在全球呼吁節能減排的今天,國人對清潔能源的渴望日益強烈。一時間,風能、太陽能等清潔能源紛紛迸發出強勁的發展勢頭。而在眾多清潔能源中,地熱作為一種歷史悠久的清潔能源,卻有待引起更多的重視。實際上,我國地熱資源充足,開發優勢明顯。地熱,有望成為清潔能源中的新秀。
在多哈世界石油大會上,東道主卡塔爾國家元首哈馬德提出:嚴峻的現實賦予能源生產和消費國一個共同的責任,那就是開發替代能源、發展可再生能源、推動經濟的協調發展。德班世界氣候大會也提出要發展綠色能源,啟動“綠色氣候基金”。
發展替代能源、綠色能源既是一種責任和趨勢,也是打造“綠色、國際、可持續中石油”的內在要求。正是這樣一種遠見卓識,中國石油把目光投向了更廣闊的能源領域。其中,開發利用地熱能,推動行業綠色發展,正在系統上下形成共識。
地熱開發——石油人的情感選擇
“石油行業開發利用地熱能,有其必然性?!敝袊涂碧介_發研究院新能源室高級工程師閆家泓說。盆地是石油、天然氣等礦藏的寶庫,也是地下水、地熱的“家園”。這種“親緣”關系,決定了石油工業與地熱,理應有著緊密的聯系。
1970年,著名地質學家李四光看到地熱的潛在價值,提出要像開發石油、煤炭一樣開發地熱資源。閆家泓說,從那時起石油系統就開始參與全國地熱資源勘察等地熱開發活動,但由于找油找氣任務更緊迫,以至地熱開發工作未能繼續進行下去。地熱開發成了石油人的一段“未了情”。
20世紀80年代,華北石油會戰頻繁打出了溫度在100攝氏度至130攝氏度的高產、高溫油水井,地熱開發再次引起石油人的關注。此時,經歷了十年動亂后的中國處于經濟最困難時期,恢復經濟更需要石油,石油人無力顧及地熱資源利用?!暗扔谐蝗臻e下來的時候再開發吧。”看著熱騰騰的地熱水白白浪費,原石油工業部副部長閻敦實的感嘆,代表了當時石油人的不舍之情。
時間進入20世紀90年代,石油人終于能騰出手來關注地熱了。1995年,中國石油天然氣總公司成立“京津冀地熱資源評價及開發利用研究項目經理部”,開展京津冀地區地熱資源調查,對地熱開發技術、效益進行系統研究。正因為這一項目,讓本應在國有資產“清產核資”中被核銷的大量探井、油井、注水井被保留下來。今天,這些被保留下來的“廢井”,有的成了極具經濟價值的地熱井。
“正是這種對地熱資源研究與開發始終不渝的堅持,才有了今天華北油田地熱資源的較大規模利用。”華北油田勘探開發研究院地熱研究室主任辛守良說。2000年前后,輸油伴熱、社區采暖等地熱利用逐步展開。2006年,華北油田啟動了地熱綜合利用系統研究。2009年,華北油田啟動地熱發電試驗項目,目前已并網發電。
資源技術——我們有先天的優勢
近年來,地熱發電與綜合利用在國內雖然很受關注,但相比發達國家,還不能算“熱”起來了,重要原因就是前期勘探開發投資大、風險高、技術要求嚴。中國地質大學教授李克文說,這些問題對別人是困難,對石油行業卻是一種優勢。
高額的勘察、鉆井費用占到地熱發電成本的60%左右。這讓許多想涉足地熱者望而卻步。李克文教授認為,這一部分高額費用對于油田來說基本上可以省下來。油田內許多不具備油氣開發價值的廢棄井,經過改造就能成為地熱井。同時,開發地熱資源需要的公路、輸電線路、管線輸送、水質處理等配套基礎設施,油田企業也是一應俱全,無須新建,石油行業開發地熱資源的成本優勢明顯,潛在效益巨大。
李克文說,當前我國部分油田已進入開發中后期,綜合含水率高達95%以上,油田已成“水田”。許多油田通過增加提液量,來實現油田的穩產增產。在這樣的情況下,對“附帶”的地熱資源進行開發利用,既增產量,又獲取熱能,起到了“一石二鳥”的作用。
