隨著“雙碳”戰(zhàn)略的持續(xù)推進，我國地熱能的開發(fā)利用正步入戰(zhàn)略機遇期，不僅國家重視，政府和社會力量的投入也不斷加大。但當前我國的地熱能與風能、太陽能相比，仍然是小眾能源。開發(fā)利用好地熱這種在地球內(nèi)部潛力巨大的儲能，是“入地”見長的石油行業(yè)在開采石油時“一箭雙雕”的事。油田區(qū)蘊藏著大量的地熱資源，但開發(fā)利用程度低，因地制宜、科學(xué)合理地加以開發(fā)利用將成為地熱能大規(guī)模發(fā)展的必然選擇。

地熱能是實現(xiàn)碳達峰的重要抓手

地熱能“家族龐大”，通常是指賦存于地球內(nèi)部的巖土體、流體和巖漿體中且能夠被人類開發(fā)和利用的熱能，包括土壤源、地下水源和地表水源3類淺層地熱能，以及水熱型中深層地熱能和干熱巖地熱資源。人們熟知的溫泉和用于取暖的地源熱泵，都屬于典型的地熱能利用方式。

近日舉行的“2023第十三屆中國國際地熱高層論壇”上，中國科學(xué)院院士汪集暘作了地球儲能專題報告。汪集暘介紹，地熱能資源量巨大。據(jù)估算，儲存于地球內(nèi)部的熱量約為全球煤炭儲量的1.7億倍，其中可利用量相當于4948萬億噸標準煤，按目前世界年消耗190億噸標準煤計算，能滿足人類數(shù)十萬年的能源需求。

和風光資源一樣，地熱能無處不在，具有儲量大、利用效率高、運行成本低和節(jié)能減排等優(yōu)勢。我國地熱能資源豐富，自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局調(diào)查評價結(jié)果顯示，336個地級以上城市淺層地熱能年可開采資源量折合7億噸標準煤；全國水熱型地熱資源年可開采資源量折合19億噸標準煤；深埋在3000~10000米的干熱巖資源折合856萬億噸標準煤。對比2021年我國全年52.4億噸標準煤的能源消費總量，地熱能可謂一座巨大的能源寶庫。

汪集暘介紹，目前，中國地熱能直接利用量世界第一?！丁笆奈濉笨稍偕茉窗l(fā)展規(guī)劃》提出，積極推進地熱能規(guī)?；_發(fā)，積極推進中深層地熱能供暖制冷，全面推進淺層地熱能開發(fā)，有序推動地熱能發(fā)電發(fā)展。《關(guān)于促進地熱能開發(fā)利用的若干意見》明確，到2025年，地熱能供暖（制冷）面積比2020年增加50%，全國地熱能發(fā)電裝機容量比2020年翻一番。

國家能源局副局長任京東曾表示：“地熱能是儲量豐富、分布較廣、穩(wěn)定可靠的新能源，大力推動地熱能開發(fā)利用，是立足我國能源資源稟賦，有計劃分步驟實施碳達峰行動的重要抓手?！?/p>

廢棄油井變廢為寶有潛可挖

中深層（200~3000米）地熱資源主要集中在大型沉積盆地區(qū)。汪集暘介紹，中深層水熱型地熱資源潛力約為淺層地熱能的100倍。油田區(qū)地熱資源量也很大。我國含油氣盆地不僅富含油氣，而且富含水熱型地熱資源，尤其我國東部油田區(qū)與東部地熱資源區(qū)大面積重疊。一些油田的井口溫度可達100℃以上，且水量豐沛。像這樣的油田，比起增產(chǎn)改造，完全可以逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤暗責崽铩保б娓捎^。同時，油田區(qū)有綠色用能的需求。油氣開發(fā)利用過程中，油管加熱、油管清洗、油水分離、辦公生活區(qū)取暖，不論是燒煤還是燒油，都會產(chǎn)生碳排放。為貫徹落實國家“雙碳”戰(zhàn)略，油氣田企業(yè)必須把節(jié)能減排和綠色低碳作為未來發(fā)展的關(guān)鍵要素考慮。而且在目前的高油價下，油氣被直接燃燒取熱顯然也不劃算。而包括大慶油田在內(nèi)的我國東部含油氣盆地多已步入“老年期”，油氣開采含水率多在90%以上。只取油而把熱水扔掉，是一種能源的浪費?？梢园堰@部分能源利用起來，替代燃煤、燃油，實現(xiàn)用能、節(jié)能、減排、降碳，以及社會效益、經(jīng)濟效益等方面的多贏。

