加快培育新業(yè)態(tài)、新場景、新模式

    我國積極開發(fā)利用地?zé)崮?/a>,助力能源體系轉(zhuǎn)型和“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)。近年來,多項政策出臺推動地?zé)崮?/a>規(guī)?；?a href="http://www.0417jobs.cn/t/開發(fā).html" >開發(fā)。當(dāng)前地?zé)岙a(chǎn)業(yè)市場需求旺盛,但面臨技術(shù)、成本等挑戰(zhàn)。專家建議,應(yīng)加大技術(shù)創(chuàng)新和智能化應(yīng)用力度,加快培育地?zé)岙a(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)、新場景、新模式。

    地?zé)崮?/a>是一種儲量豐富、分布較廣、穩(wěn)定可靠的可再生清潔能源。我國大力開發(fā)利用地?zé)崮?/a>, 對構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系,助力實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)具有重要意義。

    2 0 2 1年,國家能源局等八部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的若干意見》,指出要深化地?zé)豳Y源勘查工作、積極推進(jìn)淺層地?zé)崮芾?/a>、穩(wěn)妥推進(jìn)中深層地?zé)崮芄┡?/a>,鼓勵地方建設(shè)地熱能高質(zhì)量發(fā)展示范區(qū),穩(wěn)妥推進(jìn)地?zé)崮馨l(fā)電示范項目建設(shè)等重點工作。

    2 0 2 2年國家發(fā)展改革委發(fā)布《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》,指出積極推進(jìn)地熱能規(guī)模化開發(fā),全面推進(jìn)淺層地?zé)崮荛_發(fā),積極推進(jìn)中深層地?zé)崮芄┡评?/a>。

    2 0 2 4年7月3 1日,中共中央、國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加快經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的意見》, 明確指出大力發(fā)展非化石能源,因地制宜開發(fā)生物質(zhì)能、地?zé)?/a>能、海洋能等新能源。11月8日, 我國通過《能源法》,提出推進(jìn)風(fēng)能、太陽能開發(fā)利用,因地制宜發(fā)展地?zé)?/a>能等。

    當(dāng)前,我國地?zé)岙a(chǎn)業(yè)市場需求旺盛,技術(shù)研發(fā)不斷進(jìn)步,政策支持不斷強(qiáng)化,產(chǎn)業(yè)鏈逐步健全,地?zé)岙a(chǎn)業(yè)體系初步形成。生態(tài)環(huán)境部對外合作與交流中心政策研究部研究員張劍智認(rèn)為,盡管我國清潔能源技術(shù)在電力、工業(yè)、建筑、交通、鋼鐵、農(nóng)業(yè)等行業(yè)得到大力發(fā)展,但是清潔能源技術(shù)開發(fā)成本高,數(shù)字化水平、智能化水平、儲能技術(shù)、調(diào)峰技術(shù)還需要進(jìn)一步提高。由于美歐在氣候與清潔能源政策上具有不確定性和搖擺性,我國清潔能源企業(yè)和產(chǎn)品走出去面臨越來越大的挑戰(zhàn)。他建議完善綠色稅收、綠色信貸等激勵措施,加大清潔能源領(lǐng)域的資金投入力度,推進(jìn)綠色低碳清潔能源發(fā)電、儲能等關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā),推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用深度融合,進(jìn)一步鞏固太陽能、風(fēng)能、氫能、核能、地?zé)崮?/a>等清潔能源技術(shù)在國際上的領(lǐng)先優(yōu)勢。

    我國地?zé)?/a>產(chǎn)業(yè)發(fā)展條件十分有利。與會專家表示,在政策支持下,地?zé)?/a>產(chǎn)業(yè)發(fā)展將迎來更大市場空間,要加大技術(shù)創(chuàng)新力度,拓展應(yīng)用場景,推動智能化與數(shù)字化等先進(jìn)信息技術(shù)與地?zé)岙a(chǎn)業(yè)深度耦合,提升地?zé)崮?/a>的利用效率和服務(wù)水平,加快培育地?zé)岙a(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)、新場景、新模式。