“在長期的油氣資源及地下水資源勘探開發中,石油行業積累了大量的水文地質數據,有著豐富的地熱資源認識基礎。”閆家泓說,無須在資源勘探方面再做大的投資,是石油行業開發地熱資源的又一有利條件。
資源優勢得天獨厚。我國主要沉積盆地,華北、松遼等盆地既是油田也是地熱田,而且地熱儲熱層位、分布面積比油田更廣。數據顯示,華北油田地熱水資源所含地熱能相當于400多億噸標煤。大慶油田松北區塊地熱能,相當于895.7億噸標煤。遼河油田已探明的地熱能,相當于4.9億噸標煤。全國12個主要盆地地熱資源儲量折合標煤8530億噸,相當于目前我國年耗能總量的300倍。
石油行業擁有的地熱開發技術和創新能力,讓地熱開發擁有了更廣闊的空間。近年來,遼河油田自主開發的淺層回灌技術,解決了排放難題,推動了水源熱泵技術利用;地源熱泵技術使地下水匱乏地區也能利用地熱資源;井下氣水分離技術,解決了潛水泵氣縛現象,使地熱單井產量提高30%。
遼河油田地質所姚艷華說:“在不斷的實踐與探索中,遼河油田的地熱利用技術正在逐步成熟?!?/span>
開發實踐——效益與環保的雙贏
“石油行業開發地熱,是經濟與環境效益的雙贏。”中國科學院地質與地球物理研究所汪集旸院士的話,已經被實踐所印證。
2011年11月中旬,記者在華北油田留北工區,見到了“轟鳴”中的地熱發電機組。2011年4月投產運行以來,該發電機組已累計發電25萬千瓦時。
“目前,該電站還處于試運行狀態,發電量雖不大,但前景不可限量。地熱能供應具有穩定性、連續性的優點。地熱能發電利用效率高,利用系數能夠達到72%至76%,是風電的3倍至4倍,太陽能的4倍至5倍。”地熱室主任辛守良還給記者算了一筆賬,華北油田6口地熱發電井,年注采液量約為220萬立方米,動力費用1005萬元,地熱利用總收入可達到3.892億元。其中,增油收入2.632億元,占68%;發電收入2925萬元,占8%;節約燃油9670萬元,占24%。
除了發電外,華北油田地熱主要用于輸油伴熱和取暖。采油五廠利用一口井的地熱水維溫伴熱,替代加熱爐,每年可節約燃氣90萬立方米至100萬立方米,增產原油730噸至2100噸;華苑服務處利用一口地熱井為服務處東區居民家庭取暖,出水溫度108℃,每年節約燃煤2000噸;采油一廠兩個聯合站利用地熱水伴熱輸油和站內取暖,每年節約燃油900噸,燃煤2000噸。
截止到2011年5月底,華北油田地熱利用累計節約燃油2.5萬噸,天然氣約1000萬立方米,燃煤約2.2萬噸,增產原油約3.94萬噸,減少二氧化碳排放約15萬噸。
目前,遼河油田利用地熱為居民和辦公區供暖的面積達到18萬平方米,地熱水每天20小時向小區供應,年節約燃煤1萬噸,減少二氧化碳排放量1.82萬噸。與華北油田不同的是,遼河油田采用的是地源熱泵供暖技術,比水源利用更經濟環保。
大慶油田利用油田產出水作為低溫熱量來源,為辦公、聯合站、食堂、招待所、活動中心等單位供熱,供暖面積達到3.1萬平方米,年節約燃煤近萬噸。
與此同時,集團公司已將地熱能開發納入了新能源開發規劃中。包括地熱在內的新能源,正在成為加快“綠色、國際、可持續中石油”建設步伐的重要力量。專家表示,雖然油田地熱發展還需要解決許多政策、技術、應用方面的問題,但地熱“熱”起來前景光明,潛力無限。
地熱:改變世界的能源
“春寒賜浴華清池,溫泉水滑洗凝脂?!睖厝鳛橐环N地熱資源,早就婦孺皆知。
地熱能不只是溫泉,科學解釋還是一種來自地球深處的巨大自然能源,源于地球的熔融巖漿和放射性物質的衰變。地熱有多種分類方法。按照開發深度,地下200米以內稱為淺層地熱,200米至3000米的稱為水熱型地熱,3000米以上的稱為增強型地熱;按照溫度,地熱分為低溫25攝氏度至90攝氏度、中溫90攝氏度至150攝氏度、高溫>150攝氏度。
