座機:027-87580888
手機:18971233215
傳真:027-87580883
郵箱:didareneng@163.com
地址: 武漢市洪山區魯磨路388號中國地質大學校內(武漢)
中央地勘企業發展地熱能產業的思考與建議
文章來源:地大熱能 發布作者: 發表時間:2024-09-13 14:21:51瀏覽次數:233
地大熱能獲悉,實現“碳達峰、碳中和”要求各行各業通過能源轉型、技術創新、產業升級等手段加速邁入低碳發展軌道,以傳統化石能源為主向清潔能源為主的能源供給結構調整步伐加速。國務院國資委明確提出國資央企要保持戰略定力,始終聚焦“兩個途徑”、發揮“三個作用”。聚焦“兩個途徑”,即提高企業核心競爭力和增強核心功能;發揮“三個作用”,即切實發揮央企在建設現代化產業體系、構建新發展格局中的科技創新、產業控制、安全支撐作用,為中央企業助力實現“雙碳”目標指明方向。中央地勘企業需要立足“國之大者”,以服務國家能源結構調整為己任,培育清潔能源開發產業。將地熱能為目標清潔能源,充分發揮地勘單位具有地熱能全產業鏈業務的產業優勢和中上游的勘查鉆探技術優勢,以世界一流專業領軍示范企業創建為抓手,以科技創新賦能產業發展,培育地熱能全產業鏈企業,擴大行業影響力和市場份額,助力全社會早日實現碳中和。
地熱能是一種綠色低碳的可再生能源,具備資源潛力大、零排放和穩定性好三大特點,在未來清潔能源發展中占重要地位,符合中國能源綠色低碳轉型的總體要求,開發潛力巨大。據估算,全球可再生能源中地熱能占總量的66%左右,約為全球煤炭儲量的1.7 億倍。中國埋藏深度在3km 以淺的中深層水熱型地熱資源總量相當于1.25 萬億t 標準煤,埋藏深度在3~10km 的深層地熱資源規模相當于856 萬億t 標準煤,資源潛力大。與傳統化石能源相比,地熱能的利用方式主要是利用鉆機向地下深處進行鉆孔,在鉆孔中安裝金屬套管換熱器,通過換熱介質導出地下熱能,再通過地面熱泵機組、輸配系統向地面建筑物供熱,這一過程與燃煤相比,能夠實現二氧化碳“零排放”。此外,地熱能的穩定性較好,不受日照、風速、降水量等外部因素影響。在可再生能源中,只有地熱可以提供不間斷的能源供應,不受季節、氣候、晝夜等自然條件影響,年利用率是太陽能和風能的5~8 倍。據測算,2020 年地熱能利用占中國能源消耗總量的比例約為0.7%,結構調整空間巨大。未來,隨著全球碳減排形勢愈發嚴峻,地熱能開發利用是中國能源結構調整和實現碳中和的重要方向。
1.2 地勘單位發展地熱產業具有良好的理論研究、技術優勢和產業基礎
地下水資源勘查、地熱資源勘查始終是地勘單位的核心專業領域。地勘單位是中國地熱資源評價和勘查理論技術的科技創新和工程實踐主體,掌握了大量的地熱能基礎地質資料,實施了絕大多數的地熱井鉆探工程,在理論研究、勘查評價方法、地熱井鉆探工程技術方面具有突出優勢。地勘單位近年來逐步布局地熱產業,大部分地勘單位的水文地質專業隊伍均將業務延伸至地熱產業的淺層地熱能供暖/制冷、水熱型地熱能供暖康養項目安裝施工、運營、能源合同管理等下游領域,部分單位具備地熱全產業鏈運營能力。如中國煤炭地質總局所屬水文局自20 世紀90 年代以來,先后在國內十多個省市實施了中深層地熱水資源勘查與開發,積累了豐富的勘查施工經驗,打造了如河北工程大學新校區一期供熱空調系統和生活熱水系統等示范項目,擁有包括地熱地質勘查技術、特種鉆探技術、熱交換暖通技術、城市能源規劃與設計、互聯網智能化監控、設備研發與制造、多種清潔能源綜合利用技術等相對完整的核心地熱開發利用技術集成體系。其中特種鉆探技術施工的深地高溫地熱井、U 型對接井、叢式井、“八字井”等具有較大的行業影響力。
1.3 中央地勘企業發展地熱產業有助于增強核心功能、提高核心競爭力
