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新技术加速释放地热能潜力2025年02月14日 来源:
中国石化报 作者:
辛尚吉
●辛尚吉 国际能源署(IEA)近期发布《地热能未来》报告指出,在应对全球气候变化危机背景下,地热作为一种重要的绿色能源具有巨大开发潜力,并有望成为满足未来电力和供热系统需求的基础性能源。新一代地热技术正在为缺乏传统地热资源的国家带来机遇,为安全、清洁、经济地满足世界日益增长的电力需求提供更多选择,而油气开采技术将在地热能开发中发挥关键作用。 2050年地热能将满足全球电力需求增长的15% 相对于波动起伏的光伏和风能而言,地热具有持续稳定的优势,可实现全天候持续稳定的供电供热,而且能整合光伏和风能等波动较大的可再生能源并行运行。地热还具有能源利用效率相对较高的优势。2023年,全球已装机地热能的平均利用效率超过75%,远超风能(<30%)和光伏(<15%)。 报告称,采用3000米以上深度的钻井技术,就能在全球几乎任何国家实现地热资源的开发利用。从地热资源的供电应用前景看,如实施8000米以上深度的钻井技术,可获得600太瓦的地热发电装机容量,并能持续运行25年。从地热资源的供热应用前景看,其能广泛满足多种建筑和工业供热需求,也可替代现有的基于化石燃料的分区供暖方案;特别是对于温度需求较低(比如低于90摄氏度)的情况,地热供热解决方案的效率有望大幅提升。 数据显示,目前地热能占全球能源总需求的比例尚不足1%,且地热利用目前主要集中在美国、冰岛、印尼、土耳其、肯尼亚和意大利等少数国家。随着相关科技的发展和项目成本的降低,预计到2050年,地热能可以满足全球电力需求增长的15%,这意味着届时全球地热发电装机容量将达800多吉瓦,年发电量近6000太瓦时,相当于目前美国和印度两国一年的用电量之和。 油气开采技术将发挥重要作用 油气开采领域所采用的技术有望在地热资源开发中发挥重要作用。油气行业通常在地下4000米的储层中进行开采,其开采区域与具有巨大地热潜力的区域相重合。在油气产业和地热开发领域之间,大量技术、数据、供应链要素可相互移植借鉴。开发新的地热项目需要进行地下评估、建模、钻探和表面作业,这些过程与许多上游油气项目类似。从国际产业实践看,油气服务公司正越来越多地参与到地热资产开发中来。在运营方面,许多优化地热产出、提高安全性和可重复性以及处理井下问题的技巧都来源于油气产业的实践。油气产业严格的健康、安全和环境管理实践及其设计和工程原则,对下一代地热项目将大有裨益。 此外,从人才和技能需求角度来看,地热领域也与油气产业高度相关。目前,地热产业在全球提供约14.5万个就业岗位。到2030年末,地热产业的就业人数有望增加6倍以上,达到100万,届时可能出现人才短缺问题。事实上,目前在地热领域工作的许多人才都来自油气产业,这种人才互通性将促进两大能源领域更好地实现交流借鉴。 就目前地热资源开发领域的两大热点技术而言,增强型地热系统借鉴了页岩油气开发中所采用的水力压裂和定向钻探技术,而先进地热系统则采用高精度定向钻探在地下创建闭环系统。在全球范围内,就地下深度8000米以内的地热资源而言,增强型地热系统在技术上能以每兆瓦时低于300美元的成本产生约为300,000艾焦耳(EJ)的电力总量,这一数字相当于装机容量600太瓦的地热电站持续运行20年。 报告认为,从国别地热资源开发潜力来看,美国和中国分别排名全球首席和次席。采用增强型地热系统,美国可开发的地热资源总量约占全球总量的1/8。即便只开发地下深度5000米以内的地热资源,美国的地热开发潜力也超过7太瓦,这比美国目前的发电装机总容量高出7倍多。中国可开发的地热资源总量约占全球总量8%,海南、广东和福建等各省采用增强型地热系统开发的潜力较大。 2035年地热资源开发技术成本有望下降80% 地热资源开发的下一代技术已在持续发展,而未来发展的关键在于如何有效降低成本。在充分利用油气行业已积累的专业知识基础上积极开展创新,结合政府政策支持,有望推动新一代地热项目的技术不断成熟,并带动成本进一步下降。国际能源署预测,到2035年,新一代地热资源开发技术的成本可能下降80%,届时新的地热项目发电成本可降至约50美元/兆瓦时,这就意味着地热将成为与水电、核电和生物质能发电成本相当甚至更低的电力来源。 在地热资源开发成本降低的基础上,该领域有望吸引到更多投资,预计到2035年地热领域的累计总投资有望达到1万亿美元,到2050年则有望达到2.5万亿美元。乐观估计,地热领域的年投资额最高可达1400亿美元,这一数字高于目前全球陆上风电项目的年投资额。 值得一提的是,就新一代地热项目所需的总投资而言,高达80%的部分其实与油气产业是互通的。传统油气企业面向地热领域积极推进多元化发展,既能为企业带来绿色能源转型相关的高增长商机,也能提前避免未来油气需求可能下降带来的商业风险。 需要指出的是,政府政策支持和相关行业监管对地热资源的开发利用将起到关键推动作用。统计显示,目前全球有超过100个国家已制定了面向光伏和风能的支持政策,但在地热资源开发领域推出相关政策的国家还不到30个。国际能源署建议,各国政府应将地热资源开发提升到国家绿色能源政策议程的重要位置,制定具体的目标和发展路线图。在监管领域,应针对地热开发特点明确相关环保要求。一般而言,一个新的地热项目启动可能需要长达10年的时间,各国政府在保证高标准环保要求的同时,应积极推进项目开发行政审批流程优化,并考虑设立专门针对地热的许可制度。
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