地熱來自地球內部,地殼的厚薄、地殼運動的強弱,決定了地熱的豐度。我國地殼西厚東薄,因此東部地區地熱資源相對豐富。
地熱的利用形式很多,在我國洗浴和療養約占47%,供暖約占31%,發電、溫室種植、水產養殖等方面約占22%。
20多年來,我國地熱直接利用量一直穩居世界首位,而且每年都以20%以上的速度增長。2010年年底,我國直接利用常規地熱供暖面積達到3500萬平方米,地源熱泵供暖面積達到1.4億平方米。
中國能源研究會數據顯示:2009年,我國利用地熱能總量相當于431萬噸標煤。據估算,全國12個主要地熱盆地地熱資源儲量折合標煤8530億噸;我國大陸3000米至1萬米深處增強型地熱能,相當于860萬億噸標準煤,是我國目前年度能源消耗總量的26萬倍。利用空間幾乎可用“無限”來界定。
地熱能利用簡單,通過簡單的熱交換,就可以直接用于建筑供暖。地熱能可以“就地取材”,全國287個地級以上城市每年的淺層地熱相當于95億噸標煤,可供我們隨時“取用”。地熱發電具有穩定性、連續性的優點。地熱能發電利用效率高達72%至76%,是風電的3倍至4倍,太陽能的4倍至5倍,而世界*********的地熱發電利用系數是85%。
目前,全球有78個國家在利用地熱能,其中,有24個國家利用地熱發電。我國地熱能發電量,名列第18位。利用高溫地熱發電技術的西藏羊八井電廠,供應了拉薩市夏天41%,冬天60%的電能。
2010年,世界地熱大會將地熱稱為:改變世界的能源,并倡導各國政府重視地熱資源應用,加大在地熱發電和直接應用方面的投入。
目前,國內地熱開發熱情高漲。國家已將地熱能納入“十二五”能源規劃,地熱發展即將迎來新的機遇。
世界地熱發電概述
發電是地熱能利用的主要方式之一。最早利用地熱發電的是意大利人。
1904年,意大利拉德瑞羅最早利用地熱干蒸汽發電。
1960年,美國加利福尼亞州的蓋瑟斯生產出了地熱商業電能。
1967年,蘇聯建成第一套雙工質有機蘭金循環發電站。
1978年,美國創建了熱干巖體地熱技術,并試驗發出電力。
1984年,羅馬尼亞建成采用二氧化碳作為二級工質的地熱發電裝置,水溫低于100攝氏度。
2000年,冰島建成第一套效率更高的卡里納循環地熱發電裝置。
2006年,美國阿拉斯加建成世界上地熱溫度最低(74攝氏度)的地熱發電裝置。
2008年,世界上第一套增強地熱系統地熱發電裝置在法國投入商業運行。
截至2007年,全球有24個國家進行地熱發電,總發電裝機容量達9732兆瓦。
我國地熱發電概述
中國地熱發電始于20世紀70年代。
1970年,中國在廣東豐順和湖南灰湯第一次利用地熱發出電力,開啟了我國利用地熱資源的序幕。
1977年,西藏羊八井建成首臺1兆瓦地熱發電機組,并逐漸發展成中國最大的地熱試驗基地。
此后,河北懷來、江西宜春、廣西象州、山東招遠以及遼寧熊岳和營口等地相繼建成地熱試驗電站,帶來我國地熱開發的第二次高潮。
1985年,西藏阿里地區朗久地熱電廠投產。
1994年,那曲地熱電廠投產。
2011年4月,華北油田地熱發電站投產。
近年來,地熱能的直接利用發展加快,尤其是地熱供熱、溫泉療養、游樂等發展迅速,如在北京小湯山和河北省雄縣等地均建立了溫泉旅游療養基地,在南方的湖南汝城縣熱水鎮建立了以種植、養殖和培育良種的綜合示范基地。
西藏羊八井地熱電站是我國最大的地熱電站,目前已累計發電接近25億千瓦時,每年發電達到1.4億多度,發電量占拉薩電網的40%至50%,開發利用地熱水溫度為130攝氏度至170攝氏度,屬高溫地熱發電,在國內地熱開發領域居領先地位。