中石化新星(北京)新能源研究院有限公司 ■ 胡甲国* 郭新锋
地热能是指能够经济地被人类所利用的地球内部的热能,其总量丰富、能量密度大、分布广泛,具有绿色低碳、适用性强、稳定性好等特点,与风能、水能等其他新能源相比,受外界因素影响小,是一种发展潜力巨大的可再生能源。在能源革命、大气污染治理、北方清洁供暖的大背景下,地热能作为一种极具竞争力的清洁可再生能源,将发挥日益重要的作用[1]。
我国地热能资源丰富,据国土资源部2015年发布的数据,4000 m以浅水热型地热资源量折合标准煤为12500亿t,年可采资源量折合标准煤为18.7亿t;全国336个地级以上城市浅层地热能资源每年可开采量折合标准煤为7亿t,干热岩资源折合标准煤为856万亿t[2]。
我国浅层地热能开发利用起步较晚。近几年,我国开始大力推进浅层地热能的开发利用,据调查研究,目前我国大多数省市都有浅层地热能开发利用项目,项目主要集中在东北、华北等地,其中山东、河北、辽宁、河南、北京、天津等省市约占80%。截至2016年底,全国利用浅层地热能的建筑物面积已达4.78亿m2[3]。
根据史书记载,我国开发利用水热型地热能已有2000多年的历史。进入近代,水热型地热能的开发利用发展迅速。20世纪70年代,著名地质学家李四光提出要大力发展地热能,全国各地积极响应,掀起了我国地热能开发的一轮热潮。自20世纪90年代开始,从业人员开始在河北雄县、陕西咸阳、北京、天津、山东等地开发地热能,将水热型地热能用于供暖、旅游、种植、养殖等,使地热能得到了新一轮发展。经过20多年的发展,水热型地热能的应用范围已遍布我国北方大部分省市,供暖面积也不断增加,截至2015年底,水热型地热供暖面积累计约为1.02亿m2[4]。
地热发电方面,20世纪70年代初,我国在江西、广东等地开发中低温地热能,建设了一批地热示范电站。1977年,我国开始开发中高温地热能,并在西藏羊八井建设了第一个中高温地热发电示范电站。但截至2016年底,我国地热发电累计装机容量仅为27 MW,位居全球第18位,发展缓慢。近年来地热发电逐渐得到重视,如西藏羊易地热发电一期机组已安装完毕,发电工作稳步推进;云南“瑞丽100 MW地热发电项目”一期4 MW发电机组的第一台1 MW发电设备在云南省德宏州瑞丽市进行了首次地热发电试验,并网成功;西藏古堆地热发电工作正在积极开展等。相信在不久的将来,我国地热发电将取得新的突破。
总之,经过多年的努力,我国地热能直接利用取得了可喜的成绩。截至2015年底,我国地热能年利用量折合标准煤2000万t,占一次能源消费的0.465%,排名世界第一。
我国地热能直接利用发生了结构性的变化,地热供暖取代温泉疗养成为地热开发利用的最主要方式,地热资源属性得以彰显,供暖将成为地热能未来主要的发展方向。
2.1.1 投入不足,地热资源勘查程度低,增加了开发风险
国家对地热资源勘查投入严重不足。截至目前,还未有单位对我国地热资源进行系统勘察,无法全面评价我国地热资源、评估我国地热能开发利用潜力,不适用于地热能开发的需要,影响地热产业规模化发展。
2.1.2 地热产业无统一的产业标准和技术规范
我国地热产业缺乏一系列地热能开发利用行业标准和工程规范,不能指导地热能合理、有序、持续地开发。目前,地热产业急需一系列标准和规划,指导地热项目的科学化评价、标准化设计、模块化建设、规范化运营,引领地热产业发展。
2.1.3 管理体制不顺,主管部门不明确、职能交叉、统筹乏力
目前,地热能开采主管部门不明确。根据矿产资源法,地热资源由国土资源地矿行政主管部门管理,但根据可再生能源法,地热能应由国家能源主管部门主管,相互矛盾。同时,在实际操作中,有些地区地热开发由国土资源相关部门管理,有些地区由住建部、水利部等部门管理,导致管理十分混乱。此外,探矿权、采矿权及取水许可证办理难度极大,申报程序复杂、周期长、费用高,严重制约了地热能的开发利用。
2.1.4 国家对地热产业的政策扶持力度不够
地热资源开发,特别是地热发电技术,要求高、投资和风险大,需要政府加大资金投入,促进技术研发,与有实力的企业合作,才能推动地热资源的开发利用。美国、菲律宾、印度尼西亚等国家,政府在低息贷款、扶持资金、项目补贴、技术研发等方面都有不同程度的支持,冰岛政府甚至承担一部分企业失败探井的费用。我国对于地热产业重视不足,对地热产业扶持力度较小,目前仅有一些浅层地热能得到一定支持,很难推动地热产业快速发展。
1)地热能勘察是为民生工程服务,建议采用由政府组织、企业实施、固定财政支出的渠道,齐心协力将地热能勘察清楚,为地热能大规模开发打下坚实的基础。
