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干热岩开发,能否改写传统能源版图?
2021-11-25 02:47
本文摘要:随着我国经济的持续增长,对能源的需求量更加大。煤、石油、天然气等常规能源不但面对剩下储量大大增加、相当严重耗尽等问题,还不存在环境污染的问题。 因而,大力发展新能源势在必行。专家指出,地热资源已沦为新能源中的佼佼者,而干热岩又是其中最不具应用于价值和利用潜力的清洁能源。 干热岩资源何处有全球的干热岩主要产于在美国墨西哥湾、南美太平洋沿岸国家、朝鲜半岛、日本北海道,菲律宾、印度、新西兰、南澳大利亚的部分地区,冰岛等欧洲西北部和俄罗斯远东地区等。

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随着我国经济的持续增长,对能源的需求量更加大。煤、石油、天然气等常规能源不但面对剩下储量大大增加、相当严重耗尽等问题,还不存在环境污染的问题。

因而,大力发展新能源势在必行。专家指出,地热资源已沦为新能源中的佼佼者,而干热岩又是其中最不具应用于价值和利用潜力的清洁能源。

干热岩资源何处有全球的干热岩主要产于在美国墨西哥湾、南美太平洋沿岸国家、朝鲜半岛、日本北海道,菲律宾、印度、新西兰、南澳大利亚的部分地区,冰岛等欧洲西北部和俄罗斯远东地区等。全球干热岩地热资源量极大,比蒸汽型、热水型和地压型地热资源量小得多,比煤炭、石油、天然气的热能总和还要大。根据我国区域地质背景,低热流区皆正处于板块构造带上或结构活动带上,我国西南部的地热活动具备南强北很弱、西强东很弱的规律,东部区的地热活动呈圆形东强西弱之势。在滇藏、东南沿海、京津冀、环渤海等地区产于有较小范围的火山岩体,解释我国不具备干热岩地热资源构成的区域结构条件。

调查结果,我国干热岩主要产于在3个区域:沉积盆地区(东北、华北和苏中)、近代火山活动地区(还包括吉林长白山、山东蓬莱、海南琼北、台湾基隆、黑龙江五大连池、云南腾冲、新疆南部和青藏高原西南部等)和低热流花岗岩地区(福建、广东、广西)。我国干热岩所储存的热能大约为已开发利用地热资源总量的30%。目前,人们对干热岩的开发利用,主要是发电。

利用干热岩发电技术可大幅度减少温室效应和酸雨对环境的影响,且受季节、气候制约。因为干热岩发电既不像火电那样向大气废气大量的二氧化碳等温室气体、粉尘等气溶胶颗粒物,也不像水电那样因水坝的修筑而毁坏局部乃至整个河流的生态系统以及在水电厂周围引发各种程度不一的环境地质灾害,所以干热岩发电完全几乎挣脱了外界的阻碍。同时,干热岩因其得天独厚的较高温度,一旦顺利铁矿出来,将是冬季暖气的较好热源。

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干热岩暖气技术具备广泛适用性、绿色环保、运营成本低、安全可靠等优点。美、日等国再行到一步目前,全世界有120多个国家在开发利用地热资源,其中较为典型的有美国、日本、澳大利亚等。2001年,美国能源部开始实行强化地热系统干热岩研发试验计划,预期在2030年构建干热岩地热发电的商业化运营,到2050年干热岩地热发电量计划多达10104兆瓦。

2003年,澳大利亚在库珀盆地积极开展了干热岩地热开发利用试验项目,该盆地的热能储量高达500亿桶油当量,井深4500米处干热岩温度高达270摄氏度,并展开了水循环与发电试验。欧洲也在大力开展干热岩地热开发技术研究,如德国在法尔肯贝格对岩石的裂隙、压裂产生裂隙的机制以及水在这些裂隙中的运移机理展开了研究。我国对地热的开发利用仍正处于初级阶段,主要集中于在中低温热资源的研究和利用方面;对干热岩地热资源的研发研究尚能正处于跟上阶段,在部分地区展开了干热岩地热资源调查,仅有少数科研单位积极开展了可行性理论研究。我国对干热岩的认识始自上世纪90年代,中国国家地震局地壳形变研究所和日本中央电力研究所在北京房山区合作展开了干热岩发电研究试验工作。

