CGS Logo
企業動態
Corporate News

中國地熱資源分佈與開發利用前景

來源《中國地熱能》 時間:7/19/2018
 
引言

地熱資源作為一種極具競爭力的清潔和可再生能源,可替代化石燃料,用於室內供暖與發電等,促進區域經濟發展。規模開發利用是應對全球氣候變化和節能減排的需求,且其巨大的資源儲量決定了地熱能必然成為人類未來的重要替代新能源之一。地熱資源按深度劃分可分為淺層,中深層和超深層地熱資源。淺層地熱能通過鑽孔熱交換器及熱泵得以開發利用,其深度範圍一般為200米以淺,包括土壤層及淺層含水層。中深層地熱資源一般介於200米至3000米之間,按照開採系統還可細分為水熱系統中的對流換熱系統(在含水層中佈置開採井和回灌井)和傳導換熱系統(深井換熱系統)。超深層地熱資源埋深通常超過3000米,可為幹熱岩或水熱系統

 

在我國,地熱資源的開發始於上世紀70年代,尤以水熱型開採為主,用於供暖和洗浴。受石油危機驅動,大量的地熱田得以開發,並由此而帶來了全國地熱資源的評價。通過幾十年的工作,我國大陸的熱背景及地熱資源分佈逐漸明朗。

伴隨著我國地熱資源的大規模開發,地熱學包括地熱資源的理論與應用研究均在我國取得了巨大的進步,如地球動力學研究的地熱學證據、大型岩溶熱儲成因與評價研究、熱儲工程中的采灌井距經濟性評價與深井換熱效率評估等。龐忠和等總結了近些年來的地熱學的理論進展,指出過去20年來,我國地熱研究經歷了由淺入深、從今到古的發展歷程,為國家能源與安全建設作出了巨大貢獻。汪集暘等出版了《地熱學及其應用》一書,全面總結了近些年來地熱學的理論與應用工作。

 
 

近年來,國家頒佈多項政策支持地熱發展。如2013年1月10日頒佈國能新能[2013]48號文《國家能源局、財政部、國土資源部、住房和城鄉建設部關於促進地熱能開發利用的指導意見》;2014年6月25日頒佈能綜新能[2014]497號《國家新能源綜合司,國土資源部辦公廳關於組織編制地熱能開發利用規劃的通知》;2017年1月23日印發了《地熱能開發利用“十三五”規劃》,規劃指出,在“十三五”時期,新增地熱能供暖(製冷)面積11億平方米,其中:新增淺層地熱能供暖(製冷)面積7億平方米;新增水熱型地熱供暖面積4億平方米。新增地熱發電裝機容量500MW。到2020年,地熱供暖(製冷)面積累計達到16億平方米,地熱發電裝機容量約530MW。2020年地熱能年利用量7000萬噸標準煤,地熱能供暖年利用量4000萬噸標準煤。京津冀地區地熱能年利用量達到約2000萬噸標準煤。

然而,隨著國內地熱能開發熱潮的高漲,一系列的問題隨之出現,尤其是開發思路不清,譬如應當注重地熱供暖還是地熱發電?應當是開發水熱系統還是開發幹熱岩?本文將在評述中國地熱資源分佈特徵的基礎之上,重點討論中國地熱資源的開發思路,供管理部門與地熱產業界等參考。

 

熱能的優勢

 

地熱能優勢顯著(表1),主要有

1
資源量巨大。據國土資源部的評價結果,水熱型地熱資源每年可開採量折合標準煤18.65億噸,相當於我國2015年煤炭消耗的50%;336個地級以上城市淺層地熱能資源每年可開採量折合標準煤7億噸,相當於我國2015年煤炭消耗的19%。汪集暘等對我國大陸幹熱岩計算的結果顯示資源總量為2.09×1025J,折合標煤7.15×106億噸。若按2%的可開採資源量計算,相當於中國2010年能源消耗總量的4400倍。
2
能源利用效率高。在新能源和可再生能源大家族中,地熱能發電的能源利用效率最高(平均73%),在一些國家或地區可達90%以上,地熱發電平均利用效率達73%,為太陽光伏發電的5.2倍,風力發電的3.5倍且可靠性強,既可作為基本載荷,亦可作為調峰載荷。
3
成本具有競爭性。與太陽能、風能與生物質能等其他可再生能源相比,地熱發電成本較低。
4
CO2減排優勢明顯。與傳統的鍋爐供暖相比,利用熱泵供暖其CO2排量至少可減少50%;若熱泵所需電力來自可再生能源(如水力發電或其他),則CO2減排量可達100%