2)建立地热产业准入制度及地热能勘察开发和保护制度,完善地热产业技术标准,规范地热产业的投资行为,对地热能的开发、利用进行立法,严格监管。
3)地热能是清洁能源,地热能供暖费价格不应低于采用清洁能源的锅炉的供暖价格;同时地热能供暖应享受政府对供热企业的补贴,补贴不应低于清洁能源供暖企业。
4)地热能是一种可再生能源,对于地热发电项目,相关部门需按照可再生能源电价的相关要求,对地热发电上网电价给予补贴。对于地热能供暖制冷的项目,运行电价参照居民用电价格执行;实行分档计量的,按最低档价格计费。
5)对于完全回灌的地热能开发项目,采用减免税费的办法调动地热产业的积极性,在保护水资源的同时,提高项目的盈利能力,推进地热产业持续健康发展。
在中央财经领导小组第十四次财经会议上,习近平总书记指出,推进北方地区冬季清洁取暖,尽可能利用清洁能源,加快提高清洁化供暖比重。李克强总理作政府工作报告时指出,2017年要坚决打好蓝天保卫战,全面推进污染源治理。
根据《锅炉大气污染排放标准》《火电厂大气污染物排放标准》计算可知,采暖锅炉污染物排放量是电厂锅炉的数倍,散煤直燃的污染物排放量更是工业燃煤的十几倍,燃煤供暖污染严重。打好蓝天保卫战,需加快解决燃煤污染问题,全面实施散煤综合治理。地热替代燃煤锅炉和散煤供暖,几乎不产生污染物,为贯彻落实习近平总书记关于“推进北方地区冬季清洁取暖”重要讲话精神和2017年政府工作报告“坚决打好蓝天保卫战”重点工作任务提供了一条重要路径。
3.2.1 由单一应用向梯级利用、集成应用发展
我国地热利用方式发生了重要的变化,由温泉疗养向地热供暖转变,地热开发的能源性、技术性得以突出。未来,地热能利用领域将更加宽广,形式更加多样,地热开发的能源性、技术性将更加明显。纵向延伸,产业链从供暖向现代高效农业等产业发展;横向延伸,由单一“地热能”向多种清洁能源集成发展,形成“地热+”多种清洁能源功能模式。
3.2.2 由地热供暖向地热发电延伸
随着地热供暖技术越来越成熟,技术标准体系越来越健全,地热人才队伍越来越完备,中低温地热发电的关键技术、核心设备制造等综合实力不断增强,地热能开发利用将由地热供暖向地热发电高端业务发展。
地热发电前景广阔,形势大好。据《地热能开发利用“十三五”规划》显示,“十三五”期间,地热发电装机容量为500 MW,其中,中高温地热发电新增400 MW。我国中高温地热资源丰富,仅西藏地区发电潜力就有3000 MW,发展潜力巨大。
我国地热发电产业将实施“三步走”发展战略,即:近期以中高温地热发电为主、中低温地热发电为辅;中期中高温与中低温地热发电并存;远期干热岩发电商业运行,地热发电在全国大范围推广[5]。
3.2.3 地热供暖从县城向大城市、农村两个方向延伸
地热供暖从县城向大城市发展,更大规模开发地热。“地热+”多种清洁能源供能模式的推广,地热能的利用效率更高,使用范围更广,适用于大规模城市供暖。长距离输送管线技术日益成熟,使得地热能跨地区使用成为可能。未来,郊区丰富的地热能将大规模向城区输送,为城区供暖。
地热供暖从县城向农村发展,共建“无烟”新农村。北方清洁供暖为大势所趋,推动北方清洁供暖,打掉“煤锅炉”,乡镇级区域将是重中之重。“煤改地热”与“煤改气”、“煤改电”及原来的散煤燃烧供暖相比具有很大的优势,将有力推进农村清洁取暖工作。
大力发展可再生能源,促进我国能源结构优化调整,是我国未来能源发展的主要方向。地热能作为一种极具竞争力的可再生能源,随着《地热能开发利用“十三五”规划》的出台及“北方地区清洁取暖” 工作的推进,地热能将在我国能源转型中发挥越来越重要的作用。
[1]袁清, 刘金侠. 常规地热能开发技术应用与实践[M]. 北京:中国石化出版社, 2015.
[2]王贵玲. 我国地热资源潜力评价基本完成[N]. 中国地质调查成果快讯, 2016, 2(10).
[3]住房和城乡建设部. 2016年建筑节能与绿色建筑工作进展专项检查情况的通报[EB/OL]. http://www.mohurd.gov.cn/wjfb/201707/t20170731_232796.html.
[4]国家发展和改革委员会. 地热能开发利用“十三五”规划 [EB/OL]. http://www.ndrc.gov.cn/zcfb/zcfbghwb/201702/t20170204_837204.html.
[5]庞忠和, 胡圣标, 汪集旸. 中国地热能发展路线图[J]. 科技导报 , 2012, 30(32): 18 - 24.