近日,接受《中國地熱》記者采訪的多位業內人士表示,我國地熱能已由過去的‘微不足道’變為現如今的‘舉足輕重’,而伴隨著“碳達峰碳中和”進程的推進,以地熱能為代表的可再生能源已逐漸走到舞臺中央。
破立之間,挑戰與機遇并存。地熱能產業迎來新一輪發展機遇期,我們應當有一些“冷思考”。中國能源研究會地熱專業委員會專家委員會主任鄭克棪在2021年4月《中國地熱》雜志上發表了一篇題為《改革創新 積極備戰 共贏中國地熱美好前景》的文章。該文章開篇指出,地熱能同其他可再生能相比,雖然重視程度還不夠,但要想實現碳達峰碳中和的目標,地熱能不可或缺。
展望未來,中國地熱發展前景無限美好,但美好的前景不會送上門,總結過去才能明白當下。文章圍繞“地熱改革”和“地熱創新”兩大維度,做了思考和總結。
改革創新 積極備戰 共贏中國地熱美好前景
為實現我國2030碳達峰和2060碳中和的宏偉目標,又正值“十四五”規劃開局之年,全國地熱人都十分關心我國地熱行業的發展態勢和前景,而且2023年世界地熱大會要在中國舉行,現也在等待著中國地熱的佳音。
1.前景肯定可以美好
碳達峰和碳中和的目標要把碳降下來,只能靠可再生能源,別無它法。但是,大多數可再生能源的間歇性和波動性限制了其擔當主流的能力。雖然地熱能現在被重視還不夠,但要想實現30/60目標沒有地熱能是不成的。
圖1 各種可再生能源的利用系數比較
為了解決太陽能和風能的間歇性和波動性,儲能產業近年來大發展,但是路途遙遠,問題并非容易解決。4月16日北京南四環(首都核心區邊界)發生儲能電站施工調試中火災和爆炸,15個消防站、47輛消防車、235名指戰員到場,經11小時23分鐘才將明火撲滅。
碳達峰和碳中和最終要依靠地熱能發電,才能保障電網的穩定性。丹麥、挪威在世界地熱界從來排不上號,但為了碳達峰和碳中和已經制訂了開發地熱的規劃。所以,中國地熱到時候終究要被請上來,中國地熱的前景肯定可以美好。
圖2 各種能源二氧化碳排放量的對比
2.美好前景不會送上門
但是美好前景絕不會白送上門。最近有些重大新聞:2020年12月:自然資源部將從四方面支持地熱產業發展(摸清家底,編制規劃,礦業權出讓,技術支撐)。“十二五”、“十三五”已投入了10多億元,不能永遠停留在“摸清家底”,怎么能再跨出實質性有效的一步?
2021年3月全國兩會:好幾個代表和委員有關地熱的提案。屆時轉相關部門后一紙答復:提案已辦。但不可能從相關立法上解決問題。
2021年3月全國人大審議《十四五規劃和2035年遠景目標綱要(草案)》:清潔能源基地是水電/風光/多能互補。地熱能是因地制宜開發利用,力度不夠。
2021年4月國家能源局發布《促進地熱能開發利用的若干意見(征求意見稿)》。業內人士提出職能交叉頑疾仍待解。
2021年4月國家能源局發布《2021年能源工作指導意見》指出:研究啟動在西藏等地的地熱發電示范工程。如果沒有政策,無從“示范”,誰會沖上去跟著賠本?
總之,中國地熱人盼望有具體的政策實施,光靠說不能解決問題。
3.總結過去才能明白當下
“十三五”剛結束,結果如何,成功的經驗推廣;失敗的教訓要找出原因解決。不解決則問題永遠存在,下一步仍繞不過去。
“十三五”地熱規劃地熱發電新增500MW目標,僅完成了18.08MW,即3.6%。我在2020中國地熱大會的地熱發電前景研討會上講了,記者采訪后報導了,筆者在《中外能源》期刊上發表了論文,分析問題的癥結在于:沒有執行可再生能源上網電價補貼政策;又被征收地熱資源稅。所以在地熱發電企業賠本經營的現狀下,再談發展等于是讓傻瓜去做賠本買賣,我當時就說羊易地熱發電之后不會有第二家跟上了。事實就是這樣,曾有大型國企當初自報完成200MW,結果1W未搞;還有大國企已簽約羊八井地熱電站改建,做了個方案后現未再往前。明擺著這樣的現實,你能期望“十四五”地熱發電將是什么目標?什么結果?
