地?zé)崮芴菁?jí)利用在國(guó)內(nèi)外存在一定差異。
在全球范圍內(nèi),地?zé)崮芴菁?jí)利用受到廣泛關(guān)注。例如,“發(fā)電 + 供暖 + 工業(yè)應(yīng)用 + 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)” 的梯級(jí)利用方式可以最大限度地提高能效,大大降低碳排放總量。全球地?zé)醿?chǔ)量十分巨大,已知的地?zé)豳Y源比較集中地分布在三個(gè)主要地帶:一是環(huán)太平洋沿岸的地?zé)釒В欢菑拇笪餮笾屑瓜驏|橫跨地中海、中東到我國(guó)滇、藏地?zé)釒В蝗欠侵薮罅压群图t海大裂谷的地?zé)釒А_@些地帶多火山、地震,為高溫地?zé)豳Y源比較集中的地區(qū)。
在中國(guó),地?zé)崮芴菁?jí)利用也在不斷發(fā)展。河北、河南及山東等北方省份開發(fā)供熱(換熱器 + 熱泵)梯級(jí)化利用模式;長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶省市開展土壤源供熱制冷模式;西藏地區(qū)開發(fā)地?zé)岚l(fā)電示范項(xiàng)目。此外,中深層地?zé)崮芴菁?jí)利用也在推進(jìn),采用臺(tái)式換熱器 + 熱泵機(jī)組供暖系統(tǒng),提高地?zé)崴寐省3R姷闹猩顚拥責(zé)崮芾眉夹g(shù)包括 “保水取熱” 換熱技術(shù)、水熱型地?zé)峒夹g(shù)、廢棄油田改造地?zé)峋畵Q熱技術(shù)等。我國(guó)中深層地?zé)釤醿?chǔ)類型多且分布廣、資源儲(chǔ)量豐富,但利用尚處于起步階段,主要體現(xiàn)于地?zé)崃黧w熱量利用率低,地?zé)峋毓嗉夹g(shù)不成熟和地?zé)嵛菜胁荒茏龀鲚^好的處理等。目前,中深層地?zé)豳Y源的利用模式仍比較單一,未形成梯級(jí)開發(fā)綜合利用模式,利用率低,大多為直接利用,主要用于供暖,其次是洗浴和養(yǎng)殖、種植。
總體而言,國(guó)外地?zé)崮芴菁?jí)利用可能在技術(shù)成熟度和應(yīng)用范圍上相對(duì)較為廣泛,而中國(guó)地?zé)崮芴菁?jí)利用在不同地區(qū)根據(jù)資源分布特點(diǎn)和市場(chǎng)需求,有針對(duì)性地開展多元化、梯級(jí)化利用模式探索,雖然取得了一定進(jìn)展,但仍有較大的發(fā)展空間。
國(guó)外在地?zé)崮芴菁?jí)利用技術(shù)方面較為成熟。許多國(guó)家為了提高地?zé)崂寐剩捎锰菁?jí)開發(fā)和綜合利用的辦法,如熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供,熱電冷三聯(lián)產(chǎn),先供暖后養(yǎng)殖等。有效開發(fā)利用地?zé)豳Y源的國(guó)家已達(dá) 80 多個(gè),美國(guó)、冰島、法國(guó)、德國(guó)、新西蘭、日本等國(guó)家在地?zé)豳Y源開發(fā)利用方面處于世界前列。美國(guó)正在實(shí)施的地?zé)崮芮把夭t望臺(tái)研究計(jì)劃,冰島正在實(shí)施的深部超臨界地?zé)崽綔y(cè)計(jì)劃,均取得諸多研究成果。各國(guó)通過立法和出臺(tái)激勵(lì)政策積極推進(jìn)地?zé)豳Y源產(chǎn)業(yè)發(fā)展,相關(guān)勘探開發(fā)利用技術(shù)不斷進(jìn)步,超高溫的地?zé)峥辈椤⑸顚拥責(zé)崽綔y(cè)、干熱巖資源開發(fā)等正成為地?zé)豳Y源開發(fā)的熱點(diǎn)和制高點(diǎn)。國(guó)外對(duì)地?zé)崮艿姆请娏茫簿褪侵苯永茫种匾暋R驗(yàn)檫M(jìn)行地?zé)岚l(fā)電,熱效率低,溫度要求高,而地?zé)崮艿闹苯永茫坏芰康膿p耗要小得多,還能實(shí)現(xiàn)不同溫度范圍的多種利用方式,如 200~400℃直接發(fā)電及綜合利用;150~200℃雙循環(huán)發(fā)電,制冷,工業(yè)干燥,工業(yè)熱加工等。
國(guó)外地?zé)崮芴菁?jí)利用應(yīng)用范圍廣泛。例如波蘭,目前有六個(gè)地?zé)釁^(qū)域供熱廠在運(yùn)營(yíng),總裝機(jī)容量為 76 兆瓦,生產(chǎn)熱力 227 吉瓦。地?zé)崮茉诓ㄌm最具吸引力的直接應(yīng)用是空間供暖、溫泉浴療、休閑娛樂、水產(chǎn)養(yǎng)殖和其他小規(guī)模應(yīng)用。地下熱水的溫度從 20 到 100 攝氏度,生產(chǎn)井流量在 150 升 / 秒以上,井深 1000 至 3000 米。大部分深層地?zé)嵫b置是基于對(duì)井系統(tǒng)。在歐洲,地?zé)岚l(fā)電、直接利用和地源熱泵三種地?zé)崂梅绞蕉嫉玫捷^好的應(yīng)用和發(fā)展,且已具備相關(guān)的成熟技術(shù)。2018 年歐洲地?zé)嵫b機(jī)量超過 3GW,全年有 127 座地?zé)岚l(fā)電廠正在運(yùn)行或調(diào)試中,地?zé)峁┡?/ 制冷方面,2018 年歐洲正在運(yùn)行了地?zé)峁┡?/ 制冷廠超 300 個(gè)。
