文｜石油Link
在20世紀(jì)70年代，“中國(guó)地質(zhì)之父”李四光，曾經(jīng)對(duì)一種非化石類地質(zhì)能源——地?zé)崮埽o予高度期望。
“地下是一個(gè)大熱庫(kù)，是人類開(kāi)辟自然能源的一個(gè)新來(lái)源。就像人類發(fā)現(xiàn)煤炭、石油可以燃燒一樣重要?！?/p>
而到時(shí)隔近半個(gè)世紀(jì)之后的今天，在李四光看來(lái)可同煤炭石油相提并論的地?zé)崮?，迎?lái)了新的契機(jī)。
01、比石油煤炭還多的地?zé)崮?/h4>
讓我們先將視野瞄向雄安新區(qū)，一個(gè)看起來(lái)和能源沒(méi)有多大關(guān)系的地方。
這片土地，正成為能源巨頭中國(guó)石化發(fā)展的增長(zhǎng)極。而為中國(guó)石化帶來(lái)增長(zhǎng)的，不是油氣能源，而是這里豐富的地?zé)崮堋?/p>
由中國(guó)石化旗下新星公司開(kāi)發(fā)的地?zé)崮?，已成為雄安?dāng)?shù)鼐用窈推髽I(yè)使用的主要能源之一。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，地?zé)崮芫褪锹翊嬗诘叵碌臒崮?。一般認(rèn)為，這些熱能主要來(lái)自地球內(nèi)部的高溫巖漿和放射性物質(zhì)衰變，還有一小部分來(lái)自太陽(yáng)照射。
提到地?zé)崮?，可能還有很多人鮮有耳聞。但提到溫泉，相信沒(méi)有人會(huì)感到陌生。溫泉的熱量來(lái)源，實(shí)際就是地?zé)崮堋?/p>
在中國(guó)，人類利用溫泉地?zé)岬臍v史，可以追溯到數(shù)千年前?！按汉n浴華清池，溫泉水滑洗凝脂?！卑拙右椎摹堕L(zhǎng)恨歌》中對(duì)楊貴妃沐浴溫泉的描寫，更是成為了千古名句。
溫泉在我國(guó)分布極為廣泛，除了楊貴妃沐浴的陜西華清池溫泉，吉林長(zhǎng)白山溫泉、安徽黃山溫泉、廣東流溪河溫泉、北京小湯山溫泉、青藏高原地區(qū)的溫泉群等等，也被廣為熟知。
不過(guò)這些溫泉攜帶出的能量，可以說(shuō)僅是地?zé)崮艿谋揭唤?。這種能源的豐富度，超乎一般人的想象。
科學(xué)研究表明，地球內(nèi)部其實(shí)是一個(gè)巨大的熱球，地心區(qū)域的溫度可超過(guò)6000℃，既便在地表以下幾千米的深度中，很多地區(qū)的巖石和地下水溫度也可達(dá)到上百攝氏度，蘊(yùn)藏著豐富的能量。
有研究測(cè)算，地球內(nèi)部的總熱能量，約為全球已探明剩余可采煤炭?jī)?chǔ)量的4億倍。按照人類現(xiàn)有能源消費(fèi)水平算，地?zé)釒缀蹩杀凰阕饕环N無(wú)限能源。即便是靠近地球表面的一小部分地?zé)崮艿靡岳?，也足以滿足當(dāng)今人類的能源需求。
據(jù)國(guó)土資源部2015年發(fā)布的調(diào)查結(jié)果，僅中國(guó)336個(gè)地級(jí)以上城市的淺層地?zé)崮?，也就是地下深度小?00米范圍內(nèi)的巖石、泥土和地下水蘊(yùn)藏的熱能，年可采資源量就相當(dāng)于7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤（中國(guó)年煤炭消費(fèi)量的1/5）。
再往深了走，地?zé)崮苜Y源量則更加可觀。
其中，中深層大陸水熱型地?zé)崮?，也就是蘊(yùn)藏在深度200~3000米地下水中的熱能，年可采資源量相當(dāng)于18.65億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
我國(guó)大陸埋深3000~10000米的干熱巖，也就是水含量較少的高溫巖石，蘊(yùn)藏的地?zé)崮芨沁_(dá)到2.52×10^25焦耳，如果換算成石油當(dāng)量，相當(dāng)于20萬(wàn)個(gè)大慶油田的探明地質(zhì)儲(chǔ)量。
由于地?zé)崮艿馁Y源量巨大，加之其利用過(guò)程清潔環(huán)保無(wú)污染物排放，因此被不少人視為繼石油和煤炭之后，最有開(kāi)發(fā)價(jià)值的地質(zhì)能源。
02、被遺忘的地?zé)岽髸?huì)戰(zhàn)
說(shuō)起我國(guó)20世紀(jì)中后期的石油大會(huì)戰(zhàn)，人們至今記憶猶新。不過(guò)如今很少有人知道，在彼時(shí)，中國(guó)還曾開(kāi)展過(guò)地?zé)岽髸?huì)戰(zhàn)。