    發(fā)展地下儲熱正當(dāng)時

    我國風(fēng)力、光伏發(fā)電快速發(fā)展,但面臨“棄風(fēng)棄光”挑戰(zhàn)?？缂竟?jié)儲能技術(shù),尤其是地?zé)醿δ?/a>成為解決方案,具有儲熱溫度高、能量密度大等優(yōu)勢。為提升地?zé)?a href="http://www.0417jobs.cn/t/儲能系統(tǒng).html" >儲能系統(tǒng)性能,需關(guān)注地?zé)醿δ?/a>關(guān)鍵技術(shù),如地?zé)?a href="http://www.0417jobs.cn/t/儲能.html" >儲能式供暖系統(tǒng)、熱儲強(qiáng)化調(diào)控及電熱耦合技術(shù)。

    太陽能和風(fēng)能具有間歇性、不穩(wěn)定、不可控等特點,以致我國風(fēng)光資源豐富的地區(qū)多受“棄風(fēng)棄光”困擾。尤其是“三北”地區(qū),風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅速,帶來了非常富裕的非連續(xù)電力資源,但“棄風(fēng)棄光”時有發(fā)生。全國新能源消納監(jiān)測預(yù)警中心數(shù)據(jù)顯示,2023年,我國新能源棄風(fēng)率達(dá)2.7%,棄風(fēng)率超過5%的地區(qū)有4個。2024年,棄風(fēng)、棄光率持續(xù)上升,1~6月,我國新能源棄風(fēng)率增至3.9%,其中棄風(fēng)率超過5%的地區(qū)增至8個。

    大比例可再生能源利用離不開跨季節(jié)儲能(夏季儲熱、冬季取熱),采儲結(jié)合的熱儲工程技術(shù)是經(jīng)濟(jì)性開采地?zé)?/a>能的工程技術(shù),可以將間歇性、不穩(wěn)定的風(fēng)能轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的地熱能進(jìn)行儲存, 儲層深度一般在500~2000米、儲熱溫度在70~1 50攝氏度。

    深部地?zé)?/a>儲能的技術(shù)優(yōu)勢主要表現(xiàn)為儲熱溫度高、能量密度大,儲熱效率更高、能力更強(qiáng)、 運行成本更低,對淺部地下水不會造成污染。中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員龐忠和指出,未來以可再生能源為主體的能源結(jié)構(gòu)離不開長時間大容量儲能技術(shù)。地熱儲能條件好、潛力大、基礎(chǔ)好,雄安新區(qū)的初步試驗表明,中深層碳酸鹽巖地?zé)?a href="http://www.0417jobs.cn/t/儲能技術(shù).html" >儲能技術(shù)可行、回收率高,綠色能源消納和經(jīng)濟(jì)效益均好,系統(tǒng)運行穩(wěn)定,可擴(kuò)大中深層地?zé)?/a>儲能技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模。

    什么是影響地?zé)?a href="http://www.0417jobs.cn/t/儲能系統(tǒng).html" >儲能系統(tǒng)性能的關(guān)鍵因素?如何提升和優(yōu)化地?zé)?a href="http://www.0417jobs.cn/t/儲能系統(tǒng).html" >儲能系統(tǒng)的回收率?如何建立地?zé)?a href="http://www.0417jobs.cn/t/儲能系統(tǒng).html" >儲能系統(tǒng)的綜合評價體系?龐忠和認(rèn)為這是要重點關(guān)注的地?zé)醿δ?/a>關(guān)鍵技術(shù)問題。地?zé)醿δ?/a>式供暖系統(tǒng)技術(shù),創(chuàng)新點在于以地熱能為基礎(chǔ)負(fù)荷,將過剩的風(fēng)電資源就地消納,在電、熱、 儲三個環(huán)節(jié)進(jìn)行有效配置與調(diào)控,實現(xiàn)供暖系統(tǒng)的穩(wěn)定運行;熱儲強(qiáng)化調(diào)控技術(shù),創(chuàng)新點在于利用水力壓裂或酸化壓裂等技術(shù),實現(xiàn)熱儲層的增強(qiáng)或改造,綜合利用地球物理、水文地質(zhì)和數(shù)學(xué)模型等手段,提高熱儲層儲熱效率,保障多能融合地熱儲能式供暖系統(tǒng)全生命周期穩(wěn)定運行;電熱耦合技術(shù),創(chuàng)新點在于基于“源網(wǎng)荷儲”協(xié)同優(yōu)化模型,探索風(fēng)電反調(diào)峰特性與冬季供暖需求的聯(lián)動機(jī)制,研發(fā)高效電熱轉(zhuǎn)換設(shè)備,實現(xiàn)風(fēng)電與熱力多維度耦合。

