"碳中和"風(fēng)口下，地熱發(fā)展需要冷思考

近日，接受《中國地熱》記者采訪(fǎng)的多位業(yè)內人士表示，我國地熱能已由過(guò)去的‘微不足道’變?yōu)楝F如今的‘舉足輕重’，而伴隨著(zhù)“碳達峰碳中和”進(jìn)程的推進(jìn)，以地熱能為代表的可再生能源已逐漸走到舞臺中央。

破立之間，挑戰與機遇并存。地熱能產(chǎn)業(yè)迎來(lái)新一輪發(fā)展機遇期，我們應當有一些“冷思考”。中國能源研究會(huì )地熱專(zhuān)業(yè)委員會(huì )專(zhuān)家委員會(huì )主任鄭克棪在2021年4月《中國地熱》雜志上發(fā)表了一篇題為《改革創(chuàng )新 積極備戰 共贏(yíng)中國地熱美好前景》的文章。該文章開(kāi)篇指出，地熱能同其他可再生能相比，雖然重視程度還不夠，但要想實(shí)現碳達峰碳中和的目標，地熱能不可或缺。

展望未來(lái)，中國地熱發(fā)展前景無(wú)限美好，但美好的前景不會(huì )送上門(mén)，總結過(guò)去才能明白當下。文章圍繞“地熱改革”和“地熱創(chuàng )新”兩大維度，做了思考和總結。

改革創(chuàng )新 積極備戰 共贏(yíng)中國地熱美好前景

為實(shí)現我國2030碳達峰和2060碳中和的宏偉目標，又正值“十四五”規劃開(kāi)局之年，全國地熱人都十分關(guān)心我國地熱行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢和前景，而且2023年世界地熱大會(huì )要在中國舉行，現也在等待著(zhù)中國地熱的佳音。

1.前景肯定可以美好

碳達峰和碳中和的目標要把碳降下來(lái)，只能靠可再生能源，別無(wú)它法。但是，大多數可再生能源的間歇性和波動(dòng)性限制了其擔當主流的能力。雖然地熱能現在被重視還不夠，但要想實(shí)現30/60目標沒(méi)有地熱能是不成的。

圖1 各種可再生能源的利用系數比較

為了解決太陽(yáng)能和風(fēng)能的間歇性和波動(dòng)性，儲能產(chǎn)業(yè)近年來(lái)大發(fā)展，但是路途遙遠，問(wèn)題并非容易解決。4月16日北京南四環(huán)(首都核心區邊界)發(fā)生儲能電站施工調試中火災和爆炸，15個(gè)消防站、47輛消防車(chē)、235名指戰員到場(chǎng)，經(jīng)11小時(shí)23分鐘才將明火撲滅。

碳達峰和碳中和最終要依靠地熱能發(fā)電，才能保障電網(wǎng)的穩定性。丹麥、挪威在世界地熱界從來(lái)排不上號，但為了碳達峰和碳中和已經(jīng)制訂了開(kāi)發(fā)地熱的規劃。所以，中國地熱到時(shí)候終究要被請上來(lái)，中國地熱的前景肯定可以美好。

圖2 各種能源二氧化碳排放量的對比

2.美好前景不會(huì )送上門(mén)

但是美好前景絕不會(huì )白送上門(mén)。最近有些重大新聞：2020年12月：自然資源部將從四方面支持地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展(摸清家底，編制規劃，礦業(yè)權出讓?zhuān)夹g(shù)支撐)。“十二五”、“十三五”已投入了10多億元，不能永遠停留在“摸清家底”，怎么能再跨出實(shí)質(zhì)性有效的一步?

2021年3月全國兩會(huì )：好幾個(gè)代表和委員有關(guān)地熱的提案。屆時(shí)轉相關(guān)部門(mén)后一紙答復：提案已辦。但不可能從相關(guān)立法上解決問(wèn)題。

2021年3月全國人大審議《十四五規劃和2035年遠景目標綱要(草案)》：清潔能源基地是水電/風(fēng)光/多能互補。地熱能是因地制宜開(kāi)發(fā)利用，力度不夠。

2021年4月國家能源局發(fā)布《促進(jìn)地熱能開(kāi)發(fā)利用的若干意見(jiàn)(征求意見(jiàn)稿)》。業(yè)內人士提出職能交叉頑疾仍待解。

2021年4月國家能源局發(fā)布《2021年能源工作指導意見(jiàn)》指出：研究啟動(dòng)在西藏等地的地熱發(fā)電示范工程。如果沒(méi)有政策，無(wú)從“示范”，誰(shuí)會(huì )沖上去跟著(zhù)賠本?

