文｜石油Link
在20世紀70年代，“中國地質(zhì)之父”李四光，曾經(jīng)對一種非化石類地質(zhì)能源——地熱能，給予高度期望。
“地下是一個大熱庫，是人類開辟自然能源的一個新來源。就像人類發(fā)現(xiàn)煤炭、石油可以燃燒一樣重要?！?/p>
而到時隔近半個世紀之后的今天，在李四光看來可同煤炭石油相提并論的地熱能，迎來了新的契機。
01、比石油煤炭還多的地熱能
讓我們先將視野瞄向雄安新區(qū)，一個看起來和能源沒有多大關(guān)系的地方。
這片土地，正成為能源巨頭中國石化發(fā)展的增長極。而為中國石化帶來增長的，不是油氣能源，而是這里豐富的地熱能。
由中國石化旗下新星公司開發(fā)的地熱能，已成為雄安當?shù)鼐用窈推髽I(yè)使用的主要能源之一。
簡單來說，地熱能就是埋存于地下的熱能。一般認為，這些熱能主要來自地球內(nèi)部的高溫巖漿和放射性物質(zhì)衰變，還有一小部分來自太陽照射。
提到地熱能，可能還有很多人鮮有耳聞。但提到溫泉，相信沒有人會感到陌生。溫泉的熱量來源，實際就是地熱能。
在中國，人類利用溫泉地熱的歷史，可以追溯到數(shù)千年前?！按汉n浴華清池，溫泉水滑洗凝脂?！卑拙右椎摹堕L恨歌》中對楊貴妃沐浴溫泉的描寫，更是成為了千古名句。
溫泉在我國分布極為廣泛，除了楊貴妃沐浴的陜西華清池溫泉，吉林長白山溫泉、安徽黃山溫泉、廣東流溪河溫泉、北京小湯山溫泉、青藏高原地區(qū)的溫泉群等等，也被廣為熟知。
不過這些溫泉攜帶出的能量，可以說僅是地熱能的冰山一角。這種能源的豐富度，超乎一般人的想象。
科學研究表明，地球內(nèi)部其實是一個巨大的熱球，地心區(qū)域的溫度可超過6000℃，既便在地表以下幾千米的深度中，很多地區(qū)的巖石和地下水溫度也可達到上百攝氏度，蘊藏著豐富的能量。
有研究測算，地球內(nèi)部的總熱能量，約為全球已探明剩余可采煤炭儲量的4億倍。按照人類現(xiàn)有能源消費水平算，地熱幾乎可被算作一種無限能源。即便是靠近地球表面的一小部分地熱能得以利用，也足以滿足當今人類的能源需求。
據(jù)國土資源部2015年發(fā)布的調(diào)查結(jié)果，僅中國336個地級以上城市的淺層地熱能，也就是地下深度小于200米范圍內(nèi)的巖石、泥土和地下水蘊藏的熱能，年可采資源量就相當于7億噸標準煤（中國年煤炭消費量的1/5）。
再往深了走，地熱能資源量則更加可觀。
其中，中深層大陸水熱型地熱能，也就是蘊藏在深度200~3000米地下水中的熱能，年可采資源量相當于18.65億噸標準煤。
我國大陸埋深3000~10000米的干熱巖，也就是水含量較少的高溫巖石，蘊藏的地熱能更是達到2.52×10^25焦耳，如果換算成石油當量，相當于20萬個大慶油田的探明地質(zhì)儲量。
由于地熱能的資源量巨大，加之其利用過程清潔環(huán)保無污染物排放，因此被不少人視為繼石油和煤炭之后，最有開發(fā)價值的地質(zhì)能源。
02、被遺忘的地熱大會戰(zhàn)
說起我國20世紀中后期的石油大會戰(zhàn)，人們至今記憶猶新。不過如今很少有人知道，在彼時，中國還曾開展過地熱大會戰(zhàn)。
在取得了大慶、勝利等油田大發(fā)現(xiàn)后，我國的地質(zhì)工作者并沒有將目光局限于石油，而是日漸加大了對地熱能的關(guān)注。
在他們的積極推動下，中國開啟了對地熱能的首次大規(guī)模探索，在天津、北京、廣東、江西、河北、西藏等地，相繼開展了地熱勘探調(diào)查和利用項目。
“要在天津搞一次地熱會戰(zhàn)，把天津地熱勘查開發(fā)作為一個試點和樣板……在天津打開一個缺口，不僅是天津的大事，也是全國的大事?！痹诋敃r的地質(zhì)部部長李四光看來，地熱能是值得被廣泛推廣利用的能源。
這一時期的地熱大會戰(zhàn)也頗有成就。1970年，我國在廣東豐順建立了第一座地熱發(fā)電站。隨后，江西宜春、河北懷來、湖南寧鄉(xiāng)等地都建起了地熱發(fā)電項目。
其中，1977年投產(chǎn)的西藏羊八井高溫地熱發(fā)電項目，在能源界引發(fā)了不小的轟動。羊八井井口噴出的地熱水，溫度最高可達172度。該地熱發(fā)電項目的發(fā)電量，一度占到拉薩供電量的近一半，直到今天仍在運行發(fā)電。在20世紀八十年代，這一地熱項目相關(guān)技術(shù)還獲得了中國科技界極具影響力的獎項——國家科技進步獎一等獎。
