王卓卓 郭帅
摘要:全球四大地热带的分布同板块构造和地壳活动密切相关。“一带一路”沿线国家与此四大地热带具有密切的关系,东侧为环太平洋地热带,中部为喜马拉雅一地中海地热带和红海一亚丁湾一东非裂谷地热带。随着“一带一路”合作进一步开展,全球对环境及新能源利用问题日趋重视,“一带一路”沿线国家地热资源开发逐渐提上日程,地热资源的开发利用将成为下步能源地质工作的重点。“一带一路”沿线国家拥有丰富的地热资源,并进行了一定程度的开发利用。通过了解这些国家的地热地质条件,针对不同国家政策特点及地热发电现状,采用购买区块、合作开发等方式,开展相应的工作。
关键词:地热资源;地热带;地热发电;“一带一路”
中图分类号:TK529 文献标识码:A 文章编号:1007-1903(2019)01-0021-05
0前言
随着2017年“一带一路”国际合作高峰论坛在北京雁栖湖召开,“一带一路”沿线国家的经济、文化交流将进一步加强。我国积极推进的“一带一路”政策贯穿亚欧非大陆,将会把活跃的东亚经济圈、发达的欧洲经济圈和中间广大腹地连接起来。随着全球对环境的高度重视,新能源的开发利用首当其冲。“一带一路”沿线国家对地质,尤其是地热的重视,将迎来我国和沿线国家地热资源勘探开发的广阔前景。理论上讲,地球蕴藏着无穷无尽的地热资源,是可再生能源中最具竞争力的能源之一。地热由于其可再生性、干净、高效、无污染,而受到相关专家和民众的青睐(汪集旸,2012)。
地热在发电领域的利用,一直是行业前沿的代表。我国本土除西藏羊八井、羊易和广东丰顺外,还未曾进行地热发电。我国开展地热发电已有40多年历史,积累了一定的经验,可以同相关国家开展合作,共同勘探开发地热资源。
1全球地热分布特点
汪集旸(2016),Glassley(2017)等研究表明,全球地热分布主要同板块构造和地壳活动特点密切相关。全球存在四大地热带,其分布对应全球四大地震带。全球四大地热带包括环太平洋地热带、大西洋中脊地热带、地中海一喜马拉雅地热带和红海一亚丁湾一东非裂谷地热带。四大地热带具有一定的特点,各地热带分布位置及特点如下(图1、图2):
1.1环太平洋地热带
又称环太平洋火山带、环太平洋地震带,位于亚欧板块和太平洋板块之间,地壳运动频繁。环太平洋火山带全长4万余千米,为环形构造体系,北侧相对闭拢,南侧开口。环太平洋火山带上有一连串海沟、列岛和火山,板块活动剧烈,共有活火山512座,占全球活火山数量的80%。环太平洋火山带的直接成因是板块的移动和碰撞。火山带东部是由于纳斯卡板块和可可斯板块潜没于向西移动的南美洲板块之下。太平洋板块的南面部分情况较复杂,一些面积较小的板块从马里亚纳群岛、菲律宾、布干维尔岛、汤加和新西兰与其碰撞。西侧为太平洋板块俯冲到欧亚板块之下。我国东部紧邻环太平洋地热带。由于处于活动性大陆边缘,我国東部地区拥有丰富的地热资源。
1.2大西洋中脊地热带
大西洋中脊亦称中大西洋海岭,沿大西洋南北轴线延伸的海底山脊,是出露于大西洋中脊扩张带的一个巨型环球地热带,沿美洲与欧亚、非洲等板块边界展布。该地热带普遍具有很高的热流,地震频繁,地热活动强烈,与活火山作用及现代断裂活动密切相关。沿大西洋中脊分布有许多火山岛,最年轻的是位于冰岛西南部的瑟尔塞岛。大西洋中脊出露海面的部分主要有冰岛、亚速尔群岛、阿森松岛等。冰岛地表地热显示强烈,活火山广布,喷发频率较高(平均每五年就有一次较大的火山喷发)。冰岛著名的高温地热田都分布在新火山带内,如北部的克拉布拉和纳马菲雅尔、南部的亨吉尔、西南部的雷恰角等,构成大西洋中脊地热带的陆上主体部分,热储温度多数在200°C~250°C以上。已有大量证据表明,在大西洋中脊地热带洋底部分,存在强烈的水热活动。如在北纬26。处观测到洋脊扩张中心之上水温异常,而且,对水热蚀变矿物的研究说明,水热活动至少在一百万年以来是连续发生的。
1.3地中海-喜马拉雅地热带