我國(guó)結(jié)合地?zé)崮苜Y源分布和市場(chǎng)需求,進(jìn)行不同地區(qū)地?zé)崮芴菁?jí)利用模式探索。河北、河南及山東等北方省份開發(fā)供熱(換熱器 + 熱泵)梯級(jí)化利用模式;長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶省市(江浙滬、湖北、湖南、安徽、江西等)開展土壤源供熱制冷模式;西藏地區(qū)開發(fā)地?zé)岚l(fā)電示范項(xiàng)目。我國(guó)地?zé)崮軕?yīng)用存在多元化程度不夠和梯級(jí)化程度不夠的問題,針對(duì)這些問題再根據(jù)中國(guó)各地地?zé)崮苜Y源分布特點(diǎn),結(jié)合地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)政策,在充分考慮當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)需求的基礎(chǔ)上,開展地?zé)崮芏嘣⑻菁?jí)化利用方式分析。例如深層地?zé)嵋瞬捎锰菁?jí)開發(fā)模式,像水電開發(fā)一樣,基于深層地?zé)崧裆钤缴钯Y源量越大、開發(fā)難度越大的特點(diǎn),應(yīng)該采用梯級(jí)開發(fā)模式。
中國(guó)在中深層地?zé)崮芾眉夹g(shù)方面取得了不少突破。中國(guó)煤炭地質(zhì)總局水文地質(zhì)局中深層地?zé)?“取熱不取水” 技術(shù)成果顯著,實(shí)現(xiàn)了工程突破,首次成功施工了我國(guó)第一眼大口徑長(zhǎng)距離換熱 U 型對(duì)接井;實(shí)現(xiàn)了地?zé)崛岱绞降母拘赞D(zhuǎn)變,利用外部水流介質(zhì)在全封閉金屬套管中循環(huán)獲取巖層地?zé)崮埽粚?shí)現(xiàn)了工程應(yīng)用的突破,在河北工程大學(xué)新校區(qū)建設(shè)了能源站進(jìn)行供暖。此外,河北省煤田地質(zhì)局與中科院廣州能源研究所合作,在唐山海港經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)馬頭營(yíng)干熱巖地?zé)嵘罹畠?nèi),開展 “超長(zhǎng)重力熱管取熱試驗(yàn)” 取得關(guān)鍵技術(shù)重大突破,實(shí)現(xiàn)了中深層地?zé)豳Y源的 “無(wú)泵式” 開采。
我國(guó)中深層地?zé)崮芾萌〉昧艘欢ǔ晒裁媾R一些挑戰(zhàn)。目前我國(guó)地?zé)嶂苯永靡?guī)模長(zhǎng)期穩(wěn)居世界第一,已建成地?zé)峁┡椭评涿娣e 13.3 億平方米,折合裝機(jī) 92.4 吉瓦,年可替代標(biāo)準(zhǔn)煤 2441 萬(wàn)噸,可減排二氧化碳超過 6000 萬(wàn)噸,在北京城市副中心、雄安新區(qū)、黃河中下游城市群已形成規(guī)模利用的良好局面。我國(guó)首口超 5000 米深層地?zé)峥茖W(xué)探井 —— 福深熱 1 井成功鉆探至 5200 米,刷新了我國(guó)地?zé)峥茖W(xué)探井的最深紀(jì)錄,并在多個(gè)地層獲得地?zé)豳Y源,標(biāo)志著華南地區(qū)深層地?zé)峥碧饺〉眯峦黄啤5覈?guó)深層地?zé)嵯嚓P(guān)基礎(chǔ)研究較為薄弱,深層地?zé)衢_發(fā)利用技術(shù)水平有待全面提升。
國(guó)內(nèi)外地?zé)崮芴菁?jí)利用存在一定差異。國(guó)外在地?zé)崮芴菁?jí)利用技術(shù)方面較為成熟,應(yīng)用范圍廣泛,多個(gè)國(guó)家處于世界前列,通過立法和激勵(lì)政策積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,在超高溫地?zé)峥辈椤⑸顚拥責(zé)崽綔y(cè)等方面取得諸多成果。而我國(guó)在中深層地?zé)崮芾眉夹g(shù)上也有不少突破,如 “取熱不取水” 技術(shù)和 “無(wú)泵式” 開采技術(shù)等,但仍面臨一些挑戰(zhàn),如深層地?zé)嵯嚓P(guān)基礎(chǔ)研究薄弱、技術(shù)水平有待提升等。我國(guó)也在結(jié)合各地資源分布和市場(chǎng)需求,探索不同地區(qū)的地?zé)崮芴菁?jí)利用模式。總體而言,國(guó)內(nèi)外在技術(shù)成熟度和應(yīng)用范圍上存在差異,但都在積極推動(dòng)地?zé)崮艿拈_發(fā)利用,以實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展。