2020年3月,山西省第一水文地質工程地質隊在大同市天鎮(zhèn)縣水桶寺村捕獲一股高溫高壓地熱流體,由此發(fā)掘出我國中東部地區(qū)第一口溫度最高、自流量最大的地熱井,成為迄今為止華北地區(qū)2000米以淺深度范圍內溫度最高的地熱孔。什么是高溫高壓地熱流體?蘊藏在地層深處的地熱能資源有什么作用呢?
新能源的一塊寶
在天鎮(zhèn)縣發(fā)現的高溫高壓地熱流體,井口溫度高達160.2攝氏度,最大流量達231.15立方米/小時,每年可利用熱能量11.45×108兆焦耳,這組數字究竟意味著什么?拿最熟悉的煤炭做一個比較,它相當于可持續(xù)不斷地每年供給3.9萬噸煤炭產生的熱量,按照1噸標準煤發(fā)電8141千瓦時來計算,天鎮(zhèn)縣這次發(fā)現的地熱能量,相當于13萬戶家庭整整一年的用電量。
高溫高壓地熱流體是地熱能的一種,是來自地球內部巨大的高溫能量,同其他的再生能源相比,太陽能在陰天的情況下發(fā)電很弱,風力發(fā)電在沒有風的時候也會停擺,但是地熱能卻可以全年無休持續(xù)提供能量,就像一個能量充沛、續(xù)航穩(wěn)定的超大“充電寶”,能為人們提供源源不斷的動力。
中國地質大學(武漢)博士生導師郭清海將地熱能的特點歸納總結為三個詞,第一個詞是新能源,當前正處在一個大力提倡開發(fā)利用的階段;第二個詞是可再生能源,理論上是取之不盡、用之不竭的;第三個詞是低碳能源,如果得以規(guī)?;_發(fā)利用,取代傳統(tǒng)的能源,可以大幅度降低二氧化碳排放,具有巨大的利用價值。
在我國,高溫地熱資源主要分布在西藏、云南等高原地區(qū)。2020年3月,我省“陽高縣—天鎮(zhèn)縣一帶干熱巖地熱資源預可行性勘查”項目取得重大突破,在天鎮(zhèn)縣捕獲了高溫高壓地熱流體,緊隨其后就地建設的高溫地熱能科研示范試驗電站的兩臺機組于2021年1月試發(fā)電成功,成為我國中東部首個高溫地熱發(fā)電項目。
中國科學院院士、中國地質大學(武漢)校長王焰新這樣評價我省的這次發(fā)現:“改寫了北方2000米以淺沒有發(fā)現過150攝氏度以上的高溫地熱資源的歷史,在我國地熱研究歷史上具有里程碑意義。這為山西省乃至華北利用高溫地熱資源發(fā)電提供了路徑,也為山西能源革命打開了一扇門?!?/p>
地熱供暖好處多
我國地熱資源總量有多少呢?有關統(tǒng)計顯示,其總量相當于860萬億噸標準煤,超過去年我國一次性能源生產總量40.8億噸標準煤的20萬倍,可謂儲量巨大。
地熱資源儲量雖然巨大,但分布卻不均衡,附存介質也不盡相同,附存在地下水里面的專業(yè)上叫水熱型地熱資源,適合進行地熱發(fā)電的高品位水熱型地熱資源,分布在特定的地區(qū),在世界范圍內也很難找到。
省地質勘查局專家咨詢委員會常務副主任閻世龍介紹,我省地熱資源總體來看比較豐富,各種類型都存在,淺層地熱能主要分布在大同、朔州、忻州、太原、晉中、運城、臨汾、長治,地熱資源的總量相當于1.28億噸標準煤,水熱型地熱資源主要分布在運城盆地、臨汾盆地、太原盆地、忻州盆地。地熱能資源異常的有大同盆地、沁水盆地,面積5萬余平方公里。
地熱資源除了發(fā)電之外,其實還能在很多領域發(fā)揮作用,供暖就是其中一種。
眼下已經進入了冬季,太原市的玉泉山居小區(qū)進入了供暖期,不同的是,玉泉山居用的是“無干擾地熱供暖”,熱源不是來自于城區(qū)的集中供熱,而是來自小區(qū)地下2500米深處。
記者在小區(qū)看到,一根粗壯的地熱管直通到地下2500米,通過換熱器后,源源不斷的熱量以水為載體被抽送上來,在供熱機房和小區(qū)供熱管網的水實現熱交換,送到小區(qū)住戶家中。
除了住宅小區(qū)供熱,地熱供暖在辦公樓等公共場所也得到應用。屋外寒風瑟瑟,走進太原市晉源區(qū)的國投大廈,立刻感受到陣陣暖意,國投大廈同樣采用的是“無干擾地熱供暖”,不僅節(jié)能減排、環(huán)保低碳,經濟上也十分劃算。
據了解,地熱供暖在前期投入相對較多,但后期的取暖費可陸續(xù)收回成本,普通的商業(yè)集中供暖費用每月每平方米為7.5元,但在國投大廈取暖成本只需3.5元。
開發(fā)利用前景廣
地熱資源儲量豐富,在我省如何才能得到推廣應用,使它成為傳統(tǒng)集中供暖的一個有力補充呢?
閻世龍建議,在不同的地區(qū)要因地制宜使用不同的供暖方式,如果有大量土地閑置的話,可以利用地源熱泵供暖;在地熱水資源豐富的地區(qū),可以用水熱型地熱資源供暖;在沒有水熱型地熱資源的地方,可以利用先進的“無干擾地熱供暖”。
談到地熱資源大規(guī)模推廣應用,王焰新認為,首先要有政策驅動,從國家層面大力鼓勵使用地熱供暖和發(fā)電;其次要有資金保障,通過設立能源基金和市場化運作,調動各方積極性,使開發(fā)利用地熱資源成本降下來;第三要規(guī)范管理,以水熱型地熱利用為例,要實行強制性回灌,這樣才能保證水資源不被破壞,避免引發(fā)地面沉降等地質災害問題。
閻世龍對記者說,目前阻礙地熱資源大規(guī)模應用的因素還有一次性投入比較大,主要是打井成本高,相信隨著鉆探技術的提高及配套政策、資金的落地,地熱資源大規(guī)模開發(fā)利用的時代即將到來。
“山西作為能源大省,要堅決當好能源革命排頭兵,全力保障國家能源安全?!笔〉谑吸h代表大會提出,要積極發(fā)展新能源和清潔能源,提升風電、光電規(guī)模,加快煤成氣增儲上產和推廣使用,有序推進氫能、甲醇、地熱能、生物質能發(fā)展,推進源網荷儲一體化和多能互補。排頭兵意味著要快人一拍、先人一步,天鎮(zhèn)縣高溫高壓地熱資源的開發(fā)利用,必將帶動全省地熱資源項目的發(fā)展,也將為全國乃至全球地熱資源的可持續(xù)開發(fā)和利用貢獻山西力量。
本欄目內容源自山西衛(wèi)視“全方位推動高質量發(fā)展”
本報記者李全宏
責任編輯: 吉政