01.png

我國地熱資源分佈特徵

我國處於兩個全球性地熱帶上,西南地區的喜馬拉雅地熱帶是地中海-喜馬拉雅地熱帶的一段,而東部的臺灣地熱帶則屬於環太平洋地熱帶的一部分。在這樣的大地構造背景和區域地熱背景下,西南形成了喜馬拉雅地熱帶上的高溫對流型地熱系統,東部形成了臺灣高溫地熱帶上高溫對流型地熱系統。這兩個地熱帶屬於板塊邊緣地熱帶。除此之外,全國其他地區,形成了大量的廣泛分佈的中低溫地熱系統,其中包括:大型沉積盆地中的中低溫傳導型地熱系統,隆起山區的中低溫對流型地熱系統。這些屬於板塊內部地熱帶(圖1)

02.png

 

我國大型沉積盆地中蘊含豐富的中低溫地熱資源。從成因類型上看,它們以中低溫傳導型地熱系統為主,在局部地帶,由於受到斷裂活動的影響,形成傳導-對流的亞類。我國主要沉積盆地的地熱狀態由東至西,依次為熱盆、溫盆和冷盆分佈。東部的松遼盆地、渤海灣盆地、蘇北盆地等屬於熱盆,地熱資源豐富

在沉積盆地地熱系統中,主要熱儲類型有砂岩孔隙型熱儲和基岩裂隙-岩溶型熱儲。其中,裂隙-岩溶型地熱儲的開發利用條件更加優越。圖2將我國的碳酸鹽岩分佈疊加在大地熱流圖(用以反映熱背景)上,表明,我國碳酸鹽岩的分佈總面積占陸地面積的三分之一,裸露面積約為90萬平方公里,隱伏面積達250萬平方公里以上。基於岩溶發育程度的差異,我們採用類比法,以雄縣地熱系統和蘇北地熱系統為參照,估算了全國岩溶熱儲地熱資源潛力,結果為5000億噸左右標準煤。可見潛力巨大。

 

03.png

從圖2中可以看出,雄安新區和北京市均在岩溶型熱儲覆蓋的渤海灣盆地內。圖2中的熱流背景也顯示出了雄安新區較好的熱背景。未來,在雄安新區和北京市副中心,地熱能均將大有作為

開發利用思路

針對我國地熱資源分佈特徵,立足於國家需求,我們提出以下地熱資源開發思路

1

“熱”、“電”並舉,以“熱”為主。即基於我國地熱資源分佈特徵以及我國用熱需求,地熱供暖(及其他用熱形式)與地熱發電要同時開展,但應以供熱為主

2

“深”、“淺”結合,由“淺”及“深”。即中深層地熱能與淺層地熱能互相結合,因地制宜,充分利用地熱資源。利用中深層地熱能的優勢是占地面積小,但其缺點是資源分佈不均;而淺層地熱能的優勢是受地域限制小,但占地面積大,且有可能產生冷/熱堆積等問題。將二者有機集合,有利於充分利用地熱資源

3

“東”、“西”兼顧,“西”電“東”熱。即我國東部、西部均可利用地熱能,西部,尤其是西藏地區要將地熱發電放在首位,而東部地區則側重於熱的利用。如前所述,我們國家大陸西部高溫地熱豐富,地熱發電成本較之東部地區更為合適,且能夠為地方用電需求做出重大貢獻;而東部地區,從我國北方一直到南嶺以南都有清潔供暖需求,該區域中低溫地熱資源豐富,恰可用於供暖

4

“幹”、“濕”有度,先“濕”後“幹”。即幹熱岩和水熱型地熱資源應有所側重,要先儘量利用水熱型地熱資源,而後再進行幹熱岩的開發。一方面,我國水熱型地熱資源豐富,開發利用程度不高,仍有大幅利用空間;另一方面,幹熱岩開發成本較高,現階段進行商業化開發還不現實,應首先進行科學研究,在技術具備後,再進行商業化開發

5

“天”、“地”合一,“動”、“靜”結合。即地熱與其他可再生能源互補綜合利用,實現較高的能源使用效率,稱為地熱“+”。“天”(太陽能)“地”(地熱能)合一,“動”(風能)“靜”(地熱能)結合,加速我國新能源和可再生能源發展

2017-3-9微信二维码 拷贝.jpg

聯繫我們 | 網站地圖 | 法律聲明 | 湘備06016120號
©版權 中國地熱能產業發展集團有限公司,本公司保留一切版權。