不過在后續(xù)，由于種種挑戰(zhàn)的存在，這場地熱大會戰(zhàn)并沒有像石油大會戰(zhàn)那樣轟轟烈烈。
雖然地熱能的資源量很大，但憑借當時的技術(shù)，能動用的資源量并不多。
從理論上說，在地球上的任何地區(qū)，只要鉆井深度夠深，都能夠獲取豐富的地熱。但在現(xiàn)實中，由于鉆井成本太高，并不是所有地區(qū)都能開采地熱。
即便在今天，鉆一口深1000米深的常規(guī)井，也要花費幾百甚至上千萬元。而要獲得有開發(fā)價值的地熱資源，很多地區(qū)可能需要鉆上6、7千米，甚至上萬米的井。而地熱鉆井往往需要用到昂貴的高溫鉆井技術(shù)，這是一個高得令人無法承受的成本。
從地質(zhì)條件上看，具有經(jīng)濟開采性的地熱能，主要是淺層高溫地熱資源。從地域上看，最佳資源主要分布在我國境內(nèi)的西藏、滇西、川西、還有東南海域地區(qū)。
這些地區(qū)位于板塊邊界附近，地下巖漿距離地表近，即使在很淺的地下，也存在極高溫度。不過我國地熱資源最優(yōu)的青藏高原地區(qū)，遠離我國人口集中的東部，雖然可發(fā)展地熱發(fā)電，但電力的傳輸又成為了難題。
除了板塊邊界地帶的地熱能，一些沉積盆地中也能形成地熱有利帶。例如在我國河北、東北、陜西地區(qū)的各種溫泉旅游圣地，就屬于這樣的類型。不過在這些地區(qū)的地熱次于板塊邊界的地熱，用于發(fā)電的可能性低。
另外，按照傳統(tǒng)技術(shù)，地熱的開采主要通過地下水取熱。對于資源更加豐富的干熱巖，由于沒有地下水，如何取熱更是一個世界性難題。
總之，過去幾十年中，地熱能的發(fā)展十分緩慢。據(jù)統(tǒng)計，我國目前還在運營的地熱發(fā)電設(shè)施僅有20兆瓦左右，還不如一個中小型火電廠發(fā)電能力大。
時至今日，雖然地熱大會戰(zhàn)已成往事，但地熱能并沒有被遺忘。
一個新的起點，正在向地熱能靠近。
03、新的契機
時間來到2023年，此時距離上一次地熱大會戰(zhàn)，已時隔近半個世紀。
這一年，中國能源行業(yè)發(fā)生了一件大事：中國可再生能源的裝機量達到13億千瓦，在歷史上首次超過了煤電。
隨著當代社會對清潔能源需求的提升，我國碳中和目標的確立，以及油氣安全問題的凸顯，非化石能源開始高歌猛進。特別是光伏和風電的發(fā)展，呈現(xiàn)出了在過去不敢想象的速度。
在歷史上，中國地熱的裝機量曾一度高于光伏和風電。在能源轉(zhuǎn)型的大趨勢之下，地熱能的希望也再次燃起。
相對光伏、水電等新能源，地熱能也存在其獨特優(yōu)勢——穩(wěn)定。據(jù)統(tǒng)計，地熱能發(fā)電裝置每年的可發(fā)電時間能達到8000小時以上，約是光伏的6倍，風電的3.5倍，水電的2.5倍。因此，加大地熱能在發(fā)電中的占比，將有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定。
在我國近幾年的能源規(guī)劃中，已明確了要加大對地熱能的利用。
2021年，國家能源局等八部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進地熱能開發(fā)利用的若干意見》，提出到2025年，地熱能供暖/制冷面積比2020年增加50%；到2035年，地熱能供暖/制冷面積及地熱能發(fā)電裝機容量比2025年翻一番。
2022年發(fā)布的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》中進一步提到，要積極推進地熱能供熱制冷，在具備高溫地熱資源條件的地區(qū)有序開展地熱能發(fā)電示范。
據(jù)不完全統(tǒng)計，我國的河北、河南、山西、山東、四川、貴州等地區(qū)，都對地熱能發(fā)展做了十四五規(guī)劃。
與此同時，地熱能的發(fā)展也并非完全停滯。雖然在過去幾十年中發(fā)展并不算快，但仍舊在持續(xù)進步，蓄勢待發(fā)。
我國最大的地熱能開發(fā)企業(yè)——中國石化新星公司，在本世紀初就已開始探索地熱能產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，并在陜西、河北、河南、山東等地區(qū)打造了規(guī)模化的地熱供暖項目，截至目前累計建成地熱供暖能力近8500萬平方米，惠及百萬余戶家庭，為地熱能的推廣打造了樣板。