土耳其、印度尼西亞頒布地熱法,不再將地熱開發活動歸于礦業開發范疇,地熱就得到了解放,土耳其15年間從世界地熱發電第16位猛竄到第4位,印度尼西亞從第3位升到第2位。這是我們可以學習的榜樣。
所以,總結過去才能明白當下,才能看清問題所在。如果不解決現有問題,就別想再前進一步,所謂“帶動2000億元投資”只能是一句空話。
4.共贏中國地熱美好前景需要改革創新
當前中國提出的“2030年碳達峰,2060年碳中和”目標給了中國地熱新的鼓舞,但共贏中國地熱美好前景需要改革創新。沒有改革,沒有創新,就不會有中國地熱美好前景。
(1)地熱改革
要最終實現碳中和,等到太陽能+風能+儲能還解決不了間歇性和波動性的時候再想起地熱,那就太晚了,那30/60目標就會落空了。我們必須現在行動起來,才有希望。
需要改什么?
2015-2018年東盟地熱合作研究項目《東亞常規和新型地熱資源可持續利用的必要創新及其收益評價》,中國、日本、韓國、印度尼西亞、菲律賓、泰國、馬來西亞、越南各自分析了包括政策、社會、立法、財政和技術諸方面的障礙,收集問卷調查統計百分比。中國最大障礙在政策和立法;日本曾是國家公園保護限制了開發,因福島核電站事故后有放松,現私人溫泉主不同意開發怕妨礙他們溫泉洗浴;印尼解決了政策立法,但和其它小國一樣是財政和技術問題。
阻礙中國地熱發展的癥結是多頭管理,各說各有利,沒有統一意志,不能形成共識。多頭管理,誰都管,誰都不管,你管我掐,不是從整體出發,怎么能形成合力?
自然資源部是礦產資源主管部門,包括地熱資源,主管資源勘探,然而又不讓搞開發(以前石油部、煤炭部自探自采),只發采礦證讓人開發。
國家能源局說地熱是能源,歸我管,但能源局既不投經費,又對可再生能源補貼也無權決定(要發改委)。
水利部說地熱是水,歸我管,自然資源部實施探礦證和采礦證,我不給你采水許可證就不準你開采。
生態環保說地熱棄水產生污染,我不讓你用,本來這靠回灌就能解決問題,但環保不會回灌(今年中央環保督察給國家能源局反饋意見:重污區煤電裝機仍在增加,有礦區總規未辦環評,有產能大于環評批復,這些排污量遠遠大于河北省關停千余地熱井)。
稅務部門說全國人大已通過和發布了資源稅法,我得照章收地熱稅,請問世界上哪個國家征收可再生能源稅了?
需要怎么改?
