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中科院院士汪集暘:地热开发须地上地下结合

来源:中电新闻网    发布时间:2014-05-07 08:44:35 

“地热开发须地上地下结合”

  ——专访中国科学院院士、中科院地质与地球物理研究所研究员汪集暘

  中国电力报 中电新闻网记者曹宏源 实习记者曾帆

  汪集暘地热和水文地质学家,国际欧亚科学院院士,国际地热协会原主席团成员,中国能源研究会理事,中国科学院能源研究委员会委员。长期从事理论和应用地热研究,在大地热流、深部地热、矿山、油田地热和地热资源方面作出了开拓性贡献。

  “地热发电要两条腿走路”

  《中国电力报》:您认为雾霾天气形成的原因是什么?

  汪集暘:雾霾本身就是一些化学污染物相互作用的结果,这与煤、石油、天然气等的燃烧排放是有直接关系的,但目前具体成分和比例关系还存在争议。关键是雾霾的治理,现在方法很多,从研究地热能的角度来说,我还是非常看好浅层地热能的开发,像雄县那样,用地热替代传统的锅炉进行供暖或制冷。

  《中国电力报》:提到雄县,国家能源局刚刚在那里召开了现场会,并提出了地热的发展目标。

  汪集暘:对,能源局提出到2015年全国地热能供暖面积力争达到5亿平方米,地热发电装机容量达到10万千瓦的目标。我认为地热能供暖面积完成目标是没有问题的,截至2013年底我国地热供暖面积已经达到了3.5亿平方米,位居世界第二,而且我们的发展速度非常快,届时肯定将超过美国。地热发电方面,我们国家目前的总装机容量只有25.8兆瓦,大多数装机位于西藏羊八井,距离目标还有不小的差距。现在江西一家民营企业在西藏羊易提出了32兆瓦的装机规划,目前该项目还在进行中,但2015年投产还是有难度的。

  这里我比较看好中低温发电,特别是广大油田区。我们的华北油田已经进行了先导性实验,那里一口井差不多是一百度左右的热水,已经建了一个400千瓦的装机。10万千瓦只需要2500口井就够了,像华北油田区起码上万口这样的井,胜利油田就更多了,所以说潜力非常之大。我觉得可以两条腿走路,高温发电像西藏羊易那种可以继续做,中低温发电也要充分重视。

  《中国电力报》:中低温地热发电有没有什么制约因素?

  汪集暘:我国中低温的地热资源发电与国外有一定差距。我国使用的螺杆膨胀机发电技术相比国外如UTC等技术,效率较低,但这些先进技术对中国实行了技术封锁。在这方面需加紧攻关,如果能够突破,则会有非常广阔的发展空间。据初步估算,仅华北油田一处,如果真的把它的废热水利用起来的话,就可以有几十万、甚至上百万千瓦的发电规模。

    《中国电力报》:曾经地热发电的装机数量在新能源阵营中位居首位,这些年却不增反降,您认为是什么原因?

  汪集暘:这个原因很多,其中很重要的一条就是电价补贴没有捋顺。风电、太阳能都有电价补贴,地热发电始终没有。

  好在去年能源局、财政部等四部委出台了一个指导意见,对地热发电商业化运行项目给予电价补贴,这将对地热发电的开发起到非常重要的作用。此外还有其自身原因,一般来讲所谓高温也就是200度或者多一点,这与火电相比要低得多,而且压力也不够。

  《中国电力报》:是不是可以理解为地热发电在效率上不是很占优势?

  汪集暘:并不是这样的,实际上它很占优势。地热发电有一个好处就是它的温度是恒定的,一年四季都可以发电。在新能源和可再生能源大家族中,地热能的能源利用系数最高,高达73%,而太阳能的能源利用系数仅为14%,风能为21%,因此,地热电站可作为基本载荷运行。

  所以地热的优势非常明显:一是储量巨大。根据国土资源部的统计,我国地热资源储量折合标准煤8530亿吨。第二是能源利用效率高。第三是污染少,或者说基本上没有太多污染。第四是成本在可接受范围内,至少比光伏发电要低得多。

  “地热资源无处不在”

  《中国电力报》:近几年热泵的应用快速发展,您对它的前景持怎样态度?