    油田地?zé)衢_發(fā)優(yōu)勢明顯

    地?zé)崮茏鳛橐环N穩(wěn)定可靠的可再生能源,與油氣行業(yè)關(guān)聯(lián)緊密。四川盆地地?zé)豳Y源豐富,開發(fā)潛力巨大,同時,廢棄油井與地?zé)豳Y源分布高度重疊。專家建議,利用優(yōu)質(zhì)廢棄油氣井開發(fā)地?zé)?/a>,并攻克相關(guān)技術(shù)難題,以優(yōu)化地?zé)醿δ芟到y(tǒng),提升能源利用效率。

    地?zé)崮懿皇芴鞖獾茸匀粭l件的影響,平均能源利用率高于太陽能和風(fēng)能,可用于供暖、發(fā)電等多個領(lǐng)域。在諸多可再生能源中,地?zé)崮艿?a href="http://www.0417jobs.cn/t/勘探開發(fā).html" >勘探開發(fā)與油氣行業(yè)關(guān)聯(lián)度最大。

    地?zé)豳Y源作為與石油共生于沉積盆地的資源,油田企業(yè)開發(fā)優(yōu)勢明顯:油田地?zé)醿α?/a>豐富, 且投資回收期短(3~5年);基礎(chǔ)設(shè)施極大降低了地?zé)衢_發(fā)成本,勘探、鉆井成本降幅在50%~65%, 鉆井成功率高;高產(chǎn)水井和廢棄油井是開發(fā)地?zé)?/a>的最佳候選井;擁有豐富的地質(zhì)、鉆井、測井、 地震、重磁等基礎(chǔ)資料,為地?zé)峥碧?/a>、評價、開發(fā)和利用提供了巨大便利。

    四川盆地地?zé)豳Y源量達(dá)到42.6萬億吉焦,折合標(biāo)準(zhǔn)煤14504億噸,資源豐度達(dá)到1.85億吉焦/平方公里,地?zé)豳Y源位居中國沉積盆地之首,開發(fā)潛力巨大。

    在四川盆地油氣勘探開發(fā)過程中產(chǎn)生了大量廢棄油井,其分布與地?zé)豳Y源分布高度重疊,可極大降低地?zé)衢_發(fā)鉆井成本;存在完備的地質(zhì)生產(chǎn)資料,可極大降低開發(fā)風(fēng)險;廢棄油井后期處置和維護(hù)要耗費大量人力、物力,改造后,開采地?zé)?/a>可有效延長廢棄油井的生命周期,實現(xiàn)“變廢為寶”,因此利用廢棄油井開發(fā)中低溫地?zé)?/a>能具備先天優(yōu)勢。