地中海-喜马拉雅地热带能量,主要来源于印度洋向太平洋板块俯冲。该地震带主要分布于欧亚大陆,从印度尼西亚开始,经中南半岛西部和我国的云、贵、川、青、藏地区,以及印度、巴基斯坦、尼泊尔、阿富汗、伊朗、土耳其到地中海北岸,一直延伸到大西洋的亚速尔群岛,横贯欧亚两洲并涉及非洲地区。其中一部分从堪察加开始,越过中亚,另一部分则从印度尼西亚开始,越过喜马拉雅山脉,它们在帕米尔会合,然后向西伸入伊朗、土耳其和地中海地区,再出亚速海。欧亚地震带所释放的地震能量占全球地震总能量的15%,主要是浅源地震和中源地震,缺乏深源地震。另外5%的地震能量释放在海岭地震带。这条地震带也是近代地壳运动活跃的地带,它又可分为几个段落,其中印度北部是重要一段,称“喜马拉雅地震带”,东西长约2400km。青藏高原位于地中海一喜马拉雅地热带,是我国最重要的地热带。在板块碰撞隆升过程中形成了一系列地热资源,水热显示点有600余处。我国地热发电电厂为羊八井、那曲、郎久电厂,都在青藏高原。青藏高原不仅水热资源十分丰富,还具有丰富的干热岩资源。从干热岩地热资源区域分布看,青藏高原南部约占我国大陆地区干热岩总资源量的1,5,资源量巨大(孙知新等,2001;曾梅香等,2007;殷秀兰等,2007)。
1.4红海-亚丁湾-东非裂谷地热带
该地热带是出露于阿拉伯板块与非洲板块之间洋脊扩张带及东非大陆裂谷带的地热带,位处非洲板块与阿拉伯板块的边界,以高热流、活火山作用及断裂活动为特征。其分布范围自亚丁湾向北至红海,由阿法尔三角地向南可能与东非大裂谷连接。该地热带地热资源十分丰富,已经勘查开发了众多的地热田。已经勘查的地热田,有吉布提、埃塞俄比亚的达洛耳和肯尼亚的奥尔卡里亚等,热储温度在200°C以上。此外,在红海海底发现的热卤水渊,温度介于34°C~57°C之间,并含有大量的铁、钴、锰、铜、铅、锌、金、银等金属元素,现代成矿作用正在进行。
2“一带一路”沿线国家地热发电地热资源勘探开发切入点
“一带一路”周缘的地热带主要是环太平洋地热带、地中海-喜马拉雅地热带和红海-亚丁湾-东非裂谷地热带。东南亚的印尼、菲律宾,西亚的土耳其,非洲的埃塞俄比亚、肯尼亚,欧洲的波兰、乌克兰、捷克、克罗地亚等国家,是地热资源丰富但需要进一步发展地热资源的国家。
2.1埃塞俄比亚
埃塞俄比亚是非洲拥有大量地热发电资源的国家之一,总量超过10000MW。资源分散在埃塞俄比亚裂谷和阿法尔(Afar)洼地。目前调查较为充分的地区有6处(表1),当前只在Aluto Langano热田有一台7.2MW的试验机组运行,需要进一步加快勘探开发。
埃塞俄比亚准备大力开发地热资源,具体开发计划见表2。在埃塞俄比亚大力发展地热资源的时候,进入埃塞俄比亚市场是一个很好的契机。要进入埃塞俄比亚市场,需要进—步了解埃塞俄比亚地热地质情况及相关政策。
埃塞俄比亚地热资源的特点:①国家垄断资源。所有的发电以及地热资源都在埃塞俄比亚电力公司(Ethiopian Electric Power Corporation,EEP)手上,他们负责前期勘察工作,并招标确定开发合作方。我们有途径直接与EEP洽谈。②经济发展迅速,但底子薄。连续10年GDP年增长10%,但人均GDP只有760美元,发电装机仅3000MW。③社会较为稳定,有长期发展的基础。廉价劳动力,低腐败水平,新的投资政策和法律,大力发展清洁能源。计划2030年GDP增长3倍,至2130亿美元。
2.2土耳其
土耳其处于红海沿岸,是典型的地热有利区,地热资源量位居世界第七,目前的利用率还不到10%,开发潜力十分巨大(崔磊等,2007),同时政府对地热的开发利用十分重视。目前,土耳其的地热资源利用率与其它国家相比存在很大问题,土耳其的地热资源每年产生的经济效益能够得到有效开发,其能量相当于93亿美元的石油或者300億m3的天然气。在20世纪60年代,土耳其就已经在地热温泉资源丰富的代尼兹利开始进行地热发电,迄今为止,在土耳其高温地热资源丰富的西部,已经建起了6座地热发电设备。土耳其政府鼓励新能源开发,对地热发电在电价和设备上给予补贴。
