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煤炭要玩完?地下3700米!17万亿吨,可用3900年!(国家标准来了)

2018-07-30

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“干热岩”标准要来了

2018年5月3日,在北京召开的能源行业地热能专业标准化技术委员会一届二次会议上,与会专家和委员现场举手表决通过了《地热能术语》、《地热能开发利用项目可行性研究报告编制要求》和《地热回灌工程技术规范》首批三项地热能行业标准报批稿审查。

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《地热能术语》中对干热岩(hot dry rock)定义为:“内部不存在或仅存在少量流体,温度高于180℃的异常高温岩体。”对于温度是不是一定要高于180℃才能称之为干热岩,专家和委员们在本次会议上进行了热烈的讨论。与会人员最终讨论确定“干热岩”的定义按照《地热能术语》的规定。



180℃,这个温度的界定是否过高?中国工程院多吉院士在现场接受《地源热泵》记者采访时表示,“干热岩温度太低,开采就没有经济价值。干热岩的开采要实现经济意义,才能确立制度标准,没有经济意义,制度标准没有任何意义。”

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多吉院士告诉记者,用干热岩供暖,开采太深成本会提高,目前的问题是在可行的深度把热量提取出来。他表示:“目前国内对干热岩开采的积极性很高,现在一些企业做干热岩,一哄而上,风险很大。未来需要规范的确立,随着工程技术的进步,干热岩开采的成本也会降下来。”


中国地质科学院水文地质环境地质研究所地热中心主任王贵玲在现场告诉记者,“温度太低了,经济上不可行,标准设立为180℃还是比较适宜的。”他认为,“随着未来技术的进步,开采的成本会下降,这一温度值也会往下降。”


我国干热岩资源量丰富。中国地调局数据显示中国大陆3~10km干热岩资源总量数据显示其总量为2.5×10^25J(合856万亿吨标煤)。总量是我国油气、煤炭总资源量的30倍。 


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曹耀峰院士介绍,干热岩开发技术属于世界性难题,国际上通用的干热岩开发技术是增强型地热系统(EGS技术),该技术是为了开发具有经济价值的地热资源而创建的人工地热系统,作为干热岩地热资源开发的首选技术。


美、法、德、英、日、澳等国家起步较早,已经建立了25个试验性质的EGS工程(欧洲15项,美国6项,澳大利亚2项,日本2项),累积发电能力约12MW。


尽管国际上对干热岩研究起步较早,但由于资金、技术等限制,目前仅有几个小规模、试验性质的干热岩(EGS )发电示范工程,还没有一个完全规模化、商业化正式运行的干热岩(EGS)项目。


中国近年来也在加大干热岩开发的研究投入,2010年国土资源部启动了公益性科研项目“我国干热岩勘查关键技术研究”,主要开展干热岩高温钻探技术方面的研究。


2012年,吉林大学、清华大学、中国科学院广州能源研究所承担了国家高新技术研究发展计划(863计划)项目“干热岩热能开发与综合利用关键技术研究”,开启了我国专门针对干热岩工程的研究。

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2017年8月,在青海共和盆地3705米深处,我国钻获236℃的高温干热岩体;2018年3月,在海南省北部地区4387米处钻获超过185℃高干热岩(非稳态测温),这是中国东部第一口成功的干热岩钻井。


《地热能开发利用“十三五”规划》提出,“十三五”时期,我国将开展干热岩开发试验工作,建设干热岩示范项目。通过示范项目的建设,突破干热岩资源潜力评价与钻探靶区优选、干热岩开发钻井工程关键技术以及干热岩储层高效取热等关键技术,突破干热岩开发与利用的技术瓶颈。


王贵玲告诉记者,“我国干热岩储量很大,但目前的开发条件还不是很好,真正开发出来还是有一定难度,我们有很长的路要走。”


业内专家预测,到2030年左右,随着干热岩开发取得长足进步,干热岩发电将会成为我国可再生能源发电的重要一员。

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      干热岩也称增强型地热系统(EGS),或称工程型地热系统,是一般温度大于180摄氏度,埋深数千米,内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。

  干热岩绝大部分为中生代以来的中酸性侵入岩,可以是中新生代的变质岩,甚至是厚度巨大的块状沉积岩。干热岩较常见的岩石有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩以及花岗岩小丘等。

  干热岩的能量来自于地球内部的热能,理论上随着地球向深部的地热增温,任何地区达到一定深度都可以开发干热岩,因此干热岩的资源潜力非常巨大。

  干热岩能给我们带来什么效益?

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对很多人来说,干热岩还是个不太熟悉的词汇。有数据表明,地壳中干热岩所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍。

  利用地下干热岩体发电的设想,是美国人莫顿和史密斯于1970年提出的。1972年,他们在新墨西哥州北部打了两口约4000米的深斜井,从一口井中将冷水注入到干热岩体,从另一口井取出自岩体加热产生的蒸气,功率达2300千瓦。




  在法国东部阿尔萨斯地区地下几千米的地方,有一片温度高达200℃以上的花岗岩区。这个地方建立了第一座利用热岩发电的新型发电站。每年每1立方千米的热岩产生的热量,可发电25兆瓦,足够一座万人城市20年的用电量。

  工作人员在这里钻了3眼深井,一直钻到地表5000米以下花岗岩的基岩中。发电时,用水泵以每秒100升的容量从中间的一眼井向地下灌冷水(井的直径为60厘米),迫使冷水进入地下热岩中,这些冷水被地下热岩加热到约200℃。然后,再用水泵将这种超高温热水从另外两眼井抽上来,一旦到达地面,超高温热水就被送入一个热交换器,并在热交换器中产生蒸气驱动涡轮机发电。水泵消耗的总电量,约相当于发电站发出电能的20%。

  由于这种新式发电站不燃烧化石燃料,因此不会排放增加温室效应的二氧化碳和其他污染物。虽然冷水变热后可能最终会使岩石降低到20℃,因此一处热岩发电站也许只能连续工作20年左右。但在关闭几十年后,地心的炽热岩浆会重新加热这些花岗岩,那时这些热岩就又能重新发电。

  利用干热岩发电的成本与以煤炭和天然气为燃料的火力发电站的成本大体相当,是风力发电的一半,只有太阳能发电的八分之一到十分之一。目前,欧美许多发达国家正在积极开展干热岩开发试验研究工作。

关于干热岩,要感谢这个人,请看!

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