地热能在各国的开发利用

2017-01-18 15:43
中州建设 2017年22期
关键词:冰岛发电能源

美国

美国是世界地热资源大国,但地理分布上极不均衡,8个州的地热能总量达到300万千瓦,其中又有80%出现在加州。美国是地热利用的后起之秀,查理·列博在1930年发明了第一台地热井下换热器。20世纪60年代,加州盖瑟尔斯的地热电厂开始发电,美国从此一跃成为世界地热发电领域的领头羊。

作为世界地热技术的领跑国,美国开发地热能的技术和经验受到各国重视。其在地热勘探关键技术和开发关键技术领域都有建树,在地热勘探方面形成了MT等地球物理探测技术、数据库信息和数值模拟技术、高分辨率遥感技术、综合地质、地球物理和地球化学分析技术、高温高压钻井和井下测试技术,获取关键数据地热开发关键技术。在地热开发方面形成了钻井和成井技术、人工造储技术、热储工程数值模拟技术、水岩反应控制技术、超临界地热流体应用技术。

美国政府在推进地热发展中也扮演着重要角色,出台了一系列的政策扶持地热产业,如:美国联邦政府延长了对地热产业的退税计划;各州制定的鼓励清洁能源使用的政策中都包含了对地热能发电的鼓励;美国能源部还推出了一项“地热技术和发展行动计划”,用于推动地热能的勘探和开发,并以“增强地热系统”作为主要发展目标。

另外,美国十分重视地热资源的基础调查和数据共享。由美国能源部资助的美国国家地热数据系统,将科学工作者提供的地热数据进行整合后分类,实现数据资源共享,提升了科学数据的经济与社会价值,为政府和企业地热资源开发决策提供技术支撑,提高地热资源勘探效率的同时也有利于地热知识的普及,促进地热技术推广。

冰岛

对地热的极致应用,使得冰岛成为世界上最干净的国家之一。冰岛国土面积10万平方公里,人口32万。按社会福利水平排世界前几名。从地质上讲,冰岛是个年轻的国家,位于大西洋中脊,是北美洲板块与欧亚板块的接合部位,是世界上少有的几个能看到的正在张裂的国家,两个板块正在以每年2厘米的速度裂开,构造活动非常发育,火山、地震频繁,全国范围内有200座火山,国家建立1100多年以来至少有30座火山喷发,在这些火山区内,有20个1000米深度以内温度高达250℃的高温地热田,低于150℃的地热田250个,600处热泉显示。

虽然冰岛很早就用地热供暖,而且有得天独厚的自然条件,但实际上冰岛在20世纪70年代以前却大量使用煤炭和石油,受到1973年能源危机的冲击,冰岛走上了大规模利用地热的道路。经过30年的努力,2010年冰岛电能的26%来自地热发电,73.8%来自水电,不足1%来自传统的化石燃料。被视为世界地热开发楷模的冰岛,目前85%的住宅都在利用地热供暖。

冰岛地热资源的勘查与开发由国家统一管理,不允许私有公司进行地热的勘查与开发经营活动。冰岛地热管理机构包括:国家能源局、国家地质调查局和能源公司。

国家能源局负责地热资源勘探和开发政策的制定,并为社团、公司和个体地热资源的利用提出建议。国家能源局下设3个独立的部门:能源管理处,主要负责能源统计与分析;联合国大学地热培训部,承担对发展和发展中国家地热工程师的培训任务,包括地质勘查、钻孔地质、地球物理勘查、钻孔地球物理、储热层修建、热流体化学、环境研究、地热利用和钻探技术等专业知识的培训;水文服务处代表,主要负责国家和能源机构监测水文地质条件和管理国家水资源,开发和管理自然灾害早期预警系统。

国家地质调查局是为冰岛电力产业、冰岛政府和外国公司有关地热科学和利用领域提供专门服务的研究机构。地质调查局不能直接从政府获得经费,但能够以项目和合同为基础进行运转。每年地质调查局的经费约为600万美元。20%的经费来自政府合同,其他的经费来自与不同能源公司、公用事业机构的合同。

能源公司是负责全国水利和地热资源勘查开发、能源生产与经营的机构。目前,能源公司拥有多个地热电站,以及相应的为居民住宅、工农业生产等进行供热供暖的工程系统。能源公司需要施工的地热钻井则由商人企业承包完成。

首都雷克雅未克地区就曾经因温泉出露而热气腾腾。该市因此而得名,冰语意为“冒烟的港湾”。从20世纪60年代开始,冰岛人就致力于地热发电。如今地热发电满足了整个冰岛30%的电力需求,仅次于水力发电。