在取得了大慶、勝利等油田大發(fā)現(xiàn)后，我國(guó)的地質(zhì)工作者并沒(méi)有將目光局限于石油，而是日漸加大了對(duì)地?zé)崮艿年P(guān)注。
在他們的積極推動(dòng)下，中國(guó)開(kāi)啟了對(duì)地?zé)崮艿氖状未笠?guī)模探索，在天津、北京、廣東、江西、河北、西藏等地，相繼開(kāi)展了地?zé)峥碧秸{(diào)查和利用項(xiàng)目。
“要在天津搞一次地?zé)釙?huì)戰(zhàn)，把天津地?zé)峥辈殚_(kāi)發(fā)作為一個(gè)試點(diǎn)和樣板……在天津打開(kāi)一個(gè)缺口，不僅是天津的大事，也是全國(guó)的大事?！痹诋?dāng)時(shí)的地質(zhì)部部長(zhǎng)李四光看來(lái)，地?zé)崮苁侵档帽粡V泛推廣利用的能源。
這一時(shí)期的地?zé)岽髸?huì)戰(zhàn)也頗有成就。1970年，我國(guó)在廣東豐順建立了第一座地?zé)岚l(fā)電站。隨后，江西宜春、河北懷來(lái)、湖南寧鄉(xiāng)等地都建起了地?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目。
其中，1977年投產(chǎn)的西藏羊八井高溫地?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目，在能源界引發(fā)了不小的轟動(dòng)。羊八井井口噴出的地?zé)崴?，溫度最高可達(dá)172度。該地?zé)岚l(fā)電項(xiàng)目的發(fā)電量，一度占到拉薩供電量的近一半，直到今天仍在運(yùn)行發(fā)電。在20世紀(jì)八十年代，這一地?zé)犴?xiàng)目相關(guān)技術(shù)還獲得了中國(guó)科技界極具影響力的獎(jiǎng)項(xiàng)——國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
不過(guò)在后續(xù)，由于種種挑戰(zhàn)的存在，這場(chǎng)地?zé)岽髸?huì)戰(zhàn)并沒(méi)有像石油大會(huì)戰(zhàn)那樣轟轟烈烈。
雖然地?zé)崮艿馁Y源量很大，但憑借當(dāng)時(shí)的技術(shù)，能動(dòng)用的資源量并不多。
從理論上說(shuō)，在地球上的任何地區(qū)，只要鉆井深度夠深，都能夠獲取豐富的地?zé)帷５诂F(xiàn)實(shí)中，由于鉆井成本太高，并不是所有地區(qū)都能開(kāi)采地?zé)帷?/p>
即便在今天，鉆一口深1000米深的常規(guī)井，也要花費(fèi)幾百甚至上千萬(wàn)元。而要獲得有開(kāi)發(fā)價(jià)值的地?zé)豳Y源，很多地區(qū)可能需要鉆上6、7千米，甚至上萬(wàn)米的井。而地?zé)徙@井往往需要用到昂貴的高溫鉆井技術(shù)，這是一個(gè)高得令人無(wú)法承受的成本。
從地質(zhì)條件上看，具有經(jīng)濟(jì)開(kāi)采性的地?zé)崮?，主要是淺層高溫地?zé)豳Y源。從地域上看，最佳資源主要分布在我國(guó)境內(nèi)的西藏、滇西、川西、還有東南海域地區(qū)。
這些地區(qū)位于板塊邊界附近，地下巖漿距離地表近，即使在很淺的地下，也存在極高溫度。不過(guò)我國(guó)地?zé)豳Y源最優(yōu)的青藏高原地區(qū)，遠(yuǎn)離我國(guó)人口集中的東部，雖然可發(fā)展地?zé)岚l(fā)電，但電力的傳輸又成為了難題。
除了板塊邊界地帶的地?zé)崮?，一些沉積盆地中也能形成地?zé)嵊欣麕?。例如在我?guó)河北、東北、陜西地區(qū)的各種溫泉旅游圣地，就屬于這樣的類型。不過(guò)在這些地區(qū)的地?zé)岽斡诎鍓K邊界的地?zé)?，用于發(fā)電的可能性低。
另外，按照傳統(tǒng)技術(shù)，地?zé)岬拈_(kāi)采主要通過(guò)地下水取熱。對(duì)于資源更加豐富的干熱巖，由于沒(méi)有地下水，如何取熱更是一個(gè)世界性難題。
總之，過(guò)去幾十年中，地?zé)崮艿陌l(fā)展十分緩慢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前還在運(yùn)營(yíng)的地?zé)岚l(fā)電設(shè)施僅有20兆瓦左右，還不如一個(gè)中小型火電廠發(fā)電能力大。
時(shí)至今日，雖然地?zé)岽髸?huì)戰(zhàn)已成往事，但地?zé)崮懿](méi)有被遺忘。
一個(gè)新的起點(diǎn)，正在向地?zé)崮芸拷?/p>
03、新的契機(jī)