地熱能在北京冬奧會、大興機場、上海世博園等場景中的成功應(yīng)用，也讓更多人看到了其推廣的可能性。
與此同時，一些關(guān)鍵技術(shù)進步和新技術(shù)的出現(xiàn)，也拓寬了地熱能的可動用范圍。例如在鉆井工藝方面，目前國內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)9000米以上深度的鉆井，并且相關(guān)工藝能承受200℃以上的高溫，這無疑為深層地熱的開發(fā)打開了新空間。
放眼全球，全球不少能源巨頭都開始加大對地熱的投入。除了此前提到的中國石化，中國石油、中國核電、雪佛龍、BP等能源公司，近年來都有開啟對地熱的探索；斯倫貝謝、哈利伯頓等大型油服公司，也將地熱列入了其業(yè)務(wù)拓展方向。
另外，美國、印尼、土耳其、冰島等國對地熱能發(fā)電的規(guī)?；_展，展現(xiàn)出了地熱能增長的潛力。截至2022年，全球地熱發(fā)電裝機量1.6萬兆瓦，中國作為地熱資源大國，但占比還不到1%。
雖然差距很大，但縱觀中國能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，差距的背后往往蘊藏著契機。
04、無限想象
契機之下，地熱能擁有了新的想象。
此刻，在云南大理，一次令人期待的探索就正在進行中。大理，眾人印象中有風的地方。其實這里不只有風，還有熱，資源非?？捎^的地熱。
居住在大理洱源、彌渡一帶的居民，世世代代與溫泉相依。人們利用涌出地表的溫泉沐浴、洗衣甚至烹飪食物，生活宜人。
而這片土地，也在因地熱迎來新的歷史進程。目前，科研人員已在這里開展了以發(fā)電為目的中高溫地熱能資源勘查。根據(jù)計劃，大理將基于此探索打造地熱能的發(fā)電及梯級利用綜合示范項目。
梯級利用指對地熱發(fā)電產(chǎn)生的余熱水進一步進行利用。余熱水可進一步用于溫泉療養(yǎng)、農(nóng)業(yè)種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖、食品加工等。采用梯級利用的方式，能有效提高地熱能利用效率，間接降低成本。如果這一示范項目成功，將為我國地熱能開發(fā)開拓出新的路徑。
當然不可否認，即便在今天，地熱能開發(fā)的挑戰(zhàn)仍然是巨大的。如何利用好地熱？探索仍在繼續(xù)。
除了梯級利用這種新形式，人們還在不斷賦予地熱能更多想象。
例如在一些枯竭的油田，利用廢棄的油氣井作為地熱井，去開采中深層的地熱能，實現(xiàn)廢物利用。
再有利用超臨界CO2取代水作為換熱介質(zhì)，去提取地熱能發(fā)電。如此，在開發(fā)地熱能的同時，還能實現(xiàn)CO2的利用和地質(zhì)封存，實現(xiàn)地熱能和CCUS技術(shù)的協(xié)同發(fā)展。
還有人想到將地熱作為一種儲能方式，利用其儲存風電和太陽能。在地下，地熱能存儲的區(qū)域，其實也如同一個巨大的保溫瓶。一種設(shè)想是，將光伏和風電收集到的能量轉(zhuǎn)換成熱能儲存到地下“保溫瓶”中，待需要時再將熱能取出使用，以應(yīng)對其發(fā)電間歇性的問題。
對地熱來說，未來將不止于這些探索。隨著全球能源轉(zhuǎn)型的推進，它還有更多的可能。尤其在可再生能源迅速發(fā)展的中國，地熱能的未來更令人期待。
2023年9月15~17日，中國也將迎來一場地熱界的盛會——第七屆世界地熱大會。世界地熱大會被譽為地熱界的“奧林匹克”，來自各國政、產(chǎn)、學、研界人士共聚北京，聚焦地熱行業(yè)相關(guān)政策支持、前沿技術(shù)、商業(yè)合作等話題，攜手探索全球地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
值得關(guān)注的是，這也是中國首次承辦這一地熱界“奧林匹克”，足見全球?qū)χ袊責崮墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)注。
地熱將為世界帶來怎樣的驚喜？中國又會迎來新一輪地熱大會戰(zhàn)嗎？
在無限想象之下，我們且拭目以待。