新時代新征程,中央企業要聚焦“兩個途徑”、發揮“三個作用”。中央地勘企業發展地熱能產業有助于改善能源結構,增強服務國家能源資源安全的核心功能;有助于提高產業的可持續發展能力,提高企業的核心競爭力。加大地熱產業布局力度,集中優勢資源支持地熱產業鏈關鍵環節核心技術研發,有助于提高行業影響力和產業控制力,發揮中央企業對國家能源安全的支撐作用。
2.1 地熱能資源稟賦區域特征明顯
根據地質構造特征、熱流傳輸方式、溫度范圍以及開發利用方式等因素,地熱能資源可分為淺層地熱能、水熱型地熱(地下熱水)和干熱巖三種類型。中國地熱資源分布廣泛,資源稟賦呈現明顯的區域特征(圖1):淺層地熱能資源適宜區主要分布在中國中東部京津冀、山東、江蘇、安徽、河南、陜西和東北部分地區(圖2);中深層(水熱型)地熱資源以中低溫為主,高溫為輔,隆起山地型中低溫地熱資源主要分布于東南沿海、膠東、遼東半島等山地丘陵地區,沉積盆地型地熱資源主要分布于中國東部中、新生代平原盆地,包括華北平原、江淮平原、松遼盆地等地區;中國首批干熱巖勘查靶區,包括共和盆地、貴德盆地、雷瓊地區、松遼盆地、西藏、冀東地區。
地熱能的開發利用方式分為直接利用和間接利用(發電),直接利用的規模遠大于間接利用。據2020 年世界地熱大會數據,世界地熱發電裝機容量為15.9GW,而地熱直接利用裝機容量為108GW,是發電裝機容量的近7 倍。地熱能直接利用的具體方式包括供暖(淺層地源熱泵、中深層水熱型)、溫泉康養洗浴、種養殖、工業生產、冷卻等。其中,地源熱泵是全球地熱直接利用最主要的方式。2020 年地源熱泵全球裝機容量達到77.5GW,占直接利用的比例為72%。某機構行研報告數據顯示,中國地熱能開發利用方式與全球趨同,以直接利用為主,主要方式是地源熱泵、水熱型直接利用供暖(制冷)和溫泉洗浴等,地熱發電規模較小。2019 年中國地熱供暖領域與溫泉洗浴領域占比分別為32.7%與32.3%,農業、養殖業、工業利用領域分別占比17.9%、2.6%與0.4%,其他領域占比13.6%,而地熱發電占比只有0.5%。截至2020 年年底,中國地熱能直接利用總裝機容量達到40.61 吉瓦,供熱(制冷)面積累計達13.9 億m2,近5 年年均增長率約23%。其中淺層地熱能供暖(制冷)面積達8.1 億m2,折合裝機容量26.45 吉瓦,占比65%,主要以地源、水源熱泵方式用于建筑物供暖或制冷;中深層地熱的供暖面積累計達5.82億m2,折合裝機容量14.16 吉瓦,占比35%。在中東部地熱資源優勢區,地熱供暖已具備與電力、燃煤、天然氣等能源供暖同價競爭的條件。中國地熱供暖面積規模較大的地區主要集中于清潔供暖需求旺盛的河北、河南、山東、山西、陜西、天津等北方省市。在雄安新區、北京城市副中心、黃河中下游城市群已形成示范帶動、規模利用的良好局面。
2.3 地熱能資源開發利用存在的主要問題
中國地熱資源開發起步較晚,梯級利用的方式沒有得到廣泛應用,尚未形成大規模集約化、產業化開發。除個別城市外,大部分地區處于粗放式、低效率利用階段。從產業鏈看,上游勘查投入不足、地熱資源評價精細化程度不高,中游存在低成本高效鉆井技術不完善、高效高溫鉆井技術缺乏、砂巖回灌問題難等問題;下游開發利用存在綜合規劃設計水平不高、開發模式單一、熱資源利用效率低、開發利用工程與資源勘查評價工作脫節、地熱資源管理機制不暢等問題。從政策層面看,存在多部門交叉管理、地熱資源法律屬性界定不清晰、地熱項目補貼力度較弱、地方落實稅收優惠政策較難、相對其他可再生能源的價格優惠力度不足及地熱開發利用政策的針對性、強制性不強等問題。
根據國家能源局2021 年9 月發布的《關于促進地熱能開發利用的若干意見》,到2025 年地熱供暖(制冷)面積比2020 年增加50%;到2035年,地熱能供暖(制冷)面積比2025 年翻一番,市場規模可觀。在雙碳目標的大背景下,清潔供暖需求增加、燃煤電廠關閉以及廣大南方夏熱冬冷地區人民不斷提升的供暖制冷需求凸顯等綜合因素疊加,中國北方地區地熱清潔供暖、長江中下游地區地熱供暖(制冷)、青藏高原及其周邊地熱發電仍將是產業發展熱點。
