地?zé)豳Y源開發(fā)利用

我國中深層地?zé)豳Y源賦存特征及利用

地大熱能近年來,在全球能源革命“雙碳”目標(biāo)的推動下,節(jié)能減排和應(yīng)對氣候變化使得地?zé)崮?/a>、太陽能風(fēng)能清潔能源可再生能源開發(fā)利用成為世界各國能源發(fā)展的重要戰(zhàn)略。其中,地?zé)崮?/a>是唯一不受天氣、季節(jié)變化影響的地球本土的可再生清潔能源,因其具有儲量大、能源利用效率高、運(yùn)行成本低和節(jié)能減排等優(yōu)點(diǎn),目前已經(jīng)成為新能源領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。

 

考慮到我國地?zé)嵯到y(tǒng)熱儲特征、熱量賦存以及開發(fā)利用方式等情況,目前比較常用和公認(rèn)的方法是《地熱能十三五規(guī)劃》及《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范》中的分類:淺層地?zé)豳Y源、水熱型地?zé)豳Y源干熱巖三種類型.淺層地?zé)豳Y源是從恒溫帶至地下200 m深度范圍內(nèi),儲存于水體、土體、巖石中可采用熱泵技術(shù)提取利用的地熱能,淺層地?zé)?/a>資源具有分布廣泛、溫度穩(wěn)定、開發(fā)利用相對簡單和成本較低等特點(diǎn),在京津冀等地區(qū)冬季取暖和夏季制冷等方面發(fā)揮著重要作用.


我國中深層地?zé)豳Y源賦存特征及利用-地大熱能

 

水熱型地?zé)豳Y源,一般指以熱水形式埋藏在200~3000 m深度范圍內(nèi)的地?zé)豳Y源,主要賦存于高滲透孔隙或裂隙介質(zhì)中,以液態(tài)水或蒸氣等形式存在.根據(jù)地質(zhì)要素和地質(zhì)作用特征的不同,可劃分為:分布在板塊活動邊緣或板內(nèi)火山活動區(qū)且以熔融體/巖漿囊為主要熱源的巖漿型、與區(qū)域性深大斷裂密切相關(guān)的斷裂-深循環(huán)型、與伸展區(qū)較高熱流背景或穩(wěn)定區(qū)低熱流背景相關(guān)的斷陷盆地型.

 

水熱型地?zé)?/a>資源世界上目前開采和利用的主要地?zé)?/a>能,在取暖、醫(yī)療康養(yǎng)、農(nóng)業(yè)種植和工業(yè)發(fā)電等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用(地大熱能).“干熱巖”自提出以來,由于其儲量巨大且沒有靶區(qū)局限性等優(yōu)勢引起了全球科學(xué)家的廣泛關(guān)注.但對“干熱巖”是否含有流體和經(jīng)濟(jì)性評價指標(biāo)等方面存在爭議.因而,有學(xué)者提出了廣義和狹義兩個方面的定義來加以區(qū)分,相應(yīng)提出了“干熱型”的概念.

 

中深層地?zé)豳Y源勘探開發(fā)工作可以追溯到20世紀(jì).根據(jù)勘探技術(shù)的不同,中深層地?zé)豳Y源勘探開發(fā)可以分為傳統(tǒng)水熱型地?zé)?/a>系統(tǒng)和增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)兩大類.傳統(tǒng)水熱型地?zé)嵯到y(tǒng)發(fā)電已經(jīng)發(fā)展了100多年的歷史,技術(shù)比較成熟;而EGS所能開發(fā)深部高溫地?zé)豳Y源量巨大,相應(yīng)得到了各國的重視.據(jù)估計全球陸區(qū)3~10 km蘊(yùn)藏的深部地?zé)崮?/a>資源總量約為4.95×1015 t標(biāo)準(zhǔn)煤,相當(dāng)于全球所有煤炭、石油和天然氣所蘊(yùn)藏能量的30倍.因此,各國相繼開展了一系列的EGS示范工程,以期在深部高溫地?zé)豳Y源開發(fā)中有更大的突破.


