6月28日,唐山马头营凸起区干热岩地热资源开发关键技术集成研究与示范项目成果发布会在唐山举行。中国工程院院士武强发布了上述成果,这是我国首次实现干热岩试验性发电,从而为干热岩这一清洁能源的开发利用奠定了坚实基础。
地热能是一种储量丰富、稳定可靠的零碳、清洁能源。非常规地热系统(UGS)有三种主要类型:干热岩系统(HDR)、增强型地热系统(EGS)和超临界地热系统(SGS)。
干热岩系统是通过向热的渗透性岩石中钻孔形成的人造地热系统:由高压水力压裂获得必要的渗透性。中国陆区地下3~10km 范围内干热岩资源量折合标准煤856 万亿t。中国干热岩分为高热流花岗岩型、沉积盆地型、近代火山型、强烈构造活动型4种类型。我国干热岩的勘查开发利用工作起步较晚,起步于“十二五”期间,目前已初步评估了陆区干热岩资源,下一步,应围绕有利靶区,开展干热岩开发试验工作,实现相关技术突破。
据报道,2015-2019 年,42 个国家或地区钻探约2647 口地热井用于地热发电和直接使用。这些数字不包括浅层热泵井,但可能有大约20000 口井深达100 m。这一数字比2010-2014年增长3.6%(也是42 个国家或地区),平均63 口井。超过100 多口地热井的国家包括中国、土耳其、肯尼亚、印度尼西亚和哥斯达黎加(按降序排列)。从井的类型来看,发电井占43.2%,直接利用井占40.5%,热电联产井占8.7%,研究井或梯度井占7.6%。42 个国家或地区的地热钻井总深度为4,464km,平均1.69km,而2010-2014年每口井的平均钻井深度为4.30km;然而,直接利用地热井的平均深度将更小。在此期间地热井钻探超过100km 以上的国家包括:中国、肯尼亚、土耳其和印度尼西亚(按降序排列);中国钻进总进尺1624km。以下是各地区的情况:
•非洲4 个国家或地区占15.0%(396 口地热井);
•美洲9 个国家或地区占10.5%(278 口井);
•亚洲9 个国家或地区占58.0%(1537 口井);
•欧洲18 个国家或地区占12.2%(322 口井);
•大洋洲2 个国家或地区占4.3%(114 口井)。
2015-2020 年,全球用于电力项目的地热钻井总数为1159 口,用于电力项目的地热总投资为103.67 亿美元。
2015-2020 年世界各国和地区地热发电和能源生产统计
2020 年地热发电装机容量最多的10 个国家
地热可以被直接利用,地源热泵是世界上地热利用最广泛的形式之一,按装机容量计算占总量的71.6%,按年能源使用量计算占总量的59.2%。其他直接利用地热的形式包括空间供暖、温室和地暖、养殖池和电缆管道加热、农作物烘干、工业工艺热、洗浴和游泳、融雪与空间降温和其他(畜牧业、螺旋藻养殖、海水淡化和消毒、灌溉、防冻和地热旅游公园)
地热是一种可持续和可再生能源的无碳“国产”能源,可以替代其他形式的能源使用,特别是化石燃料。对许多国家来说,地热能减少了其对进口燃料的依赖,对所有国家来说,地热能意味着消除碳颗粒和温室气体等污染物。使用2020 年地热直接应用消耗的1020887 TJ/a 能源,每桶燃料油为61.5 亿焦,燃料用于发电,则每年可节省4.74 亿桶或6440 万吨石油。4.74 亿桶相当于1.6 天的全球石油消费量。
地热是最重要的洁净能源之一,是未来碳中和首选能源。未来应加强非常规地热系统相关研究,采用新技术降低钻探成本并实现石油热能协同生产,加大浅层地热能的开发利用,加强海上地热资源开发与含水层热能储存的技术研发,扩大地热能开发范围,提高地热能利用水平。