作者：田瑞穎 來(lái)源：中國科學(xué)報 發(fā)布時(shí)間：2021/3/22

　　“隨著(zhù)國家對深層地熱能的重視度越來(lái)越高，未來(lái)地熱能有望從原來(lái)的‘后衛’轉為‘中鋒’或‘前鋒’。”中國科學(xué)院地熱資源研究中心主任龐忠和近日在接受《中國科學(xué)報》采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)。

　　此前，美國佛羅里達理工大學(xué)等高校的科研人員在《歐洲物理雜志》發(fā)布論文稱(chēng)，通過(guò)淺井獲得的地熱效能會(huì )隨著(zhù)時(shí)間推移逐漸降低，可能在幾十年內失效，如果技術(shù)和資金允許，應考慮更深的鉆探。

　　不過(guò)，龐忠和指出，在高溫地熱發(fā)電和深層地熱能開(kāi)發(fā)利用技術(shù)方面，歐美等發(fā)達國家已經(jīng)研究了近50年，而我國剛剛起步，與國外尚存差距。

　　“要想迎頭趕上，一方面必須加強基礎研究，另一方面還要讓基礎研究為產(chǎn)業(yè)服務(wù)。”龐忠和說(shuō)。

　　地球“充電/熱寶” 

　　面對“2030年前碳達峰，2060年前實(shí)現碳中和”的奮斗目標，地熱能作為清潔非碳基可再生能源迎來(lái)空前的發(fā)展機遇。近日出臺的《國務(wù)院關(guān)于加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系的指導意見(jiàn)》明確指出，要因地制宜發(fā)展地熱能，加快大容量?jì)δ芗夹g(shù)研發(fā)推廣。

　　為進(jìn)一步推動(dòng)我國地熱地質(zhì)學(xué)和深層地熱能的發(fā)展，3月19日，國家自然科學(xué)基金委員會(huì )“地熱地質(zhì)學(xué)與深層地熱能”方向戰略研究項目聯(lián)合啟動(dòng)會(huì )在中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所召開(kāi)，會(huì )議由中國科學(xué)院院士汪集暘主持，多位專(zhuān)家共同“把脈”我國地熱能的高效利用和可持續發(fā)展。

　　作為“深層地熱能的地球科學(xué)問(wèn)題研究”項目負責人，龐忠和指出，地下“儲能”是地熱能未來(lái)發(fā)展的重要方向之一，通過(guò)將各種余熱回灌至地下空間存儲，可有效發(fā)揮地熱能作為連續穩定基礎負荷的作用。“好比是將原來(lái)的一次性電池改為可充電循環(huán)電池，解決能源的規模化長(cháng)期存儲問(wèn)題”。

　　中國地質(zhì)大學(xué)（北京）教授李克文直言：“僅依靠現在的風(fēng)能太陽(yáng)能等作為清潔能源，我國很難在規定時(shí)間內實(shí)現碳中和，必須大力開(kāi)發(fā)和利用地熱能。”

　　實(shí)際上，早在2018年李克文團隊就提出了“零碳中國”的構想，還為此研究了實(shí)現“零碳中國”的可行性和技術(shù)路線(xiàn)，并在熱伏發(fā)電等技術(shù)的基礎上開(kāi)始了零碳建筑的有關(guān)研究，獲得了相關(guān)的國家發(fā)明專(zhuān)利授權。

　　國務(wù)院新聞辦公室發(fā)布的《新時(shí)代的中國能源發(fā)展》白皮書(shū)指出，目前我國地熱產(chǎn)業(yè)在熱利用總量上已位居世界第一，截至2019年底，我國淺層和中深層地熱能供暖建筑面積超過(guò)11億平方米。“人均1平方米的地熱供暖面積還是太少了，未來(lái)仍有巨大的發(fā)展空間。”龐忠和表示。

位于四川省金沙江斷裂帶上的熱坑地熱田 龐忠和供圖 

　　開(kāi)展前瞻性研究 

　　2017年，國家發(fā)展改革委、國土資源部及國家能源局共同編制的《地熱能開(kāi)發(fā)利用“十三五”規劃》正式發(fā)布，我國地熱產(chǎn)業(yè)迎來(lái)“第二個(gè)春天”，逐步走上高質(zhì)量發(fā)展之路。

　　“對于地熱能開(kāi)發(fā)利用，不僅要突破當下的技術(shù)瓶頸，更要從現在開(kāi)始探討未來(lái)可能被‘卡脖子’的技術(shù)。”李克文告訴記者。

　　龐忠和表示，實(shí)現地熱的彎道超車(chē)不能開(kāi)展重復簡(jiǎn)單的研究，必須找出世界前沿性問(wèn)題，找出當前我國地熱的重大需求和瓶頸問(wèn)題。此外，還要利用好現有研究能力，認清我國地熱研究隊伍、平臺、研究積累等實(shí)際情況。