  汪集暘:现在的热泵技术已经能将常温的普通地下水加以利用。近年来,中欧、北欧等传统意义上没有或很少有地热资源的国家都在积极利用热泵技术大力开发地热资源。从这个意义上来讲,地热资源已没有地域限制,可以说无处不在,发展前景非常广阔。

  《中国电力报》:现在地源热泵的应用比较热,您认为开发过程中要注意哪些问题?

  汪集暘:一定要注意地下岩石的热物理性质,也就是岩石的导热率、热扩散率、热容量等,要做好前期地下资源的勘探,热泵技术绝对不能超采,而且必须要回灌。还有一种是地下的热量很大,实际开发的只有一点,那这就是浪费。合理的开发要地上地下结合。

  《中国电力报》:如果推广还需要研究地下的热容量,意味着成本就很大?

  汪集暘:这个还好,不能说很大。国土资源部对我国地热资源的储量进行了调查研究,现在很多地级以上城市的报告已经都完成了,这是一件好事。未来开发过程中需要政府部门进行合理的引导及监管,保障科学开发。

  《中国电力报》:像华北地区属于地下超采比较严重的地区,在开发过程中需要注意什么问题?

  汪集暘:这种问题,就是一定要回灌。我是不太赞成开发浅层地下水来作为热泵热源的。

  可以用地埋管,不要去动地下水,因为在北方农村地区的水源很多还是用地下水的。通过地埋管把土壤中的热量吸收上来,进行利用。如果地下水开采利用不当的话可能会造成地面沉降,引发一些地质灾害。

  《中国电力报》:“雄县模式”让人们看到了地热开发的潜力,这对今后有怎样的推广价值?

  汪集暘:雄县的地热资源条件比较好,它的温度高、水量大,未来发展的方向是梯级综合利用,而不仅仅是供暖。

  现在国际上有一个新的利用方向,就是城市的“绿色热网”,通过热泵技术将分散在城市中的各种 “废”热集中起来,加以利用。城市中的“废”热大致可分为三类:一是随着地下排水管道中流失的热量。二是地铁等地下建筑物周边散发出来的热量或新建隧道等地下建筑物施工过程中所散失的热量。三是城市中发电或其他厂矿(如炼化厂等)生产过程中排放出来的废热。若能将这三大块的“废”热集中起来加以利用,将会对城市热网的建设作出很大贡献。

  《中国电力报》:这个“绿色热网”与我们传统的城市供热管网有什么不同?

  汪集暘:在我们的城镇化进程中,一些中小城市在建设时就可以提前进行设计,安装一些热泵。大城市的管网可能需要一些改造,成本尚不得知。但就现有的能源利用方式而言,燃煤、石油、天然气都是有污染的,未来要想从根本上治霾,还需要进行科学的评估及核算。

  “干热岩开发要慎重”

  《中国电力报》:您提出要构建地热开发的国家级平台,请您介绍一下这个构想?

  汪集暘:我提出的是国家要成立两个中心,一个是进行研发的中心,另一个是推广利用的中心。现在中石化新星石油公司在地热利用方面走在前面,承担了一定的推广利用职能。

  《中国电力报》:您对干热岩的开发持怎样的态度?

  汪集暘:我觉得要慎重。首先,干热岩去哪里找是个大问题,理论上说,应该找那些比较浅、温度比较高的地区,这些地区在哪里,我们还没数。第二,商业开发有价值的地区需要符合两个条件:地下温度要达到200度,流量要达到每秒钟80公斤,这种地区往往很难找。第三是,投入太大,与产出不成比例,经济上划不来。但我们可以先做点前期工作,比如说跟踪国际前沿,关注其他国家的进展。   

  《中国电力报》:您认为引进国外先进技术是当务之急,比如说激光钻井等,请简要介绍一下。

  汪集暘:这个主要是为了降低成本,目前打钻的成本能占到总成本的60%左右,还是相当高的,如果能把钻探效率提高,那发电的成本也就降下来了。美国通过激光钻井将成本降低了10倍,效益十分明显。这种尖端的技术我们可以引进,并进行个别实验,假如可行就值得大力推广。

  《中国电力报》:您认为地热在将来能源结构变革中应该处在一个什么位置?

  汪集暘:我觉得地热可以作为一种替代和补充能源,要挑大梁作为主力还是有困难的。而且还可以和太阳能、风能联合起来,把可再生能源大家庭联合起来,进行互补,减少电网的调峰压力,这也是很好的。能源网 http://www.aeenets.com/ 【投稿QQ:631001965



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