總之，中國地熱人盼望有具體的政策實(shí)施，光靠說(shuō)不能解決問(wèn)題。

3.總結過(guò)去才能明白當下

“十三五”剛結束，結果如何，成功的經(jīng)驗推廣;失敗的教訓要找出原因解決。不解決則問(wèn)題永遠存在，下一步仍繞不過(guò)去。

“十三五”地熱規劃地熱發(fā)電新增500MW目標，僅完成了18.08MW，即3.6%。我在2020中國地熱大會(huì )的地熱發(fā)電前景研討會(huì )上講了，記者采訪(fǎng)后報導了，筆者在《中外能源》期刊上發(fā)表了論文，分析問(wèn)題的癥結在于：沒(méi)有執行可再生能源上網(wǎng)電價(jià)補貼政策;又被征收地熱資源稅。所以在地熱發(fā)電企業(yè)賠本經(jīng)營(yíng)的現狀下，再談發(fā)展等于是讓傻瓜去做賠本買(mǎi)賣(mài)，我當時(shí)就說(shuō)羊易地熱發(fā)電之后不會(huì )有第二家跟上了。事實(shí)就是這樣，曾有大型國企當初自報完成200MW，結果1W未搞;還有大國企已簽約羊八井地熱電站改建，做了個(gè)方案后現未再往前。明擺著(zhù)這樣的現實(shí)，你能期望“十四五”地熱發(fā)電將是什么目標?什么結果?

土耳其、印度尼西亞頒布地熱法，不再將地熱開(kāi)發(fā)活動(dòng)歸于礦業(yè)開(kāi)發(fā)范疇，地熱就得到了解放，土耳其15年間從世界地熱發(fā)電第16位猛竄到第4位，印度尼西亞從第3位升到第2位。這是我們可以學(xué)習的榜樣。

所以，總結過(guò)去才能明白當下，才能看清問(wèn)題所在。如果不解決現有問(wèn)題，就別想再前進(jìn)一步，所謂“帶動(dòng)2000億元投資”只能是一句空話(huà)。

4.共贏(yíng)中國地熱美好前景需要改革創(chuàng )新

當前中國提出的“2030年碳達峰，2060年碳中和”目標給了中國地熱新的鼓舞，但共贏(yíng)中國地熱美好前景需要改革創(chuàng )新。沒(méi)有改革，沒(méi)有創(chuàng )新，就不會(huì )有中國地熱美好前景。

(1)地熱改革

要最終實(shí)現碳中和，等到太陽(yáng)能+風(fēng)能+儲能還解決不了間歇性和波動(dòng)性的時(shí)候再想起地熱，那就太晚了，那30/60目標就會(huì )落空了。我們必須現在行動(dòng)起來(lái)，才有希望。

需要改什么?

2015-2018年?yáng)|盟地熱合作研究項目《東亞常規和新型地熱資源可持續利用的必要創(chuàng )新及其收益評價(jià)》，中國、日本、韓國、印度尼西亞、菲律賓、泰國、馬來(lái)西亞、越南各自分析了包括政策、社會(huì )、立法、財政和技術(shù)諸方面的障礙，收集問(wèn)卷調查統計百分比。中國最大障礙在政策和立法;日本曾是國家公園保護限制了開(kāi)發(fā)，因福島核電站事故后有放松，現私人溫泉主不同意開(kāi)發(fā)怕妨礙他們溫泉洗浴;印尼解決了政策立法，但和其它小國一樣是財政和技術(shù)問(wèn)題。

阻礙中國地熱發(fā)展的癥結是多頭管理，各說(shuō)各有利，沒(méi)有統一意志，不能形成共識。多頭管理，誰(shuí)都管，誰(shuí)都不管，你管我掐，不是從整體出發(fā)，怎么能形成合力?