時(shí)間來(lái)到2023年，此時(shí)距離上一次地?zé)岽髸?huì)戰(zhàn)，已時(shí)隔近半個(gè)世紀(jì)。
這一年，中國(guó)能源行業(yè)發(fā)生了一件大事：中國(guó)可再生能源的裝機(jī)量達(dá)到13億千瓦，在歷史上首次超過(guò)了煤電。
隨著當(dāng)代社會(huì)對(duì)清潔能源需求的提升，我國(guó)碳中和目標(biāo)的確立，以及油氣安全問(wèn)題的凸顯，非化石能源開(kāi)始高歌猛進(jìn)。特別是光伏和風(fēng)電的發(fā)展，呈現(xiàn)出了在過(guò)去不敢想象的速度。
在歷史上，中國(guó)地?zé)岬难b機(jī)量曾一度高于光伏和風(fēng)電。在能源轉(zhuǎn)型的大趨勢(shì)之下，地?zé)崮艿南Ｍ苍俅稳计稹?/p>
相對(duì)光伏、水電等新能源，地?zé)崮芤泊嬖谄洫?dú)特優(yōu)勢(shì)——穩(wěn)定。據(jù)統(tǒng)計(jì)，地?zé)崮馨l(fā)電裝置每年的可發(fā)電時(shí)間能達(dá)到8000小時(shí)以上，約是光伏的6倍，風(fēng)電的3.5倍，水電的2.5倍。因此，加大地?zé)崮茉诎l(fā)電中的占比，將有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定。
在我國(guó)近幾年的能源規(guī)劃中，已明確了要加大對(duì)地?zé)崮艿睦谩?/p>
2021年，國(guó)家能源局等八部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用的若干意見(jiàn)》，提出到2025年，地?zé)崮芄┡?制冷面積比2020年增加50%；到2035年，地?zé)崮芄┡?制冷面積及地?zé)崮馨l(fā)電裝機(jī)容量比2025年翻一番。
2022年發(fā)布的《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》中進(jìn)一步提到，要積極推進(jìn)地?zé)崮芄嶂评?，在具備高溫地?zé)豳Y源條件的地區(qū)有序開(kāi)展地?zé)崮馨l(fā)電示范。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的河北、河南、山西、山東、四川、貴州等地區(qū)，都對(duì)地?zé)崮馨l(fā)展做了十四五規(guī)劃。
與此同時(shí)，地?zé)崮艿陌l(fā)展也并非完全停滯。雖然在過(guò)去幾十年中發(fā)展并不算快，但仍舊在持續(xù)進(jìn)步，蓄勢(shì)待發(fā)。
我國(guó)最大的地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)企業(yè)——中國(guó)石化新星公司，在本世紀(jì)初就已開(kāi)始探索地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)，并在陜西、河北、河南、山東等地區(qū)打造了規(guī)?；牡?zé)峁┡?xiàng)目，截至目前累計(jì)建成地?zé)峁┡芰?500萬(wàn)平方米，惠及百萬(wàn)余戶家庭，為地?zé)崮艿耐茝V打造了樣板。
地?zé)崮茉诒本┒瑠W會(huì)、大興機(jī)場(chǎng)、上海世博園等場(chǎng)景中的成功應(yīng)用，也讓更多人看到了其推廣的可能性。
與此同時(shí)，一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)步和新技術(shù)的出現(xiàn)，也拓寬了地?zé)崮艿目蓜?dòng)用范圍。例如在鉆井工藝方面，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)9000米以上深度的鉆井，并且相關(guān)工藝能承受200℃以上的高溫，這無(wú)疑為深層地?zé)岬拈_(kāi)發(fā)打開(kāi)了新空間。
放眼全球，全球不少能源巨頭都開(kāi)始加大對(duì)地?zé)岬耐度?。除了此前提到的中?guó)石化，中國(guó)石油、中國(guó)核電、雪佛龍、BP等能源公司，近年來(lái)都有開(kāi)啟對(duì)地?zé)岬奶剿?；斯倫貝謝、哈利伯頓等大型油服公司，也將地?zé)崃腥肓似錁I(yè)務(wù)拓展方向。
