“幹熱(rè)岩”标準要來了
2018年5月(yuè)3日，在北京召開(kāi)的(de)能(néng)源行(xíng)業(yè)地(dì)熱(rè)能(néng)專業(yè)标準化技術(shù)委員會(huì)一屆二次會(huì)議上(shàng)，與會(huì)專家和(hé)委員現場(chǎng)舉手表決通過了《地(dì)熱(rè)能(néng)術(shù)語》、《地(dì)熱(rè)能(néng)開(kāi)發利用(yòng)項目可(kě)行(xíng)性研究報告編制(zhì)要求》和(hé)《地(dì)熱(rè)回灌工(gōng)程技術(shù)規範》首批三項地(dì)熱(rè)能(néng)行(xíng)業(yè)标準報批稿審查。
《地(dì)熱(rè)能(néng)術(shù)語》中對幹熱(rè)岩（hot dry rock）定義爲：“内部不存在或僅存在少(shǎo)量流體，溫度高(gāo)于180℃的(de)異常高(gāo)溫岩體。”對于溫度是不是一定要高(gāo)于180℃才能(néng)稱之爲幹熱(rè)岩，專家和(hé)委員們在本次會(huì)議上(shàng)進行(xíng)了熱(rè)烈的(de)討(tǎo)論。與會(huì)人(rén)員最終討(tǎo)論确定“幹熱(rè)岩”的(de)定義按照(zhào)《地(dì)熱(rè)能(néng)術(shù)語》的(de)規定。
180℃，這個(gè)溫度的(de)界定是否過高(gāo)？中國工(gōng)程院多吉院士在現場(chǎng)接受《地(dì)源熱(rè)泵》記者采訪時表示，“幹熱(rè)岩溫度太低，開(kāi)采就沒有(yǒu)經濟價值。幹熱(rè)岩的(de)開(kāi)采要實現經濟意義，才能(néng)确立制(zhì)度标準，沒有(yǒu)經濟意義，制(zhì)度标準沒有(yǒu)任何意義。”
多吉院士告訴記者，用(yòng)幹熱(rè)岩供暖，開(kāi)采太深成本會(huì)提高(gāo)，目前的(de)問題是在可(kě)行(xíng)的(de)深度把熱(rè)量提取出來。他(tā)表示：“目前國内對幹熱(rè)岩開(kāi)采的(de)積極性很高(gāo)，現在一些企業(yè)做幹熱(rè)岩，一哄而上(shàng)，風險很大(dà)。未來需要規範的(de)确立，随著(zhe)工(gōng)程技術(shù)的(de)進步，幹熱(rè)岩開(kāi)采的(de)成本也(yě)會(huì)降下來。”
中國地(dì)質科學院水(shuǐ)文(wén)地(dì)質環境地(dì)質研究所地(dì)熱(rè)中心主任王貴玲在現場(chǎng)告訴記者，“溫度太低了，經濟上(shàng)不可(kě)行(xíng)，标準設立爲180℃還是比較适宜的(de)。”他(tā)認爲，“随著(zhe)未來技術(shù)的(de)進步，開(kāi)采的(de)成本會(huì)下降，這一溫度值也(yě)會(huì)往下降。”
我國幹熱(rè)岩資源量豐富。中國地(dì)調局數據顯示中國大(dà)陸3~10km幹熱(rè)岩資源總量數據顯示其總量爲2.5×10^25J（合856萬億噸标煤）。總量是我國油氣、煤炭總資源量的(de)30倍。
曹耀峰院士介紹，幹熱(rè)岩開(kāi)發技術(shù)屬于世界性難題，國際上(shàng)通用(yòng)的(de)幹熱(rè)岩開(kāi)發技術(shù)是增強型地(dì)熱(rè)系統（EGS技術(shù)），該技術(shù)是爲了開(kāi)發具有(yǒu)經濟價值的(de)地(dì)熱(rè)資源而創建的(de)人(rén)工(gōng)地(dì)熱(rè)系統，作爲幹熱(rè)岩地(dì)熱(rè)資源開(kāi)發的(de)首選技術(shù)。