我國中深層地?zé)豳Y源賦存特征及利用-地大熱能

 

我國西藏、云南騰沖川西等地具有豐富的地?zé)?/a>能,尤其是西藏地區(qū)各類地?zé)?/a>顯示區(qū)(點(diǎn))600余處,發(fā)電潛力約為3000 MW,居全國之首.2017年由國家發(fā)改委、國家能源局和國土資源部三部委聯(lián)合發(fā)布的《地?zé)崮荛_發(fā)利用十三五規(guī)劃》明確提出“在西藏地區(qū)有序啟動400 MW裝機(jī)容量規(guī)劃或建設(shè)工作”的目標(biāo).我國傳統(tǒng)水熱型地?zé)豳Y源發(fā)電潛力為6700 MW,在全球排第3位,但目前總裝機(jī)容量僅為34.89 MW,排世界第19位,跟資源總量明顯不符,具有很大的開發(fā)空間.


基于此,2021年9月國家發(fā)改委、國家能源局、財政部自然資源部等八部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的若干意見》,指出:到2025年,在資源條件好的地區(qū)建設(shè)一批地?zé)崮馨l(fā)電示范項(xiàng)目,全國地?zé)崮馨l(fā)電裝機(jī)容量比2020年翻一番;到2035年,地?zé)崮馨l(fā)電裝機(jī)容量力爭比2025年翻一番.

 

我國中深層地?zé)豳Y源的開發(fā)過程中,傳統(tǒng)水熱型地?zé)豳Y源開發(fā)是基礎(chǔ),EGS相關(guān)技術(shù)突破是關(guān)鍵,在水熱型地?zé)豳Y源開發(fā)基礎(chǔ)上的EGS將更有成效性


在全球的四大地?zé)釒?/a>中,我國主要位于環(huán)太平洋地?zé)釒?/a>與地中海-喜馬拉雅地?zé)釒?/a>的交匯部位.在特殊的背景下,產(chǎn)生了與青藏高原陸-陸碰撞背景下隆升過程密切相關(guān)且以熔融體/巖漿囊為主要熱源高溫地?zé)?/a>系統(tǒng),如青藏高原腹地藏南及其東緣川西等地區(qū);與巖石圈減薄過程構(gòu)造-巖漿活動密切相關(guān)且以區(qū)域地幔熱異常/花崗巖放射性生熱為主要熱源的東南沿海中低溫地?zé)?/a>系統(tǒng),如福建漳州和廣州佛岡等地區(qū);與古潛山/伸展斷陷構(gòu)造密切相關(guān)且以地幔熱源/基巖放射性生熱為主要熱源的沉積盆地型層控中低溫地?zé)?/a>系統(tǒng),如華北盆地、江漢盆地松遼盆地等位于我國中東部的中/新生代沉積盆地;與近代火山活動密切相關(guān)且以巖漿囊/次火山巖為主要熱源的高溫地?zé)?/a>系統(tǒng),如滇西和臺灣中央山脈兩側(cè)火山活動區(qū).


我國中深層地?zé)豳Y源賦存特征及利用-地大熱能


目前,我國中低溫水熱型地?zé)豳Y源相關(guān)地區(qū)主要應(yīng)用于取暖、醫(yī)療康養(yǎng)和農(nóng)業(yè)種植等方面.高溫水熱型地?zé)豳Y源主要集中在青藏高原腹地藏南、云南滇西騰沖青藏高原東緣川西等區(qū)域,是我國地?zé)岚l(fā)電的主要地區(qū).要達(dá)到“全國地?zé)崮馨l(fā)電裝機(jī)容量比2020年翻一番”的目標(biāo),我國中深層地?zé)豳Y源的開發(fā)過程中,青藏高原腹地藏南和東緣川西地區(qū)、云南滇西等重點(diǎn)區(qū)域傳統(tǒng)水熱型高溫地?zé)豳Y源的開發(fā)是基礎(chǔ).


雖然近年來,我國相繼在共和盆地、海南澄邁和蘇北盆地等地成功開展了一系列EGS高溫地?zé)豳Y源勘查工作,取得了喜人的成績,但依然在人工壓裂建儲和流體循環(huán)等方面存在諸多關(guān)鍵技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性問題,導(dǎo)致了EGS高溫地?zé)豳Y源商業(yè)化發(fā)電依然任重道遠(yuǎn).目前,我國傳統(tǒng)水熱型地?zé)?/a>資源潛力巨大且開發(fā)程度不高,其進(jìn)一步開發(fā)和利用依然具有優(yōu)勢,是我國中深層地?zé)?/a>資源開發(fā)的基礎(chǔ).