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行業(yè)資訊

地熱利用將為全球能源結構轉型提供持續動(dòng)力

地大熱能巴黎奧運會(huì )期間,奧運村采用了地源熱泵系統降溫,該系統使用的主要是地熱能。不久前,國際能源署發(fā)布的一篇報告建議,國際社會(huì )采取更多措施推廣使用熱泵系統,更好利用地熱能。

 

地熱能是指賦存于地球內部巖土體、流體和巖漿體中,可為人類(lèi)開(kāi)發(fā)和利用的熱能。常提到的溫泉、火山噴發(fā)等現象,都是地熱能巨大資源量的直觀(guān)展現。僅地表以下10千米以?xún)鹊?a href="http://www.yg06.cn/t/地熱資源.html" >地熱資源量,就大約相當于1億億噸標準煤;若能夠利用其中的2‰,按目前世界年消耗210億噸標準煤計算,理論上便可以滿(mǎn)足人類(lèi)近千年的能源需求。

 

熱能不僅儲量豐富,還具有一系列重要的特征:穩定、低碳和可再生。穩定是指地熱能可以一天24小時(shí)持續輸出基本穩定的能量,不受天氣、晝夜、季節影響;低碳是指地熱能的開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中很少排放二氧化碳,是典型的非碳基能源;可再生則是指地球正處于青壯年期,地熱能可從地球深部源源不斷地向淺部傳輸。

 

目前,人類(lèi)可觸及的地殼深度大多不超過(guò)10千米。因此,評估地熱能資源量通常限定在10千米之內,并根據能源品位、開(kāi)采技術(shù)和利用形式等綜合劃分為淺層、中深層深層地熱能。


淺層地熱能,深度范圍一般為200米以?xún)?,溫度大多不高,但一年四季相對恒定,低于夏季平均氣溫、高?a href="http://www.yg06.cn/t/冬季.html" >冬季平均氣溫,因此可以作為一個(gè)穩定的冷/熱源。巴黎奧運會(huì )地熱能系統從附近地下約70米深的井中抽取地下水,采用熱泵冷卻至4攝氏度,再輸送到奧運村公寓地板下的管道中,以此來(lái)降低室內溫度。

 

中深層地熱能,一般介于200—3000米之間,多由地下水作為傳熱載體,可通過(guò)抽取熱水或水汽混合物提取熱量,用來(lái)發(fā)電、供暖、制冷、洗浴、烘干、養殖等。地熱發(fā)電水熱型地熱能利用的重要方式。比如,可以利用地熱能流體的熱量產(chǎn)生蒸汽以驅動(dòng)蒸汽輪機,從而將熱能轉化為機械能并驅動(dòng)發(fā)電機產(chǎn)生電能。地熱發(fā)電利用效率高,每年可工作超過(guò)8000小時(shí),連續穩定輸出電能。

 

深層地熱能,通常超過(guò)3000米,熱能品位高,但往往含水量很低或不含水,需要通過(guò)人工造儲的方式,形成增強型地熱系統加以開(kāi)發(fā)利用。深層地熱能擁有巨大的資源潛力,被譽(yù)為“地熱能的未來(lái)”。目前,該項技術(shù)運用和推廣尚處于開(kāi)發(fā)探索階段。2017年以來(lái),中國地質(zhì)調查局青海省自然資源廳等在青海共和盆地組織開(kāi)展地熱(含干熱巖資源勘探試采,取得一系列突破性成果,并于2021年實(shí)現試驗性發(fā)電并網(wǎng)。今年4月,中國石化部署在海南福深熱1井順利完鉆,井深達5200米,深層地熱能開(kāi)發(fā)利用工作邁上了新的臺階。

 

過(guò)去幾十年,地熱能雖被大量開(kāi)發(fā)利用,但與其巨大的儲量相比,可謂九牛一毛。根據2023年世界地熱大會(huì )發(fā)布的數據,全球有32個(gè)國家實(shí)施了地熱發(fā)電,總裝機在16吉瓦左右;有88個(gè)國家運用地熱開(kāi)展除發(fā)電以外的直接利用,總裝機約173吉瓦;中國利用地熱進(jìn)行供熱制冷的裝機量超過(guò)全球總量的一半。國際地熱協(xié)會(huì )提出了到2030年實(shí)現全球地熱發(fā)電總裝機48吉瓦、直接利用總裝機520吉瓦的發(fā)展目標。

 

當前,地熱能的開(kāi)發(fā)利用涌現了眾多新概念、新技術(shù)、新模式,如地球充電寶、地球電池、地球儲能系統等。其原理是將夏季的余熱、余電等經(jīng)濟性強卻無(wú)法被及時(shí)利用的能量,以水或二氧化碳等工質(zhì)為載體回灌至地球內部,以地熱能的形式實(shí)現規?;拈L(cháng)時(shí)跨季節儲能。目前,歐盟、美國國家科學(xué)基金會(huì )均支持了多個(gè)地下儲熱項目。我國也由中國科學(xué)院牽頭,在雄安新區開(kāi)展了高溫含水層儲熱實(shí)驗,取得了良好進(jìn)展。

 

地熱能,取之于地球,又還地球以清潔。隨著(zhù)新技術(shù)、新模式的不斷開(kāi)發(fā)運用,地熱利用將為全球能源結構轉型提供持續動(dòng)力。


地熱利用將為全球能源結構轉型提供持續動(dòng)力-地熱能開(kāi)發(fā)利用-地大熱能