另外，美國(guó)、印尼、土耳其、冰島等國(guó)對(duì)地?zé)崮馨l(fā)電的規(guī)模化開(kāi)展，展現(xiàn)出了地?zé)崮茉鲩L(zhǎng)的潛力。截至2022年，全球地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)量1.6萬(wàn)兆瓦，中國(guó)作為地?zé)豳Y源大國(guó)，但占比還不到1%。
雖然差距很大，但縱觀中國(guó)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，差距的背后往往蘊(yùn)藏著契機(jī)。
04、無(wú)限想象
契機(jī)之下，地?zé)崮軗碛辛诵碌南胂蟆?/p>
此刻，在云南大理，一次令人期待的探索就正在進(jìn)行中。大理，眾人印象中有風(fēng)的地方。其實(shí)這里不只有風(fēng)，還有熱，資源非?？捎^的地?zé)帷?/p>
居住在大理洱源、彌渡一帶的居民，世世代代與溫泉相依。人們利用涌出地表的溫泉沐浴、洗衣甚至烹飪食物，生活宜人。
而這片土地，也在因地?zé)嵊瓉?lái)新的歷史進(jìn)程。目前，科研人員已在這里開(kāi)展了以發(fā)電為目的中高溫地?zé)崮苜Y源勘查。根據(jù)計(jì)劃，大理將基于此探索打造地?zé)崮艿陌l(fā)電及梯級(jí)利用綜合示范項(xiàng)目。
梯級(jí)利用指對(duì)地?zé)岚l(fā)電產(chǎn)生的余熱水進(jìn)一步進(jìn)行利用。余熱水可進(jìn)一步用于溫泉療養(yǎng)、農(nóng)業(yè)種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖、食品加工等。采用梯級(jí)利用的方式，能有效提高地?zé)崮芾眯剩g接降低成本。如果這一示范項(xiàng)目成功，將為我國(guó)地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)開(kāi)拓出新的路徑。
當(dāng)然不可否認(rèn)，即便在今天，地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)的挑戰(zhàn)仍然是巨大的。如何利用好地?zé)?？探索仍在繼續(xù)。
除了梯級(jí)利用這種新形式，人們還在不斷賦予地?zé)崮芨嘞胂蟆?/p>
例如在一些枯竭的油田，利用廢棄的油氣井作為地?zé)峋?，去開(kāi)采中深層的地?zé)崮埽瑢?shí)現(xiàn)廢物利用。
再有利用超臨界CO2取代水作為換熱介質(zhì)，去提取地?zé)崮馨l(fā)電。如此，在開(kāi)發(fā)地?zé)崮艿耐瑫r(shí)，還能實(shí)現(xiàn)CO2的利用和地質(zhì)封存，實(shí)現(xiàn)地?zé)崮芎虲CUS技術(shù)的協(xié)同發(fā)展。
還有人想到將地?zé)嶙鳛橐环N儲(chǔ)能方式，利用其儲(chǔ)存風(fēng)電和太陽(yáng)能。在地下，地?zé)崮艽鎯?chǔ)的區(qū)域，其實(shí)也如同一個(gè)巨大的保溫瓶。一種設(shè)想是，將光伏和風(fēng)電收集到的能量轉(zhuǎn)換成熱能儲(chǔ)存到地下“保溫瓶”中，待需要時(shí)再將熱能取出使用，以應(yīng)對(duì)其發(fā)電間歇性的問(wèn)題。
對(duì)地?zé)醽?lái)說(shuō)，未來(lái)將不止于這些探索。隨著全球能源轉(zhuǎn)型的推進(jìn)，它還有更多的可能。尤其在可再生能源迅速發(fā)展的中國(guó)，地?zé)崮艿奈磥?lái)更令人期待。
2023年9月15~17日，中國(guó)也將迎來(lái)一場(chǎng)地?zé)峤绲氖?huì)——第七屆世界地?zé)岽髸?huì)。世界地?zé)岽髸?huì)被譽(yù)為地?zé)峤绲摹皧W林匹克”，來(lái)自各國(guó)政、產(chǎn)、學(xué)、研界人士共聚北京，聚焦地?zé)嵝袠I(yè)相關(guān)政策支持、前沿技術(shù)、商業(yè)合作等話題，攜手探索全球地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展。
值得關(guān)注的是，這也是中國(guó)首次承辦這一地?zé)峤纭皧W林匹克”，足見(jiàn)全球?qū)χ袊?guó)地?zé)崮墚a(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)注。
地?zé)釋槭澜鐜?lái)怎樣的驚喜？中國(guó)又會(huì)迎來(lái)新一輪地?zé)岽髸?huì)戰(zhàn)嗎？
在無(wú)限想象之下，我們且拭目以待。