长期被忽视的地热能即将升温。双碳背景下,风能、光能、氢能、生物质能等新能源受到追捧。有一种长期被忽视的新能源——3354地热,也将迎来一个快速发展期。地热发电在可再生能源中最大的优势是其利用系数高达72%,而水能、风能、太阳能的数字分别为42%、21%、14%。
近日,2023年世界地热大会将于明年4月17日至23日在北京国家会议中心召开。这是中国首次获得世界地热大会的举办权。会议由国家地热能中心主办,依托中国石化公司代表中国。
双碳背景下,被冷落多年的地热能逐渐走出“冷宫”,受到关注。自去年国家能源局出台支持地热能发展的政策以来,今年已有多国政府出台政策表示支持地热能开发利用。
在日常生活中,我们对地热能并没有太多的印象:要么是地理课本上的羊八井地热发电站,要么是旅游景点的温泉,要么是地热能辅助的种养业,要么是高端楼盘宣传的地源热泵。今天,我们将谈论长期以来被忽视的地热能。
地热能以蒸汽、热水、地压、干热岩石和熔岩的形式存在。目前主要利用形式有蒸汽和热水。中国西藏黄石国家公园等地壮观的地热喷涌奇观和温泉,是地球能量的自然表现。
不同温度的地热能有相应的开发利用模式,地热直接利用和地热发电是最重要的两种形式。中国在直接开发和利用地热能方面领先世界,但在地热发电规模方面,中国却落后了。
未来地热能将如何发展,前景如何?发达国家的成功经验和发展成就可以为我们提供借鉴。(由于地热能长期被忽视,研究机构少,部分内容无法引用最新数据)
俄乌冲突,俄罗斯对欧洲的能源供应被切断,冰岛最不担心冬季供暖。在冰岛,居民主要依靠地热而不是天然气取暖。根据冰岛国家能源局的数据,供暖约占冰岛地热能直接利用量的77%,冰岛约90%的家庭都在使用地热能供暖。根据规划,未来将实现100%地热供暖。
冰岛位于亚欧板块和美洲板块的交界处,两个板块的分界线从西南走向东北。这种独特的地理位置决定了冰岛的地表比其他地方更接近地球内部的炽热岩浆,地热资源丰富。
促使冰岛政府大力发展地热能的,是另一场能源危机。1973年和1979年石油危机后,冰岛改变能源政策,大力发展国内能源,尤其是地热和水电。
除了供暖,冰岛还积极推广地热发电。统计显示,2015年冰岛总用电量为18798GWh,其中约27%来自地热能,73%来自水电,即可再生能源提供了近100%的电力生产。冰岛是世界上最大的人均电力生产国,年人均发电量约为55,000千瓦时。相比之下,欧盟平均水平不到6000千瓦时。
数据显示,2016年,冰岛约85%的一次能源使用来自当地的可再生能源。其中,地热能约占一次能源的65%,水电占20%,地热利用率世界第一。
地热能的开发也给冰岛带来了意想不到的效果。由于丰富的地热和水力资源,冰岛的发电成本相对较低。较低的电价推动了铝冶炼等能源密集型产业的扩张,也吸引了外国公司在冰岛设立数据中心,从而促进了
2019年底,全球地热发电累计装机容量top5的国家分别是美国、印度尼西亚、菲律宾、土耳其和新西兰,累计装机容量分别为2555MW、2131MW、1928MW、1515MW和965MW,占全球总量的65.78%。
地热发电装机容量最大的美国(DOE)今年7月28日宣布,计划投资1.65亿美元推进地热发电项目,利用其他行业的专业知识解决地热能领域的发展障碍,使美国摆脱化石燃料的束缚。美国能源部将首先提供1000万美元组建一个专家联盟来研究地热领域,然后在未来四年内提供1.55亿美元用于这一项目的研究,这一项目被称为石油和天然气示范项目(GEODE)倡议下的地热能。
地热能源目前在美国的能源结构中所占比例不到1%。能源部指出,如果地热能得到充分利用,到2050年其发电量将占美国总发电量的8.5%。
这一次,似乎美国对地热能的财政支持力度并不大。但从时间轴上看,美国对地热能产业的扶持历史悠久,促进措施多,资金支持力度大。近40年来,美国颁布了《1967 年加州地热法案》、《1970 年联邦地热蒸汽法案》、《1975 年能源安全法案》、《1979 年公用事业管制政策法案》等。2011年,2014年等等。它还宣布了地热能源的鼓励政策。在政策鼓励和资金支持下,美国地热开发发展迅速。
但近年来,美国和菲律宾地热发电市场份额下降,土耳其和印尼发展势头凶猛。主要原因是地热能越来越受到全世界的重视。印尼、土耳其等地地热资源也很丰富,都加大了对地热领域的投资支持。
中国地热资源丰富,约占全球地热资源的1/6。中国浅层地热能供热/供冷面积超过3.92亿平方米,可实现年替代能源1160万吨标准煤,减排二氧化碳3000万吨。2019年,全国地热供暖面积共计9.14亿平方米。中国浅层地热资源可开采资源量相当于7亿tce,中深层地热资源可开采资源量为19亿tce(煤炭产量的一半),干热岩资源储量为856万亿tce。
在地热能的开发利用方面,除了著名的羊八井热电站,我国还有北京副中心、大兴国际机场、雄安新区等典型的地源热泵项目。
从我国地热资源开发利用比例来看,地热采暖和温泉洗浴分别占32.7%和32.3%,农业、养殖业和工业利用分别占17.9%、2.6%和0.4%,其他领域占13.6%,地热发电占0.5%。目前我国地热资源的利用主要是直接利用,地热发电规模较小。
就发电而言,我国地热发电技术起步较早。70-80年代,中国地热利用与国际同步,技术相当。然而,自20世纪80年代末以来,中国的地热发电一直“走走停停”。到2020年,我国地热发电装机容量34.9MW,世界排名第19位。中国地热发电产业的发展仍然落后于其他领先国家。
地热能作为一种清洁能源,长期以来一直被忽视。碳数总结起来有两种:一是全国对地热能重视不够,地热开发的政策、制度、流程不完善。其次,地热能的不合理开发利用,尤其是无回灌的热井开采,导致了环境污染、地面沉降等一系列环境问题。
今年6月,国家发改委等九部门发布《“十四五”可再生能源发展规划》。该计划提议
在国家政策的引导下,随着众多科技企业的参与,中国地热产业有望迎来加速发展期。
地热能是一种存在于地球内部的岩石、土壤、流体和岩浆中,可供人类开发利用的热能。它是一种优质的可再生能源。根据美国地热能协会的官方数据,地热能占可再生能源的6.2%。
不同温度的地热能有相应的开发利用模式,地热直接利用和地热发电是主要形式。中国主要用于地热发电、地热供暖、地热水疗、建造地热房、种植养殖等。目前世界上对地热能的直接利用远远超过直接发电。
地源热泵是地热能直接利用的最重要形式。地源热泵(GSHP)是一种在浅层土地中输入少量高品位能量(如电能)将低品位热能转化为高品位热能的装置。一般来说,它可以用于加热或冷却。
2020年,全球地源热泵、采暖、洗浴、游泳地热装机容量分别为77547MW、12768MW、12252MW,地源热泵占比将达到58.8%。
根据国家能源局发布的《关于促进地热能开发利用的若干意见》,到2025年,地热供热(供冷)面积比2020年增加50%;中国地热发电装机比2020年翻了一番;到2035年,地热供热(供冷)面积和地热发电装机容量比2025年翻一番。(注:2020年中国地热发电装机容量为34.9MW)