　　為此，他建議要進(jìn)一步加強青藏高原及周邊地熱資源研究，梳理地熱開(kāi)采的關(guān)鍵地學(xué)問(wèn)題，破解深部地熱能開(kāi)發(fā)利用“卡脖子”技術(shù)難題，揭示新生代重大構造—熱事件對深層地熱能的影響，開(kāi)展深層地下高溫儲能系統的關(guān)鍵問(wèn)題研究等。

　　“深層地熱開(kāi)采的誘發(fā)地震研究是國際研究熱點(diǎn)，雖然我國在這方面已有一定積累，但還需針對復雜地熱巖體動(dòng)力破壞規律與破壞準則、多場(chǎng)耦合條件下斷裂活化與擴展規律、誘發(fā)地震的多場(chǎng)耦合擾動(dòng)過(guò)程與主控因素等關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題進(jìn)行梳理，并結合國家戰略需求制定2025年深部地熱中的誘發(fā)地震研究方向框架。”龐忠和指出。

　　“中國西南地區高溫水熱型地熱資源研究與開(kāi)發(fā)利用的發(fā)展戰略”項目負責人、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）教授郭清海表示，水熱型地熱資源是目前人類(lèi)主要開(kāi)發(fā)利用的對象，國際上大型地熱電站的建設均首選高溫水熱型地熱區，截至2018年10月，全球地熱發(fā)電總量達14369MW，絕大部分來(lái)自于高溫水熱系統的貢獻。

　　在他看來(lái)，高溫水熱型地熱資源比中、低溫水熱型地熱資源在理論研究和開(kāi)發(fā)利用方面更具價(jià)值和采能效率。此外，在當前經(jīng)濟技術(shù)條件下，高溫水熱型地熱資源比干熱巖型地熱資源的開(kāi)發(fā)和利用更具普遍性和可行性。

　　郭清海指出，我國水熱型地熱資源分布不均勻，尤其是高溫水熱型地熱資源主要分布于西南部的藏南、滇西、川西一帶以及東南部的臺灣。

　　“要查明高溫水熱型地熱資源的分布規律，高溫水熱系統的形成機制研究是關(guān)鍵所在。此外，還要查明我國西南地區高溫水熱系統已完成調查和研究工作的薄弱環(huán)節，理清其勘查和開(kāi)發(fā)利用技術(shù)的發(fā)展瓶頸。”郭清海強調說(shuō)。

　　亟需加強政策扶持 

　　近年來(lái)，我國在地熱能技術(shù)研發(fā)上的投入逐漸增加，但制約地熱能發(fā)展的因素仍然存在，其中高成本是讓眾多投資商望而卻步的重要原因。

　　一塊銀色的薄板，只要將手放在上面即可產(chǎn)生電流，記者體驗了李克文團隊最新研發(fā)的熱伏發(fā)電成果。“只要有溫差，就能將熱能轉化為電能。”李克文說(shuō)。

　　多年來(lái)，李克文團隊一直關(guān)注地熱能研究與產(chǎn)業(yè)的對接，他坦言，“高成本的高溫鉆井仍然是地熱能開(kāi)發(fā)利用的重要制約因素，政府應該加大補貼等支持力度，同時(shí)在制定相關(guān)政策時(shí)關(guān)注技術(shù)的延展性，過(guò)細過(guò)嚴都不利于新技術(shù)的發(fā)展。”

　　“我國地熱研究人才十分短缺，應該盡快完善從本科、碩士生到博士生系統性的地熱能教學(xué)體系。為此，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）經(jīng)教育部批準，新成立了與地熱有關(guān)的本科生專(zhuān)業(yè)。當然，也要避免盲目跟風(fēng)開(kāi)設地熱學(xué)科專(zhuān)業(yè)。此外，國家和社會(huì )還應該營(yíng)造正確的輿論氛圍，提高年輕人的薪資待遇，引導更多的年輕人走進(jìn)地熱等制造業(yè)。”李克文表示。

　　對于“十四五”時(shí)期如何更好推動(dòng)地熱能高效開(kāi)發(fā)利用，汪集暘和龐忠和從體制和政策方面提出了5點(diǎn)建議，一是把“政策供暖線(xiàn)”邊界由黃河為界調整到以長(cháng)江為界；二是推廣“特許經(jīng)營(yíng)權”等有效的市場(chǎng)準入模式，基于開(kāi)放提高產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量；三是為地熱發(fā)電提供電價(jià)補貼，改變我國地熱發(fā)電的落后局面；四是基于地熱能的可再生能源本質(zhì)屬性，落實(shí)免稅政策；五是改革地熱礦權管理機制，形成適合地熱流體礦產(chǎn)的新機制。

　　此外，他們還指出“十四五”要面向未來(lái)支持新的研究方向，壯大地熱能戰略科技力量。重點(diǎn)支持地下“儲能”等“前置”技術(shù)研發(fā)，發(fā)展優(yōu)勢互補的綜合能源系統。“前鋒”與“后衛”呼應，形成倍增效應和全天候保障能力。