美(měi)、法、德、英、日、澳等國家起步較早，已經建立了25個(gè)試驗性質的(de)EGS工(gōng)程（歐洲15項，美(měi)國6項，澳大(dà)利亞2項，日本2項），累積發電能(néng)力約12MW。
盡管國際上(shàng)對幹熱(rè)岩研究起步較早，但(dàn)由于資金(jīn)、技術(shù)等限制(zhì)，目前僅有(yǒu)幾個(gè)小(xiǎo)規模、試驗性質的(de)幹熱(rè)岩（EGS ）發電示範工(gōng)程，還沒有(yǒu)一個(gè)完全規模化、商業(yè)化正式運行(xíng)的(de)幹熱(rè)岩（EGS）項目。
中國近年來也(yě)在加大(dà)幹熱(rè)岩開(kāi)發的(de)研究投入，2010年國土(tǔ)資源部啓動了公益性科研項目“我國幹熱(rè)岩勘查關鍵技術(shù)研究”，主要開(kāi)展幹熱(rè)岩高(gāo)溫鑽探技術(shù)方面的(de)研究。
2012年，吉林大(dà)學、清華大(dà)學、中國科學院廣州能(néng)源研究所承擔了國家高(gāo)新技術(shù)研究發展計(jì)劃（863計(jì)劃）項目“幹熱(rè)岩熱(rè)能(néng)開(kāi)發與綜合利用(yòng)關鍵技術(shù)研究”，開(kāi)啓了我國專門針對幹熱(rè)岩工(gōng)程的(de)研究。
2017年8月(yuè)，在青海(hǎi)共和(hé)盆地(dì)3705米深處，我國鑽獲236℃的(de)高(gāo)溫幹熱(rè)岩體；2018年3月(yuè)，在海(hǎi)南省北部地(dì)區4387米處鑽獲超過185℃高(gāo)幹熱(rè)岩（非穩态測溫），這是中國東部第一口成功的(de)幹熱(rè)岩鑽井。
《地(dì)熱(rè)能(néng)開(kāi)發利用(yòng)“十三五”規劃》提出，“十三五”時期，我國将開(kāi)展幹熱(rè)岩開(kāi)發試驗工(gōng)作，建設幹熱(rè)岩示範項目。通過示範項目的(de)建設，突破幹熱(rè)岩資源潛力評價與鑽探靶區優選、幹熱(rè)岩開(kāi)發鑽井工(gōng)程關鍵技術(shù)以及幹熱(rè)岩儲層高(gāo)效取熱(rè)等關鍵技術(shù)，突破幹熱(rè)岩開(kāi)發與利用(yòng)的(de)技術(shù)瓶頸。
王貴玲告訴記者，“我國幹熱(rè)岩儲量很大(dà)，但(dàn)目前的(de)開(kāi)發條件(jiàn)還不是很好，真正開(kāi)發出來還是有(yǒu)一定難度，我們有(yǒu)很長的(de)路(lù)要走。”
業(yè)内專家預測，到(dào)2030年左右，随著(zhe)幹熱(rè)岩開(kāi)發取得長足進步，幹熱(rè)岩發電将會(huì)成爲我國可(kě)再生能(néng)源發電的(de)重要一員。
幹熱(rè)岩也(yě)稱增強型地(dì)熱(rè)系統(EGS)，或稱工(gōng)程型地(dì)熱(rè)系統，是一般溫度大(dà)于180攝氏度，埋深數千米，内部不存在流體或僅有(yǒu)少(shǎo)量地(dì)下流體的(de)高(gāo)溫岩體。
幹熱(rè)岩絕大(dà)部分(fēn)爲中生代以來的(de)中酸性侵入岩，可(kě)以是中新生代的(de)變質岩，甚至是厚度巨大(dà)的(de)塊狀沉積岩。幹熱(rè)岩較常見的(de)岩石有(yǒu)黑(hēi)雲母片麻岩、花崗岩、花崗閃長岩以及花崗岩小(xiǎo)丘等。
幹熱(rè)岩的(de)能(néng)量來自于地(dì)球内部的(de)熱(rè)能(néng)，理(lǐ)論上(shàng)随著(zhe)地(dì)球向深部的(de)地(dì)熱(rè)增溫，任何地(dì)區達到(dào)一定深度都(dōu)可(kě)以開(kāi)發幹熱(rè)岩，因此幹熱(rè)岩的(de)資源潛力非常巨大(dà)。
幹熱(rè)岩能(néng)給我們帶來什(shén)麽效益?