而值得借鉴的是,冰岛对于地热资源的梯级利用——150℃以上高温地热发电;发电尾水一部分直接排放形成著名的蓝湖,一部分加热地表冷水至70℃~80℃用于城市供暖和供应热水;供暖、洗浴后的尾水用于道路、车场融雪、游泳池、花园供暖;最后排放尾水温度 20℃以下。

日本

第一次石油危机后,日本国内曾掀起一股地热发电热。随着原子能发电的普及和煤炭价格的回落,功率远小于火电站的地热电站逐渐受到冷落。2011年的“3·11”大地震导致福岛核电站发生核泄漏,日本国内弃核、发展地热能的呼声也随之高涨。为实现削减温室气体排放目标,树立环保节能的世界形象,树立“低碳经济”长远竞争力,日本时隔20年再次启动地热发电站建设工程。

日本被称为火山列岛,拥有火山119座,作为日本象征的富士山,就是典型的层状火山。地震、火山活动频繁,灾害不断,但是,正因为拥有这些火山,日本的地表下蕴藏着大量熔浆,也带来了丰富的地热资源。据权威统计,日本地热资源的蕴藏量排名仅次于印尼、美国,位于世界第三,换算成发电能力达2347万千瓦,相当于15座原子能发电站。目前日本有18处地热发电站,地热发电量约为风力发电的2倍,太阳能发电的3倍。世界70%的地热发电设备由日本的富士电机、东芝、三菱重工公司提供。

日本的地热资源储量位居全球第三。为了推动地热发电站的建设,日本政府推出了一系列扶持政策,包括制定地热发电长期规划目标:经产省预计,2020年地热发电装机容量增加到2005年的2倍以上即120万千瓦,2030年增加到190万千瓦。同时,适当修订有关法律:2003年,日本政府发布了《新能源特别措施法》,要求每家电力公司有义务开发一定量的新能源发电。当前,为了促进地热资源的充分合理运用,日本政府正研究解除上述规定,仅要求电力公司采取特定方法发电即可,不作开发量的约束。此外,还在技术及资金上给予援助。日本经产省牵头成立了由电力公司负责人、相关学者组成的研究会。2009年4月,日本开始对地热电站的前期投资给予资金援助。为普及地热发电,日本经产省加大政策扶持力度,增加开发地下资源建设发电设备的相关补助。目前,政府补助20%的开发费用,正研究将补助提高至33%。

英国

上世纪80年代,英国就开始开发人工地热田,在英国东北部泰恩河和蒂斯河之间进行地热调查,勘探其地下岩石中储藏的热能量,试图开采干热岩中的地热资源。2012年,英国开始有计划地从冰岛进口地热发电的电能,这也是英国政府立法中减少碳排放量的行动之一,并计划使这些输入的电力满足英国1/3的用电量需求,同时减少对进口石油的依赖。英国可再生能源部预计,到2020年,全球的地热产业产值约为300亿英镑,而英国的地热工程技术具有优势,将在地热产业中处于领先地位。

法国

法国是世界上最早启用地热供暖系统的国家,早在十四世纪,法国的绍德艾格就使用了世界上最早的地热区域供暖系统。目前,法国全国地热资源发电量16.5MW,地热占法国全国热能供给比重的3%~6%。法国政府预计,在2020年,将地热装机容量提升至80MW,逐渐使地热能成为法国新能源结构总的重要分支。

菲律宾

菲律宾是世界第二大地热能源开发大国。过去只有高温地热可以作为能源利用,现在借助于科技发展,人们已经可以利用热泵技术将低温地热用于供暖和制冷。菲律宾政府给予可再生能源项目的优惠政策包括赋税优惠期和免税政策。2008年,地热能源占菲律宾总能源产出的17%,总装机容量达到200万千瓦。2009年,该国政府就10处地热资源开发项目进行招标,同时还有9项合作正在与公司直接进行商讨,这些合作总共将开发62万千瓦的地热能源。

印尼

印尼目前是居美国和菲律宾之后世界上利用地热生产电力的第三大国。印尼地热能源已探明储量达2700万千瓦,占全球地热能源总量的40%。政府大力倡导使用地热能,政府已经定下指标,到2025年利用多样化能源,其中石油的使用量占20%,远远低于目前的52%,地热用量将增至5%。为了加快地热能源的开发利用,印尼不仅出台了专门的政府法令,同时也积极地吸引投资。2008年,总统苏西洛宣布了4项热力发电站工程正式启动,总投资额3.26亿美元。

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