加快培育新业态、新场景、新模式

  [中国石化报 2024-12-30]
  我国积极开发利用地热能，助力能源体系转型和“双碳”目标实现。近年来，多项政策出台推动地热能规模化开发。当前地热产业市场需求旺盛，但面临技术、成本等挑战。专家建议，应加大技术创新和智能化应用力度，加快培育地热产业新业态、新场景、新模式。
  地热能是一种储量丰富、分布较广、稳定可靠的可再生清洁能源。我国大力开发利用地热能，对构建清洁低碳、安全高效的能源体系，助力实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。
  2021年，国家能源局等八部门联合发布《关于促进地热能开发利用的若干意见》，指出要深化地热资源勘查工作、积极推进浅层地热能利用、稳妥推进中深层地热能供暖，鼓励地方建设地热能高质量发展示范区，稳妥推进地热能发电示范项目建设等重点工作。
  2022年国家发展改革委发布《“十四五”可再生能源发展规划》，指出积极推进地热能规模化开发，全面推进浅层地热能开发，积极推进中深层地热能供暖制冷。
  2024年7月31日，中共中央、国务院发布《关于加快经济社会发展全面绿色转型的意见》，明确指出大力发展非化石能源，因地制宜开发生物质能、地热能、海洋能等新能源。11月8日，我国通过《能源法》，提出推进风能、太阳能开发利用，因地制宜发展地热能等。
  当前，我国地热产业市场需求旺盛，技术研发不断进步，政策支持不断强化，产业链逐步健全，地热产业体系初步形成。生态环境部对外合作与交流中心政策研究部研究员张剑智认为，尽管我国清洁能源技术在电力、工业、建筑、交通、钢铁、农业等行业得到大力发展，但是清洁能源技术开发成本高，数字化水平、智能化水平、储能技术、调峰技术还需要进一步提高。由于美欧在气候与清洁能源政策上具有不确定性和摇摆性，我国清洁能源企业和产品走出去面临越来越大的挑战。他建议完善绿色税收、绿色信贷等激励措施，加大清洁能源领域的资金投入力度，推进绿色低碳清洁能源发电、储能等关键核心技术研发，推进产学研用深度融合，进一步巩固太阳能、风能、氢能、核能、地热能等清洁能源技术在国际上的领先优势。
  我国地热产业发展条件十分有利。与会专家表示，在政策支持下，地热产业发展将迎来更大市场空间，要加大技术创新力度，拓展应用场景，推动智能化与数字化等先进信息技术与地热产业深度耦合，提升地热能的利用效率和服务水平，加快培育地热产业新业态、新场景、新模式。
  发展地下储热正当时
  我国风力、光伏发电快速发展，但面临“弃风弃光”挑战。跨季节储能技术，尤其是地热储能成为解决方案，具有储热温度高、能量密度大等优势。为提升地热储能系统性能，需关注地热储能关键技术，如地热储能式供暖系统、热储强化调控及电热耦合技术。
  太阳能和风能具有间歇性、不稳定、不可控等特点，以致我国风光资源丰富的地区多受“弃风弃光”困扰。尤其是“三北”地区，风力发电发展迅速，带来了非常富裕的非连续电力资源，但“弃风弃光”时有发生。全国新能源消纳监测预警中心数据显示，2023年，我国新能源弃风率达2.7%，弃风率超过5%的地区有4个。2024年，弃风、弃光率持续上升，1~6月，我国新能源弃风率增至3.9%，其中弃风率超过5%的地区增至8个。
  大比例可再生能源利用离不开跨季节储能（夏季储热、冬季取热），采储结合的热储工程技术是经济性开采地热能的工程技术，可以将间歇性、不稳定的风能转为稳定的地热能进行储存，储层深度一般在500~2000米、储热温度在70~150摄氏度。
  深部地热储能的技术优势主要表现为储热温度高、能量密度大，储热效率更高、能力更强、运行成本更低，对浅部地下水不会造成污染。中国科学院地质与地球物理研究所研究员庞忠和指出，未来以可再生能源为主体的能源结构离不开长时间大容量储能技术。地热储能条件好、潜力大、基础好，雄安新区的初步试验表明，中深层碳酸盐岩地热储能技术可行、回收率高，绿色能源消纳和经济效益均好，系统运行稳定，可扩大中深层地热储能技术的应用规模。
  什么是影响地热储能系统性能的关键因素？如何提升和优化地热储能系统的回收率？如何建立地热储能系统的综合评价体系？庞忠和认为这是要重点关注的地热储能关键技术问题。地热储能式供暖系统技术，创新点在于以地热能为基础负荷，将过剩的风电资源就地消纳，在电、热、储三个环节进行有效配置与调控，实现供暖系统的稳定运行；热储强化调控技术，创新点在于利用水力压裂或酸化压裂等技术，实现热储层的增强或改造，综合利用地球物理、水文地质和数学模型等手段，提高热储层储热效率，保障多能融合地热储能式供暖系统全生命周期稳定运行；电热耦合技术，创新点在于基于“源网荷储”协同优化模型，探索风电反调峰特性与冬季供暖需求的联动机制，研发高效电热转换设备，实现风电与热力多维度耦合。
  油田地热开发优势明显
  地热能作为一种稳定可靠的可再生能源，与油气行业关联紧密。四川盆地地热资源丰富，开发潜力巨大，同时，废弃油井与地热资源分布高度重叠。专家建议，利用优质废弃油气井开发地热，并攻克相关技术难题，以优化地热储能系统，提升能源利用效率。
  地热能不受天气等自然条件的影响，平均能源利用率高于太阳能和风能，可用于供暖、发电等多个领域。在诸多可再生能源中，地热能的勘探开发与油气行业关联度最大。
  地热资源作为与石油共生于沉积盆地的资源，油田企业开发优势明显：油田地热储量丰富，且投资回收期短（3~5年）；基础设施极大降低了地热开发成本，勘探、钻井成本降幅在50%~65%，钻井成功率高；高产水井和废弃油井是开发地热的最佳候选井；拥有丰富的地质、钻井、测井、地震、重磁等基础资料，为地热勘探、评价、开发和利用提供了巨大便利。
  四川盆地地热资源量达到42.6万亿吉焦，折合标准煤14504亿吨，资源丰度达到1.85亿吉焦/平方公里，地热资源位居中国沉积盆地之首，开发潜力巨大。
  在四川盆地油气勘探开发过程中产生了大量废弃油井，其分布与地热资源分布高度重叠，可极大降低地热开发钻井成本；存在完备的地质生产资料，可极大降低开发风险；废弃油井后期处置和维护要耗费大量人力、物力，改造后，开采地热可有效延长废弃油井的生命周期，实现“变废为宝”，因此利用废弃油井开发中低温地热能具备先天优势。
  基于长期的地热资源勘探及开发经验，成都理工大学地热研究中心研究员姜光政建议，选择具有优质储层的废弃油气井，建立废弃油气井数据库；横向对比单井特征参数，挑出条件较优的废弃油气井；根据四川盆地及矿权范围地热资源分布特征，优选出最优分级带上的废弃油气井进入数据库。他认为，地热开发亟待攻克的技术主要包括油田水化学特征及结垢机理、油田地区地温特征及聚热机制、地热储层地质建模及可视化、高矿化度地热水高效换热预处理及开发工艺、碳酸盐岩孔隙表征及渗流机理、油田结垢物微观特征及除垢工艺、废弃油气井储层改造关键技术及工艺等。