3 中央地勘企業發展地熱能產業的思考及建議
中央地勘企業發展地熱產業要以能夠發揮科技創新、產業控制和安全支撐為目標,必須強化頂層設計,明確地熱產業作為戰略新興產業的培育發展定位,錨定業務定位和市場布局,創新商業模式,聚焦產業鏈關鍵環節核心技術研發,集中配置優質產業資源,確保戰略發展目標落實落地。
3.1 明確地熱產業在戰略規劃中的發展定位,科學制定發展目標、業務領域以及市場布局
頂層設計方面,根據國資委主責主業相關管理要求,在企業發展戰略規劃中明確地熱產業作為中央地勘企業主業或培育產業的定位,確保后續相應產業資源配置具有制度依據。產業目標方面,將地熱資源開發利用發展為中央地勘企業支柱產業。業務布局方面,按照專業化、特色化、規模化發展的原則,不斷延伸產業鏈,逐步拓展地熱規劃與設計、智慧探測與勘探、鉆探設備研發制造、換熱材料研發、高效蓄熱、多能互補利用、地熱能量檢測與監測等領域。地熱能直接利用方面,在京津冀晉魯豫地區推進淺層地熱能利用,建設淺層地熱能集群化利用示范區;在長江中下游地區和西南經濟發展區大力推廣地表水(土壤)源熱泵供暖供冷,對集中程度不高的供暖需求,在滿足土壤熱平衡情況下,采用地埋管地源熱泵供暖供冷;在陜西、內蒙古、青海、黑龍江、吉林、遼寧等寒冷區域,探索高寒高冷和西部干旱地區地熱供暖與發電,重點利用中深層“取熱不取水”技術,大力推進中深層地熱能供暖;在寧夏、內蒙古等地區,探索推廣“地熱+太陽能”供暖模式,建設淺層地熱供暖示范工程。探索推動地熱能發電的研究與示范工程建設,對高溫地熱能的梯級利用研究。發揮央企多家屬地資源及地勘單位的深地高溫鉆探技術優勢,加大對干熱巖等非常規地熱系統的研究,參與國家層面的干熱巖示范開發試驗工程,為干熱巖的產業化發展奠定基礎。
3.2 創新商業模式,以獲取特許經營權為主要方式提高市場份額
一是主動對接地方政府、公共事業管理機構,努力爭取地熱能供暖特許經營權,通過采取BOT、EPC 等模式推進地熱能開發利用區域整體開發;
二是主動對接擁有余熱資源或物業運營資源的大型央企、國企,借鑒中石油的油田余熱開發模式,與國內煤炭生產企業建立戰略伙伴關系。
3.3 構建聯合技術研發體系,突破關鍵環節技術瓶頸
圍繞提高地熱能的綜合利用率的技術目標,加強與國內外一流大學、科研院所及行業領軍企業的科技合作,聯合攻關關鍵環節技術問題,構建聯合技術研發體系,積極探索新的產學研合作模式,開展多層次、多類型的科技合作和人才交流,形成具有自身特色的科學規劃、多井集輸、梯級利用、綜合利用、尾水凈化和采灌結合等配套技術體系,力爭突破制約產業發展的技術瓶頸。
3.4 多措并舉,為地熱產業發展提供全方位保障
一是制定地熱產業專項發展規劃,明確地熱產業專業化發展的主體支撐企業;二是加快地熱資源勘探開發核心技術體系的建設,推進戰略選區工作,劃出開發利用重點區域;三是加大地熱科技專項資金支持,加快推動科技研發平臺建設,投資建設地熱能研發中心;四是圍繞地熱全產業鏈發展加強資質建設;五是圍繞關鍵環節、薄弱環節,加大人才培養和引進力度;六是用足用好科技創新各項激勵政策,加快市場化改革創新力度,以改革創新推動產業發展。
4 結語
地熱能是重要的清潔能源之一,大力發展地熱能產業是推動能源結構轉型、落實雙碳目標的重要方向,具有廣闊的市場前景。中央地勘企業要充分發揮地熱能產業具有地質技術、產業鏈、人才積累、市場資源等多重優勢,加大地熱能產業發展力度,從加強行業形勢分析研判,科學規劃發展目標策略及進行差異化的市場布局、創新商業模式等多維度落實國家推動實現雙碳目標、國家能源結構調整相關戰略部署,體現央企服務國家重大戰略的核心功能,賦能地勘單位產業高質量發展。