地热产业进入快速发展阶段
2023-11-15王一冰
本刊记者 王一冰
9月15日至17日,2023年世界地热大会在北京国家会议中心成功举办。这是我国首次承办此项国际盛会,由国家地热能中心主办,中国石化承办,以“清洁地热、绿色地球”为主题,聚焦全球地热领域发展热点趋势,共同分享全球地热能开发科技和创新成果,推动全球地热产业发展,守护绿色地球。
大会主旨报告环节,我国首次发布地热能国家主旨报告——《中国地热产业高质量发展报告》。大会同时发布《世界地热发电进展》和《世界地热供暖制冷进展》权威报告。国际地热协会在会上面向全球发布《中国地热供暖推荐做法》行业标准,这是全球地热领域发布的第一项行业标准。会上还发布了《北京宣言》,为全球地热行业提出了可持续发展的原则和建议。短短3天,来自全球五大洲54个国家的1400余名地热界人士齐聚于此,探讨交流全球地热资源领域政、产、学、研的最新研究成果和最新进展,加速推动可再生能源发展,共同应对全球气候变化与挑战。
中国石化在河北雄县成功打造了我国第一个地热供暖“无烟城”,在雄安新区的供暖能力已经超过1000万平方米。图为河北雄安新区白洋淀航拍图。新星公司 供图
地热不再“小众”,已成为新能源利用的主要方式之一
地热资源通常指能够经济地被人类所利用的地球内部的地热能、地热流体及其有用组分。地热资源储量大、分布广,具有清洁环保、稳定性好、可循环利用、用途广泛等特性,是一种现实并具有竞争力的可再生能源,全球地热能资源量是煤炭资源量的数万倍,目前年直接利用量为28.4万吉瓦时,折合1亿多吨标准煤。
全球地热资源丰富,可满足人类数十万年的能源需求,资源分布广泛但不均衡,具有明显的规律性。资源分布丰富地区,约有50余个国家进行地热能开发利用,数量呈逐年递增趋势,开发利用范围涵盖地热发电、地热供暖、温室利用、工业加热等领域,并且各领域开发利用量每年不断增长。目前,地热能开发利用已经成为新能源利用的主要方式之一。
地热开发利用主要可以分为直接利用和地热发电两个方面。
直接利用指的就是温泉、供暖制冷、农业养殖等非发电端的利用。截至2020年底,全球地热直接利用装机容量约为10.8万兆瓦,比2015年增长了52%,年均增长率为8.7%;利用热量比2015年增长了72.3%,年均增长率约为11.5%。
关于供暖(制冷)这一发展路径,《世界地热供暖制冷进展》报告指出,截至2022年底,全球供热和制冷热能装机容量相当于1.73亿千瓦时,比2020年增加了60%,最大的利用领域是建筑物的供暖和制冷,其次是健康娱乐和旅游、农业和食品加工。其中,中国的增长最为显著。2022年全球使用的地热热能为1476拍焦(410兆瓦时),比2020年增加了44%。
图1 1995-2020年地热能直接利用装机容量和年利用热量
地热发电也是地热利用的重要方式。2020年全球地热发电累计装机容量达到1.59万兆瓦,年发电量约951亿千瓦时。相关机构预测,到2050年全球地热发电装机总量将达到1.4亿千瓦,届时地热发电占全球电力市场的份额可能提升至8.3%,为世界17%的人口提供服务。
图2 2020年世界十大地热发电国装机容量排行
世界地热产业发展:冰岛是全球地热供暖最先进的国家、美国地热发电装机量全球第一、中国直接利用地热能装机量全球第一
全球范围看,冰岛、美国、中国、日本、新西兰、意大利、菲律宾、肯尼亚等国家都蕴藏着丰富的地热资源。
9月15日至17日,2023年世界地热大会在北京国家会议中心成功举办,大会以“清洁地热、绿色地球”为主题。 胡庆明 摄
冰岛是全球地热供暖最先进的国家,上世纪90年代该国首都雷克雅未克已实现100%地热供暖,成为全球第一个无烟城。截至2020年,冰岛区域供暖开发利用地热能装机容量为1650兆瓦/时,年开发利用量为24604TJ(太焦耳),供暖面积覆盖全国建筑面积的90%。冰岛以严格的管理促进地热产业规模化发展,形成了完整而严格的法律体系确保地热资源科学开发利用。