對很多人(rén)來說，幹熱(rè)岩還是個(gè)不太熟悉的(de)詞彙。有(yǒu)數據表明(míng)，地(dì)殼中幹熱(rè)岩所蘊含的(de)能(néng)量相(xiàng)當于全球所有(yǒu)石油、天然氣和(hé)煤炭所蘊藏能(néng)量的(de)30倍。
利用(yòng)地(dì)下幹熱(rè)岩體發電的(de)設想，是美(měi)國人(rén)莫頓和(hé)史密斯于1970年提出的(de)。1972年，他(tā)們在新墨西(xī)哥州北部打了兩口約4000米的(de)深斜井，從一口井中将冷(lěng)水(shuǐ)注入到(dào)幹熱(rè)岩體，從另一口井取出自岩體加熱(rè)産生的(de)蒸氣，功率達2300千瓦。
在法國東部阿爾薩斯地(dì)區地(dì)下幾千米的(de)地(dì)方，有(yǒu)一片溫度高(gāo)達200℃以上(shàng)的(de)花崗岩區。這個(gè)地(dì)方建立了第一座利用(yòng)熱(rè)岩發電的(de)新型發電站。每年每1立方千米的(de)熱(rè)岩産生的(de)熱(rè)量，可(kě)發電25兆瓦，足夠一座萬人(rén)城市20年的(de)用(yòng)電量。
工(gōng)作人(rén)員在這裏鑽了3眼深井，一直鑽到(dào)地(dì)表5000米以下花崗岩的(de)基岩中。發電時，用(yòng)水(shuǐ)泵以每秒100升的(de)容量從中間的(de)一眼井向地(dì)下灌冷(lěng)水(shuǐ)(井的(de)直徑爲60厘米)，迫使冷(lěng)水(shuǐ)進入地(dì)下熱(rè)岩中，這些冷(lěng)水(shuǐ)被地(dì)下熱(rè)岩加熱(rè)到(dào)約200℃。然後，再用(yòng)水(shuǐ)泵将這種超高(gāo)溫熱(rè)水(shuǐ)從另外兩眼井抽上(shàng)來，一旦到(dào)達地(dì)面，超高(gāo)溫熱(rè)水(shuǐ)就被送入一個(gè)熱(rè)交換器(qì)，并在熱(rè)交換器(qì)中産生蒸氣驅動渦輪機發電。水(shuǐ)泵消耗的(de)總電量，約相(xiàng)當于發電站發出電能(néng)的(de)20%。
由于這種新式發電站不燃燒化石燃料，因此不會(huì)排放(fàng)增加溫室效應的(de)二氧化碳和(hé)其他(tā)污染物(wù)。雖然冷(lěng)水(shuǐ)變熱(rè)後可(kě)能(néng)最終會(huì)使岩石降低到(dào)20℃，因此一處熱(rè)岩發電站也(yě)許隻能(néng)連續工(gōng)作20年左右。但(dàn)在關閉幾十年後，地(dì)心的(de)熾熱(rè)岩漿會(huì)重新加熱(rè)這些花崗岩，那時這些熱(rè)岩就又(yòu)能(néng)重新發電。
利用(yòng)幹熱(rè)岩發電的(de)成本與以煤炭和(hé)天然氣爲燃料的(de)火(huǒ)力發電站的(de)成本大(dà)體相(xiàng)當，是風力發電的(de)一半，隻有(yǒu)太陽能(néng)發電的(de)八分(fēn)之一到(dào)十分(fēn)之一。目前，歐美(měi)許多發達國家正在積極開(kāi)展幹熱(rè)岩開(kāi)發試驗研究工(gōng)作。
關于幹熱(rè)岩，要感謝這個(gè)人(rén)，請看！