如何改變亂相?如果有《地熱法》,就全部解決了。國外就有成功典范。
土耳其曾和中國一樣,從70年代初到2004年地熱發電20MW踏步不前,但2005至2020年持續15年內平均年累進增長率33.5%,地熱發電1688MW躍增84倍,登上世界第四。其經驗就是2條:一是2005年世界地熱大會在土耳其召開,議會和政府熟悉了地熱,認識到開發土耳其本土地熱資源的重要意義;二是緊接著就議會給地熱立法,給予開發者政策優惠,上網電價補貼。
世界十強第二名的印度尼西亞近15年內增長了2.68倍,也是國家立法的功勞。印尼2014年發布《地熱法》不再將地熱開發活動歸于礦業開發范疇,對地熱電站電價機制做出詳細規定,將地熱開發項目招投標權收歸中央政府,財政部撥款2.1億美元支持地熱項目勘探及研究論證。
丹麥和挪威目前尚無地熱發電都已規劃了開發地熱實現碳中和,我們不應該拿出真姿態嗎。
圖3 美國波依西井下換熱器家庭供暖
(2)地熱創新
國外推廣地熱開發的阻力有一項社會公眾接受度,比如土著人說地熱是神靈不準動,也有地主說溫泉在我地里不準你開發了地熱而影響我洗浴。中國為了地熱有一些“聰明人”委曲求全,反而誤入歧途,最典型的是回灌和“取熱不取水”。
國內的領導藝術很欣賞“模式”,為回灌就創建了一整套模式:自然均衡模式、誘導補給模式、有限消耗模式、采灌結合模式、以灌定產模式。這是準備給各種模式的示范單位頒發獎牌嗎?河北省為什么被迫關停1000多眼地熱井,因為有開發商沒做回灌,地熱主管部門應該及早管理,促成回灌,沒有必要給授予各種模式,看似花哨,對技術水平和管理水平沒有積極作用。再則參看國際研究,我們的原水回灌、同層回灌是否真有意義,不必要的約束不是創新,反而是枷鎖。
為了不回灌,就創造了“取熱不取水”,似乎是“中國發明”,“世界第一”。實際這并非什么“創新”,國外40多年前就有,叫Downhole Heat Exchanger (DHE)井下換熱器,美國愛達荷州波伊西市各家獨棟花園住房200-300平方米,一家一個,冬季供暖(如圖3)。那里鉆100米井,80C,地熱條件適宜,應用面積不大,不成問題。
我們現在鉆2000米70C的條件,要推廣幾十萬平方米,認為是先進,是創新,要大片推廣。但現對“取熱不取水”有研究其單井產能僅為260-280kW,還有許多到不了70C井的情況當然更不理想。
圖4 熱傳導與熱對流的對比
現在“取熱不取水”的實際應用,是組合技術用了熱泵、再加儲熱箱才能滿足供暖需求,成本效益是比不上對流回灌的。
讀懂創新,不要鬧學術烏龍。熱傳導和熱對流,實際是個基本概念認識問題,用對流、搞回灌?還是不回灌、用傳導?可以做個技術和經濟可行性對比,事實上對流比傳導的熱功率強十倍!如圖4熱傳導是一個恒量,而熱對流隨著滲透性的增大呈幾何級數增大。
北京1974年鉆成地熱井1299m深,出水56.5C,水量1341.6m3每晝夜,用到35C熱功率1398kW,供暖28000m2,這樣抽水利用的是熱對流。
唐山2020年3000m井底119C,利用重力熱管,地面最高90C飽和水蒸汽,熱功率近200kW。這是取的熱傳導熱,井深了2.3倍,溫度高了2.1倍,但取熱功率卻只有上例對流井的七分之一。
2023年世界地熱大會將在中國舉行,我們應該盡快把拿不出手的東西解決掉,充分展示優惠的政策支持、先進的技術理論和杰出的應用成果,依靠這些改革創新成就把中國地熱的世界第一推向更高峰。
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注:《改革創新 積極備戰 共贏中國地熱美好前景》原文刊登于2021年4月《中國地熱》。
作者簡介:鄭克棪,1941年生于江蘇蘇州。教授級高級工程師。國際地熱協會(IGA)第6、7屆理事。1962年畢業于南京大學地質系,1981年赴新西蘭奧克蘭大學地熱學院進修,從地熱能源技術專業畢業。數十年來從事水文地質和地熱工作,1970年后主要從事地熱勘查和研究,主持北京城區地熱田勘探報告獲得地質礦產部找礦二等獎,北京城區地熱的開發研究報告獲地質礦產部科技二等獎。曾援助西藏羊八井地熱勘查及發電。1994-2001年被聯合國經濟和社會事務部(UNDESA)聘為聯合國咨詢專家。在國際地熱界有一定聲望,多次受國際組織資助赴國外參加國際地熱大會,2005年、2010年、2015年在世界地熱大會代表中國作國家報告。
責任編輯: 李穎