中国与冰岛的地热双边合作由来已久。9月15日,冰岛总理雅各布斯多蒂尔在2023年世界地热大会开幕式上视频致辞表示,中国与冰岛的地热双边合作可以追溯到40多年前,政府间合作取得了重要成果。中石化绿源地热能开发有限公司向中国70多个市(县)提供地热清洁供暖,已成为全球最大的地热能开发利用企业,充分说明基于地热的绿色转型是可行的且能增进人民福祉。随着科技的不断进步,地热可为全球发电及城市供暖和制冷作出更大贡献。世界地热大会在国家、企业和人员之间搭建桥梁,要重点关注清洁能源转型,建立更加紧密的国际合作关系。
美国是全球地热发电装机容量最大的国家,总装机容量达3700MW(兆瓦),项目主要分布于加利福尼亚州、夏威夷州、爱达荷州、内华达州、新墨西哥州、俄勒冈州和犹他州等。从20世纪70年代通过《地热蒸汽法》以来,美国联邦政府和地方州政府先后出台一系列经济财税、技术研发等方面的扶持政策。
中国地热资源分布广泛、种类繁多、储量丰富,发展潜力巨大。近年来,世界地热大会公布的地热能直接利用数据表明,2000年以来中国一直稳居世界第一位。2021年世界地热大会公布的数据显示,中国地热直接利用装机规模在全球占比达37.7%,利用热量占世界总量的43.4%。地热产业的规模化、快速发展将为中国实现碳达峰、碳中和起到积极助力作用。
在2023年世界地热大会开幕式致辞环节,国家能源局局长章建华表示,当前中国能源转型不断向纵深推进,包括地热能在内的可再生能源发展进入了大规模、高质量跃升的新阶段。地热在我国能源低碳转型中表现出蓬勃的生命力,国家能源局高度重视地热能开发利用管理,我们应携起手来坚定不移推动地热能等可再生能源的发展,汇聚起合作共赢的伟力,加快地热产业高质量发展,促进人与自然和谐共生。
中国逐渐形成了以供暖(制冷)为主的地热发展路径,中国石化作为我国最大地热开发企业持续发挥引领作用
中国地热资源丰富,地热资源量约占全球的六分之一。据《中国地热产业高质量发展报告》显示,中国地热资源主要分为三类:浅层地热资源、水热型地热资源和干热岩型地热资源。
浅层地热资源在全国范围内分布较广泛,主要分布在中东部省份,包括北京、天津、河北、山东、河南、辽宁、上海、湖北、湖南、江苏、浙江、江西、安徽等13个省(市)。
中国水热型地热资源非常丰富,已发现出露温泉2334处,在册地热开采井5818眼。根据中国地质调查局区域地热调查成果显示,我国水热型地热资源折合标准煤1.25万亿吨,每年可开采量折合标准煤18.65亿吨。
干热岩型地热资源通常与水热型地热资源相伴而生,位于其下部或旁侧,分布范围较广,在我国大部分含油气盆地及近现代构造活动强烈区均有发育。中国地质调查局数据显示,中国陆区地下3000米至1万米范围内干热岩型地热资源量折合标准煤856万亿吨。根据国际干热岩行业惯例,以其2%作为可开采资源量计,约为2022年我国全年能源消费量的3200倍,地热资源利用潜力巨大。
在清洁供暖需求的强烈作用下,中国逐渐形成了以供暖(制冷)为主的地热发展路径,带动中国地热直接利用多年稳居世界第一,为国际地热发展提供了新思路。截至2021年底,中国地热供暖(制冷)能力达到13.3亿平方米,其中水热型地热供暖能力5.3亿平方米,浅层地热供暖(制冷)能力8.0亿平方米;温泉年利用能力6665兆瓦,地热农业年利用能力1108兆瓦。未来几年,中国北方地区地热清洁供暖、长江中下游地区地热供暖(制冷)、青藏高原及其周边地热发电仍将是产业发展热点。但中国地热发电受资源禀赋及政策影响一直发展缓慢,截至2021年底,中国实际运行的地热发电装机容量只有16兆瓦。
中国石化作为我国最大地热开发企业,持续发挥引领作用,在河北雄县成功打造了我国第一个地热供暖“无烟城”,在雄安新区的供暖能力已超过1000万平方米,支持雄安新区打造全球地热利用样板。将地热科技研发与生产实际相结合,创建了世界上第一个地热供暖CDM方法学,创新形成集地热勘探等技术于一体的六大核心技术体系,填补了国内空白。目前,中国石化拥有地热资源开发利用重点实验室1个,技术专利130余项,地热业务已辐射11个省(区市)60多个城市,其中地热供暖能力超百万平方米的城市已达22座。预计今年底中国石化地热供暖能力将突破1亿平方米,迎来重大进展。近日,中国石化部署在海口的我国最深地热科学探井——福深热一井已顺利开钻,有望实现我国干热岩资源勘探开发的新突破。
下一步,中国石化将充分发挥优势,全力推动地热产业标准化、规模化、品牌化发展,与全球地热界深化合作,共同推动地热产业高质量发展。