寐?。由此可見“地?zé)崮埽卑l(fā)展前景十分廣闊，給未來新能源智能耦合指明了方向。

3 存在的問題

雖然地?zé)崮艿拈_發(fā)利用前景十分廣闊，但是目前來看，我國對(duì)于地?zé)豳Y源開發(fā)利用的重視程度還處于一個(gè)較低的水平，對(duì)于全國地?zé)豳Y源的勘察投入還較為欠缺，沒有具體的單位從事地?zé)豳Y源勘察工作，導(dǎo)致目前地?zé)豳Y源的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不足，無法獲取我國地?zé)豳Y源的地理分布，對(duì)我國地?zé)豳Y源的評(píng)價(jià)造成一定的影響，最終將會(huì)阻礙我國地?zé)岙a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

在淺層地?zé)豳Y源的開發(fā)利用過程中，會(huì)由于成井質(zhì)量差，管材隨著時(shí)間推移出現(xiàn)腐蝕和結(jié)垢等問題。此外，高熱地?zé)峋拈_發(fā)成本較高、開發(fā)效率過低的問題，也阻礙著我國地?zé)岙a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

另外，我國在最初的地?zé)崮馨l(fā)展時(shí)期，對(duì)該產(chǎn)業(yè)的扶持政策不夠完善，限制了地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模。目前，中央和地方政府相繼出臺(tái)了一些鼓勵(lì)性政策，促進(jìn)地?zé)崮艿拈_發(fā)利用。

4 相關(guān)建議

4.1 開展地?zé)崮馨l(fā)電關(guān)鍵技術(shù)和成套裝備研發(fā)

開展地?zé)崮馨l(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)是如何采用中低溫地?zé)豳Y源進(jìn)行發(fā)電，并進(jìn)行該項(xiàng)技術(shù)的可行性分析和經(jīng)濟(jì)成本可行性分析。主要包括對(duì)低于150 ℃的低溫地?zé)崮馨l(fā)電的技術(shù)和開發(fā)中低溫地?zé)岚l(fā)電的新型工質(zhì)熱交換流體技術(shù)的可行性分析、對(duì)干熱巖地?zé)崮馨l(fā)電關(guān)鍵技術(shù)和成套裝備的研發(fā)，進(jìn)一步深化“地?zé)崮埽倍嗄芑パa(bǔ)的發(fā)展，為未來擴(kuò)大地?zé)崮馨l(fā)電規(guī)模奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

4.2 開展干熱巖高效開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究

目前開展干熱巖高效開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)是如何安全、高效地成井，這是因?yàn)楦蔁釒r溫度較高且強(qiáng)度較大，給安全開發(fā)帶來了挑戰(zhàn)。解決這一技術(shù)難題，需要開展對(duì)干熱巖所處地質(zhì)特征的分析，同時(shí)研究其周圍的資源稟賦，再與干熱巖開發(fā)的技術(shù)要點(diǎn)結(jié)合，攻克對(duì)深層溫度高、強(qiáng)度大的干熱巖開采鉆井難題。

4.3 開展單井抽回灌兩用系統(tǒng)研究

為了提高單井開發(fā)地?zé)崮苜Y源的能力以及對(duì)單井進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)設(shè)計(jì)，可以采用多種措施提高換熱效率，如同井采注、增加分支井以增大換熱面積、采用大尺寸井眼以增加散熱、使井下擾流加強(qiáng)，增加對(duì)流換熱等。

4.4 開展降低成本提高鉆效的地?zé)徙@井工程技術(shù)研究

在地?zé)豳Y源開發(fā)過程中，提高對(duì)采用氣液聯(lián)動(dòng)潛孔錘鉆開采深井硬巖的研究，主要研究設(shè)備裝置與硬巖的適配，如鉆機(jī)與硬巖的適配、鉆頭硬巖的適配和沖擊器與硬巖的適配等。還應(yīng)對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析，如風(fēng)量、風(fēng)壓、鉆壓等，并對(duì)加強(qiáng)井壁穩(wěn)定性進(jìn)行深入研究。

5 未來發(fā)展

地?zé)崮軐儆谝环N清潔綠色的可再生能源，因其在地球上的儲(chǔ)量豐富，分布范圍廣，未來的發(fā)展前景十分廣闊。2021 年，國家能源局印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的若干意見》，意見指出，到2025 年，全國各區(qū)域應(yīng)基本建立比較完善的關(guān)于地?zé)崮荛_發(fā)利用的管理流程，建立基本完善的地?zé)崮荛_發(fā)利用信息統(tǒng)計(jì)和監(jiān)測(cè)體系，全國地?zé)崮馨l(fā)電裝機(jī)容量比2020 年翻一番。到2035 年，地?zé)崮馨l(fā)電裝機(jī)容量比2025 年再翻一番。大力推動(dòng)對(duì)地?zé)崮艿拈_發(fā)利用，發(fā)展低碳生產(chǎn)方式，有助于致力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)。