    基于長期的地?zé)豳Y源勘探及開發(fā)經(jīng)驗,成都理工大學(xué)地?zé)嵫芯?/a>中心研究員姜光政建議,選擇具有優(yōu)質(zhì)儲層的廢棄油氣井,建立廢棄油氣井數(shù)據(jù)庫;橫向?qū)Ρ葐尉卣鲄?shù),挑出條件較優(yōu)的廢棄油氣井;根據(jù)四川盆地及礦權(quán)范圍地?zé)豳Y源分布特征,優(yōu)選出最優(yōu)分級帶上的廢棄油氣井進(jìn)入數(shù)據(jù)庫。他認(rèn)為,地?zé)衢_發(fā)亟待攻克的技術(shù)主要包括油田水化學(xué)特征及結(jié)垢機(jī)理、油田地區(qū)地溫特征及聚熱機(jī)制、地?zé)醿?/a>地質(zhì)建模及可視化、高礦化度地?zé)崴?/a>高效換熱預(yù)處理及開發(fā)工藝、 碳酸鹽巖孔隙表征及滲流機(jī)理、油田結(jié)垢物微觀特征及除垢工藝、廢棄油氣井儲層改造關(guān)鍵技術(shù)及工藝等。

    創(chuàng)新引領(lǐng)淺層地?zé)崮?/a>學(xué)科發(fā)展

    淺層地?zé)崮?/a>在我國建筑供暖制冷及熱水供應(yīng)中具有顯著優(yōu)勢。華北平原等地自然條件優(yōu)越,淺層地?zé)崮荛_發(fā)潛力巨大。雄安新區(qū)作為地?zé)醿?yōu)勢城市,積極探索地?zé)岫嘣?/a>開發(fā)和梯級利用方式,建設(shè)地?zé)峁┡?/a>區(qū)域并實現(xiàn)“地?zé)?”清潔供熱系統(tǒng)運營。未來,應(yīng)持續(xù)探索淺層地?zé)?/a>能地質(zhì)學(xué)理論及方法,開展高效轉(zhuǎn)化及應(yīng)用研究,并深化地質(zhì)環(huán)境影響研究,助力“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)。在可再生能源中,地?zé)崮茉谖覈?a href="http://www.0417jobs.cn/t/建筑.html" >建筑物供暖制冷及生活熱水提供方面具有得天獨厚的優(yōu)勢, 特別是淺層地?zé)?/a>能,分布面積廣、開采難度小、熱泵技術(shù)成熟,可以有效降低我國建筑能耗與碳排放。

    我國農(nóng)村地區(qū)供熱約占全國供熱面積的1/3,是推廣清潔供熱的薄弱環(huán)節(jié),農(nóng)村燃煤替代刻不容緩,淺層地?zé)崮芨咝Ю冒l(fā)展空間巨大。淺層地?zé)崮苁侵柑N藏在地表以下一定深度(一般小于200米)范圍內(nèi)巖土體、地下水和地表水中,在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下,具有開發(fā)利用價值的熱能,溫度一般低于25攝氏度。

    華北平原屬暖溫帶大陸季風(fēng)氣候,夏季需要制冷、冬季需要供暖,同時又具有良好的地?zé)岬刭|(zhì)和水文地質(zhì)條件,淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用具有得天獨厚的自然條件。同時,河北省平原地區(qū)能源匱乏,為了加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展,開發(fā)利用淺層地?zé)崮?/a>勢在必行。

    河北省淺層地?zé)崮荛_發(fā)始于2001年,淺層咸水式地源熱泵技術(shù)利用工程主要集中在農(nóng)村, 分散式夏季制冷,開發(fā)利用方式為“水空調(diào)”和“水簾”兩種方式。地埋管式地源熱泵工程大部分位于城市和縣城城區(qū),主要用于機(jī)關(guān)、學(xué)校、商場、酒店、住宅、醫(yī)院等公共建筑。

    2 0 2 2年2月,河北省印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)全省地?zé)崮荛_發(fā)利用的實施意見》,提出積極推進(jìn)淺層地?zé)崮芾?/a>結(jié)合供暖(制冷)需求,因地制宜推進(jìn)淺層地?zé)崮芾?/a>,建設(shè)淺層地?zé)崮芗?/a>化利用示范區(qū)。

