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汪集暘院士:地熱能需綜合開發、梯級利用

“在未來的能源體系中,地熱要發揮更大作用,就該有‘地熱+其他新能源’的意識。當然,也可以‘其他新能源+地熱’,不爭老大老二、不分你我,綜合利用,真正做到‘多能互補、一能多用’。”近日,在中國科學院地質與地球物理研究所,中國科學院院士汪集暘在接受《中國能源報》記者采訪時指出。

 

55年前,我國“地質學之父”李四光教授發出號召——“去打開這個無比龐大的熱庫,讓它為人民所利用”。汪集暘便是首批響應者之一,成為“熱一代”。從河北雄縣的第一口83攝氏度熱水井,到今天京津冀2700萬平方米清潔供暖版圖,他見證了中國地熱從“冷門學科”成長為“雙碳”賽道的重要力量。

 

《中華人民共和國可再生能源法》中明確將地熱定義為與風電光伏并列的六大可再生能源。這些年,地熱發展經歷了哪些起落?如何擺脫“小眾”能源的地位,從而真正“熱”起來?記者近日采訪了地熱大家汪集暘院士,聆聽我國地熱發展的前世今生。

 

“熱一代”迎來春天

建成全國首座“取暖無煙城

 

“地球是個龐大的熱庫,我們一定要把地球內部的熱量開發出來。”20世紀70年代,李四光曾提出這樣的觀點。

 

李四光是我國研究、開發、利用地熱能源的首倡者。正是在他的感召之下,汪集暘才決心投身到地熱事業中。

 

汪集暘回憶,1970年,李四光在天津主持“開發利用地熱資源動員大會”并指出,新華夏構造不僅有石油,而且存在著地熱。地質工作者的任務就是要弄清地質構造的性質、查明熱異常的變化與斷裂的關系等。

 

當聽到這則消息后,汪集暘備受鼓舞,想到自己在留蘇期間學到的地熱科學知識終于有了用武之地,可以報效祖國,心中有說不出的高興。

 

此后,汪集暘就從“涼水”研究轉到探索地熱,成了“熱一代”。

 

回憶起1970年自己參與建設我國的第一座試驗性地熱發電站的那段時光,汪集暘不勝感慨:“一開始,我們搞了廣東豐順湯坑鄧屋地熱電站,出水溫度91攝氏度,但是發電僅有300千瓦,今天在原來的世界地熱圖上還能找到這個點。”汪集暘坦言,也正是在那個時候,中國地熱開發利用的春天到來了。

 

再后來,他在中國科學院地質研究所所長張文佑教授的倡導下,給中央、河北省發改委寫信,稱雄縣地熱資源非常好,應以雄縣為中心,大力開發地熱

 

經過多年努力,雄縣縣城95%區域實現了地熱供暖,基本建成全國首座“取暖無煙城”。2014年2月,國家能源局在雄縣召集全國地熱能開發利用現場會,大力推廣“雄縣模式”的地熱代煤取暖方式,并對其技術成熟度和經濟可行性給予了充分肯定。

 

汪集暘堅定地認為,在新能源大家族里,與太陽能風能生物質能相比,地熱能源具有安全、穩定、清潔、低碳、可再生、不受季節和晝夜變化的影響等優勢,是最現實且最具競爭力的能源之一。

 

“能源利用效率高是地熱的最大優點,它的能源利用系數平均可達73%,高的時候可達到90%以上。”汪集暘說。


汪集暘院士:地熱能需綜合開發、梯級利用-地大熱能


為何“涼”下來?

存在“大材小用”或“小馬拉大車”


雖然在《中華人民共和國可再生能源法》中,地熱的地位得到了肯定,但與風電光伏的快速發展相比,地熱的發展熱度貌似有些“涼”。

 

“我搞了大半輩子地熱,每次聽到大家把地熱放在太陽能風電可再生能源的‘等’里,我就特別不服氣!”在一次地熱行業論壇上,汪集暘的一句牢騷,真切反映地熱在新能源競逐中的尷尬處境。

 

汪集暘觀察發現,在地熱項目實踐過程中,的確會出現“大材小用”“小馬拉大車”的現象。他進一步解釋:“比如,有的地熱溫度很好,水質也很好,但有些開發企業并沒好好利用,很多地熱資源就白白浪費了。再比如,有的地熱本來沒那么多熱量,若一定要它去做大事,就會不堪重任。”

 

因此,他建議,要嚴格對照地熱梯級利用表,對地熱資源進行合理規劃使用

 

據統計,我國地熱供暖面積已達13.9億平方米,位居世界第一,年減排超1億噸二氧化碳,但發電裝機卻進展緩慢。為何會出現這種“熱冷不均”的發展格局?

 

汪集暘認為,一方面,地熱資源開發利用受地域的限制,比利用太陽能風能要復雜得多,因為首先它要做地質勘察,要打鉆,而打鉆這個環節就會占到其成本的60%左右;另一方面,地熱的地下資源分布很不均勻,投入產出比不高。“比如說打10口井,有一半能出熱水就不錯了。”

 

鑒于我國的地理條件,汪集暘認為,我國東部的油田地熱資源非常好,可以將他們充分利用起來。這些在地下封存著95%的“熱水廢井”,可“把油田變熱田,熱田變儲熱”。汪集暘建議,大慶、勝利、遼河、中原等油田減產后,可以變為“地下熱儲”,繼續服務社會。


如何“熱”起來

建議綜合開發梯級利用


那么,地熱能開發的終極模式是什么?在汪集暘看來,就是大力發展“地熱+”,將地熱這一地球本土的未來能源和來自太陽系的其他可再生能源,諸如太陽能風能生物質能、海洋能等結合起來一并加以開發利用,打造多能互補儲能和供能系統“地球充電寶”,真正做到“多能互補、一能多用”,在實際應用中發揮更大的作用。“地熱+”的內涵被他生動地概括為“天(太陽能)地(地熱能)合一”“動(風能、海洋能、生物質能)靜(地熱能)結合”


今后,地熱如何真正“熱”起來?需要遵循什么原則?


對此,汪集暘做了凝練概括:“綜合開發,梯級利用。” 比如說,從供暖制冷、養魚、養蝦一直到溫室大棚設施農業的應用,一定要綜合開發。最為關鍵的是,利用一定要合理,即溫度從高到低,要有一個積極的利用方案。假如地熱溫度不夠,非要去發電不行;假如地熱溫度很高,卻用來養魚、養蝦,那還得把熱水的溫度降下來,這些做法都不科學。

 

“此外,我國還一定要盡快重視對年輕人才的培養,做好傳承,通過地熱資源的系統性研究和地熱專業人才的培養,以科技研發引領帶動‘一帶一路地熱資源開發。”汪集暘強調,希望政、產、學、研、金、服、用結合起來,共同促進地熱產業蓬勃發展,為現代能源體系建設作出更大貢獻。