此外，油田區(qū)有很多可用于開發(fā)地熱資源的現(xiàn)成設(shè)施。例如，油田開發(fā)至中后期，因可采油氣資源日益枯竭，會留存大量的閑置井、長停井、廢棄井。這些井雖然不具備油氣生產(chǎn)條件，對油氣開發(fā)來說使用價值很小或已沒有使用價值，但可以用來進行地熱資源開發(fā)利用。大部分長停井可以直接通過改造用于地熱資源開發(fā)，廢棄井中也有部分可以改造為地熱井。僅需對這些井投入少量資金，利用有效的技術(shù)方法加以改造，便可變廢為寶，成為地熱井，而且取熱能力、使用壽命等與新建地熱井沒有太大區(qū)別。

根據(jù)東部地區(qū)的地熱資源條件，發(fā)展地熱發(fā)電是不合適的，因為溫度不夠高，發(fā)電效率較低，但在油田區(qū)是例外。油田區(qū)，特別是東部老油田，北起大慶、吉林、遼河、勝利、中原，南達河南油田，地熱資源開發(fā)利用條件好，完全可以將“油氣田”變?yōu)椤暗責崽铩薄＿@些油田區(qū)有足夠多的可利用長停井、廢棄井，打井成本大大降低，而且可以形成較大的規(guī)模。據(jù)近幾年的初步研究，我國中小型油田可供發(fā)電的中低溫地熱資源就能夠建成2000兆瓦以上規(guī)模的發(fā)電能力。利用油田伴生中低溫地熱資源發(fā)電在經(jīng)濟上是可行的。例如華北油田第三采油廠留北地熱站作為我國第一個利用油田伴生地熱資源發(fā)電的電站，裝機容量達400千瓦。

干熱巖是地球儲能的鑰匙

干熱巖的潛力在于其廣闊的地理分布。從全球來看，干熱巖資源比熱液資源大得多，分布也廣得多。因此，干熱巖資源可能是地熱能源的未來。

我國的干熱巖研究及開發(fā)利用雖然起步較國外晚，但是近年來取得了可喜的進展。青海共和盆地以及青藏高原南部，干熱巖存在約占我國大陸地區(qū)干熱巖總資源量的1/5。2017年，科學(xué)家在青海共和盆地3000多米深處鉆獲236℃的高溫干熱巖體，并認為這是可以有效控制溫室效應(yīng)，阻止全球變暖的有效清潔能源。“利用干熱巖發(fā)電的成本僅為風力發(fā)電的一半，只有太陽能發(fā)電的1/10?！?/p>

地質(zhì)勘測院院長嚴維德曾表示，中國大陸3000~10000米深處干熱巖資源量約合856萬億噸標準煤。按照目前的消耗率計算，可用4千年左右，有望成為戰(zhàn)略性接替能源。

地熱能資源的利用有多種形式，如發(fā)電、供熱、制冷，甚至制取高于自身溫度的低壓蒸汽，尾水可以提取稀有礦物元素，并且可以通過梯級利用實現(xiàn)多種功能，大幅提高利用率。同時，地熱能不受季節(jié)、氣候、晝夜變化等外界因素干擾，穩(wěn)定性極強，是實現(xiàn)“雙碳”目標不可或缺的重要力量。

總而言之，地熱能作為五大非碳基能源（太陽能、風能、水能、核能、地熱能）之一，是一種清潔環(huán)保、分布廣泛、安全穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)可再生能源，對我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和實現(xiàn)“雙碳”目標發(fā)揮著重要作用。從總體來看，地球內(nèi)部取之不竭的熱能尚未有效開發(fā)。未來一段時間，我國將加大勘探投入與規(guī)劃布局，加強科技引領(lǐng)與裝備創(chuàng)新，加強超前布局前瞻性、革命性地熱理論和技術(shù)研究，持續(xù)推動地熱產(chǎn)業(yè)降本增效。

           摘自《中國化工信息》雜志

                  作者：王巧然

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