    結(jié)合河北淺層地?zé)崮荛_發(fā)的實際,河北省地?zé)豳Y源開發(fā)研究所研究員趙紅亞認(rèn)為,應(yīng)加強(qiáng)淺層地?zé)崮?/a>區(qū)域地質(zhì)勘查工作,提高勘查精度;對現(xiàn)有的淺層地?zé)崮芾?/a>工程進(jìn)行長期監(jiān)測,研究其運行效果、能效比及運行過程中對地質(zhì)環(huán)境的影響,優(yōu)化工程設(shè)計參數(shù);建立示范工程,調(diào)動建設(shè)單位開發(fā)利用淺層地?zé)?/a>能的積極性,積極建設(shè)并申報可再生能源示范工程。

    雄安是世界上少有的地?zé)醿?yōu)勢城市,埋藏淺、溫度高、水質(zhì)好、易回灌,地?zé)崽?/a>總面積1256 平方公里,總儲存量377億立方米,可開采量4億立方米?！?a href="http://www.0417jobs.cn/t/河北.html" >河北雄安新區(qū)總體規(guī)劃(201 8~2035 年)》提出“推進(jìn)本地可再生能源利用”,要求科學(xué)合理利用地?zé)崮?探索建立地?zé)峁┡?/a>、制冷等多元化開發(fā)和梯級利用方式。7年多來,雄安新區(qū)建設(shè)完成中深層、淺層地?zé)?/a>和地下水自動化動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),開展了17個地塊、總面積440平方公里的地?zé)峥辈?/a>,擁有了13個地?zé)岵傻V權(quán),中試基地3萬平方米利用淺層地?zé)崮艿膹S房投入使用,新建片區(qū)800萬平方米的地?zé)峁┡?/a>區(qū)域?qū)崿F(xiàn) “地?zé)?”清潔供熱系統(tǒng)運營。同時,雄安新區(qū)不斷探索“油退熱進(jìn)”工業(yè)化地?zé)衢_采模式,積極申報國家地?zé)岣哔|(zhì)量發(fā)展示范區(qū),為未來之城建設(shè)持續(xù)賦能。

    自然資源部淺層地?zé)崮?a href="http://www.0417jobs.cn/t/重點實驗室.html" >重點實驗室科技辦負(fù)責(zé)人李翔說,面向國家新能源與可再生能源發(fā)展、科技發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)和重大需求,凸顯綠色發(fā)展理念,開展戰(zhàn)略性、前沿性的淺層地?zé)崮軕?yīng)用基礎(chǔ)研究和淺層地?zé)崮芾?/a>關(guān)鍵環(huán)節(jié)技術(shù)攻關(guān),以創(chuàng)新為引領(lǐng),推動淺層地?zé)崮軐W(xué)科發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步,建設(shè)高水平科技人才高地,助力自然資源管理和“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)。

    李翔建議持續(xù)探索淺層地?zé)崮艿刭|(zhì)學(xué)理論及方法。從地埋管換熱特性、土壤儲能熱濕遷移規(guī)律、地下水循環(huán)及中深部構(gòu)造等對淺層地溫場影響等方面研究淺層地?zé)崮艹梢驒C(jī)理,開展淺層地?zé)崮芸碧?/a>評價方法體系研究;多維度開展淺層地?zé)崮芨咝мD(zhuǎn)化及應(yīng)用研究,開展不同巖層的儲熱性能及巖土體換熱試驗,提升寒區(qū)淺層和中深層換熱系統(tǒng)換熱能力,明確地下水滲流對溫度場分布、地埋管換熱特性的影響,推進(jìn)地埋管換熱系統(tǒng)研究及測評方法研究,開展淺層地?zé)崮芾?/a>系統(tǒng)仿真和優(yōu)化設(shè)計等;繼續(xù)深化淺層地?zé)崮芾?/a>地質(zhì)環(huán)境影響研究,應(yīng)用光纖測溫技術(shù),開展物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測預(yù)警,減少井群復(fù)雜熱交互作用影響,核算全流程碳排放等。