2012年,我国启动了863计划项目干热岩热能研发与综合利用关键技术研究。2013年,国土资源部在青海共和盆地中北部钻成井深2230米、井底温度约153℃的干热岩井,对干热岩地热研发展开了探寻试验。

此后,中国地质调查局地热资源调查研究中心编成了《全国干热岩勘查与研发样板实施方案》,计划在掌控全国干热岩资源与潜力的基础上,找到优先研发靶区,创建干热岩勘查样板基地,构成我国干热岩勘查研发关键技术体系,前进我国干热岩技术商业化。前景辽阔但有待时日我国政府涉及部门都实施了一系列政策措施反对干热岩开发利用。其中,最近实施的《地热能开发利用十三五规划》明确提出,在十三五时期,积极开展干热岩研发试验工作,建设干热岩样板项目,通过样板项目的建设,突破干热岩资源潜力评价与钻井靶区替代性、干热岩开发钻井工程关键技术以及干热岩储层高效取热等关键技术,突破干热岩研发与利用的技术瓶颈;积极开展万米以深地热资源勘查研发工作,积极开展干热岩发电试验,在藏南、川西、滇西、福建、华北平原、长白山等资源非常丰富地区选点,通过创建2个~3个干热岩勘查研发样板基地,构成技术序列,产卵涉及企业,累积建设经验,在条件成熟后展开推展。截至目前,我国已可行性检验出有干热岩勘查研发的几大重点区域:东南沿海地区、藏南地区、大同盆地、松辽平原、环渤海地区、长白山地区、五大连池地区、雷州半岛地区、琼北、川西、滇西、华北平原、苏北盆地、关中盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、准噶尔盆地、阿尔山地区、塔什库尔干地区。

国内部分省市对干热岩的开发利用也展现出出有了兴趣,如山东、青海、广东等省在该领域都早已有了投放。有关专家回应,在干热岩开发利用方面,我国现在面临的是一片空白,熟知极少,实际操作中如何压裂、如何确保裂隙相连、如何确保流量填满、如何构建可持续,都是必需解决问题的技术难题。

有一点难过的是,2013年底正式成立的中国地调局地热资源调查研究中心为样板工程的积极开展获取了扎实的团队承托。该中心将作为一个平台,核心区各方人才和力量,联合积极开展我国地热勘查开发利用研究。其中,一个团队是干热岩资源研究团队,主要积极开展地壳热结构、盆地热进化、高温地热资源构成机理等研究。

他们将已完成我国干热岩资源潜力调查评价与研究基地建设的调查计划,并积极开展干热岩资源科学开发利用与试验研究,建设干热岩压裂和传热模拟系统,并将其作为未来申报国家重点实验室或国家工程中心的一项重点内容。干热岩开发利用,必须利用大量水循环,每次萃取地热资源时,都要给地下岩石水库进水,在循环过程中还要对萎缩的水大大展开补足。

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因此,充裕的水源供应是开发利用冷干岩的一项最重要条件。当然,目前也有专家正在研究用超临界的二氧化碳作为循环液。这种方法可以防止水溶液流经有可能产生的一系列问题,同时构建二氧化碳的资源化。

不过,这项研究才刚跟上,仍面对不少技术难题。他山之石,可以攻玉。我们通过同国外公司合作,大大累积,一旦有了自主创新的成果,我们就有可能做到得比他们更佳。此外,干热岩在社会民众层面的认知度并不低,还必须辅助更好的宣传,以获得民众的解读和反对,便于更佳地积极开展工作,更进一步推展国家能源可持续发展战略。

近年来,我国将绿色发展提高到前所未有的高度。干热岩作为最不具应用于价值和利用潜力的清洁能源,终将在优化能源结构,预防大气污染,提高人民生活,增进经济社会科学、协调发展等方面充分发挥更为最重要的起到。

尽管目前我国干热岩研发还正处于跟上阶段,技术基础和理论仍未突破,面对的艰难也很多,但只要我们增大理论研究和技术研制成功,积极开展样板工程,必将构成我国干热岩地热研发自主化技术体系,并构建大规模高效利用。


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