土耳其有世界著名的地热区盖迪兹(Gadiz)地堑,其南方14km处有两座地热电站。土耳其的地热开发相对比较成熟。Maspo项目位于Manisa市以东55km处,马尔马拉湖边,占地47.3km2,在世界著名的地热区盖迪兹(Gadiz)地堑内,其南方14km处有两座地热电站。
该项目为土耳其TURKHAN公司所有,拟转让,可以考虑购买区块。
2.3印度尼西亚
印度尼西亚位于环太平洋地热带,地壳活动强烈,地热资源十分丰富。印度尼西亚的火山约有400多座,其中活火山77座。印度尼西亚自然资源十分丰富,除了有丰富的油气和矿产资源,它的煤炭储量也相当丰富。尽管资源丰富,随着绿色能源理念的提出,印度尼西亚加快地热能、太阳能这些可再生能源的开发利用,并计划在2025年使可再生能源在能源消耗总量中的比重提升到17%。印尼的地热资源十分丰富,从绝对储量来说,占全球的40%,已探明的印尼地热资源发电潜力约达2800万kW。在已经查明的地热资源中,约1400万kW处于苏门答腊岛,900万kW在爪哇岛和巴厘岛,200万kW在苏拉威西岛。印尼的地热资源开发缓慢,除资源丰富外,还因在印尼2003年的《地热法》中,将地热资源划归矿业开采,而印尼的地热资源有一半都分布在林区。因此,目前印尼地热资源利用率仅为5%,现有地热电站发电总量约134.1MW。印尼矿能部共规划了58个地热开发区,但只有9个投入生产。2014年8月底印度尼西亚重新制定了《地热法》,此法案的目的是为了充分利用其庞大的地热能源储备,加大开发力度。此外,印尼财政部已拨款2万亿盾(约2.1亿美元),支持地热项目勘探以及研究论证。能源部门也为市场打开通行绿灯,提供了很多支持地热开发商和建设企业的鼓励扶植政策,在关税、融资等方面均提供支持,银行为地热项目开发商提供便利;增加地热等再生能源项目的补贴。未来地热电站项目将成为印尼最具吸引力的能源项目之一,印尼将掀起投资开发地热资源的新高潮,可以考虑采用合作开发或购买区块的方式,进入印度尼西亚地热市场。
2.4菲律宾
菲律宾地热资源十分丰富,位于亚欧板块与太平洋板块交界地带,接近印度洋板块,处于环太平洋地震地热带,地壳运动活跃,板块碰撞使火山、地震频发,岩浆容易沿岩层裂隙喷出地表,菲律宾群岛上有200多座火山,其中活火山有21座。
菲律宾本国虽然富有石油资源,但由于低碳排的国际性环境规制日趋严格,菲律宾调整能源结构,寻找适合本国的能源主体发展方向,十分重视地热能的开发利用。地热发电在菲律宾总发电量的比例逐渐上升,2006年菲律宾的整体发电量中,燃煤电站占29.75%,水电站占20.78%,燃油电站占19.52%,燃气电站占17.49%,其余是地热电站和绿色能源。到了2012年,菲律宾的地热发电比例提升到将近20%,其他清洁能源所占比例也在逐步上升。经初步统计,菲律宾的地热资源资源储量预计约有600万kW,目前菲律宾正在运转的地热发电站最大发电量约有188.4万kW,仅次于美国,超越印度尼西亚,位列世界第二,亚洲第一,可以考虑采用合作开发的模式来进入菲律宾地热市场。
3结论
全球四大地热带的分布同板块构造和地壳活动密切相关,地热带主要分布在板块构造边界和地壳活动带上。“一带一路”及沿线国家与3个地热带密切相关,因此拥有丰富的地热资源,可开发地热资源用来发电、供暖、洗浴等。利用地热发电是地热利用的前沿和发展趋势,需要加强研究。通过研究地热丰富国家的经济、政治和地热地质条件,指出可以通过购买区块或者合作的方式,跟相关国家开展合作。埃塞俄比亚政府着重开展地热资源开发,制定了长达10年的地热发展规划。土耳其Maspo项目具有一定的合作前景,印度尼西亚和菲律宾地热资源丰富,且引起政府极大的重视,都有利于地热的合作开发。