自然資源部是礦產(chǎn)資源主管部門(mén)，包括地熱資源，主管資源勘探，然而又不讓搞開(kāi)發(fā)(以前石油部、煤炭部自探自采)，只發(fā)采礦證讓人開(kāi)發(fā)。

國家能源局說(shuō)地熱是能源，歸我管，但能源局既不投經(jīng)費，又對可再生能源補貼也無(wú)權決定(要發(fā)改委)。

水利部說(shuō)地熱是水，歸我管，自然資源部實(shí)施探礦證和采礦證，我不給你采水許可證就不準你開(kāi)采。

生態(tài)環(huán)保說(shuō)地熱棄水產(chǎn)生污染，我不讓你用，本來(lái)這靠回灌就能解決問(wèn)題，但環(huán)保不會(huì )回灌(今年中央環(huán)保督察給國家能源局反饋意見(jiàn)：重污區煤電裝機仍在增加，有礦區總規未辦環(huán)評，有產(chǎn)能大于環(huán)評批復，這些排污量遠遠大于河北省關(guān)停千余地熱井)。

稅務(wù)部門(mén)說(shuō)全國人大已通過(guò)和發(fā)布了資源稅法，我得照章收地熱稅，請問(wèn)世界上哪個(gè)國家征收可再生能源稅了?

需要怎么改?

如何改變亂相?如果有《地熱法》，就全部解決了。國外就有成功典范。

土耳其曾和中國一樣，從70年代初到2004年地熱發(fā)電20MW踏步不前，但2005至2020年持續15年內平均年累進(jìn)增長(cháng)率33.5%，地熱發(fā)電1688MW躍增84倍，登上世界第四。其經(jīng)驗就是2條：一是2005年世界地熱大會(huì )在土耳其召開(kāi)，議會(huì )和政府熟悉了地熱，認識到開(kāi)發(fā)土耳其本土地熱資源的重要意義;二是緊接著(zhù)就議會(huì )給地熱立法，給予開(kāi)發(fā)者政策優(yōu)惠，上網(wǎng)電價(jià)補貼。

世界十強第二名的印度尼西亞近15年內增長(cháng)了2.68倍，也是國家立法的功勞。印尼2014年發(fā)布《地熱法》不再將地熱開(kāi)發(fā)活動(dòng)歸于礦業(yè)開(kāi)發(fā)范疇，對地熱電站電價(jià)機制做出詳細規定，將地熱開(kāi)發(fā)項目招投標權收歸中央政府，財政部撥款2.1億美元支持地熱項目勘探及研究論證。

丹麥和挪威目前尚無(wú)地熱發(fā)電都已規劃了開(kāi)發(fā)地熱實(shí)現碳中和，我們不應該拿出真姿態(tài)嗎。

圖3 美國波依西井下?lián)Q熱器家庭供暖

(2)地熱創(chuàng )新

國外推廣地熱開(kāi)發(fā)的阻力有一項社會(huì )公眾接受度，比如土著(zhù)人說(shuō)地熱是神靈不準動(dòng)，也有地主說(shuō)溫泉在我地里不準你開(kāi)發(fā)了地熱而影響我洗浴。中國為了地熱有一些“聰明人”委曲求全，反而誤入歧途，最典型的是回灌和“取熱不取水”。

國內的領(lǐng)導藝術(shù)很欣賞“模式”，為回灌就創(chuàng )建了一整套模式：自然均衡模式、誘導補給模式、有限消耗模式、采灌結合模式、以灌定產(chǎn)模式。這是準備給各種模式的示范單位頒發(fā)獎牌嗎?河北省為什么被迫關(guān)停1000多眼地熱井，因為有開(kāi)發(fā)商沒(méi)做回灌，地熱主管部門(mén)應該及早管理，促成回灌，沒(méi)有必要給授予各種模式，看似花哨，對技術(shù)水平和管理水平?jīng)]有積極作用。再則參看國際研究，我們的原水回灌、同層回灌是否真有意義，不必要的約束不是創(chuàng )新，反而是枷鎖。

為了不回灌，就創(chuàng )造了“取熱不取水”，似乎是“中國發(fā)明”，“世界第一”。實(shí)際這并非什么“創(chuàng )新”，國外40多年前就有，叫Downhole Heat Exchanger (DHE)井下?lián)Q熱器，美國愛(ài)達荷州波伊西市各家獨棟花園住房200-300平方米，一家一個(gè)，冬季供暖(如圖3)。那里鉆100米井，80C，地熱條件適宜，應用面積不大，不成問(wèn)題。

我們現在鉆2000米70C的條件，要推廣幾十萬(wàn)平方米，認為是先進(jìn)，是創(chuàng )新，要大片推廣。但現對“取熱不取水”有研究其單井產(chǎn)能僅為260-280kW，還有許多到不了70C井的情況當然更不理想。

圖4 熱傳導與熱對流的對比

現在“取熱不取水”的實(shí)際應用，是組合技術(shù)用了熱泵、再加儲熱箱才能滿(mǎn)足供暖需求，成本效益是比不上對流回灌的。

讀懂創(chuàng )新，不要鬧學(xué)術(shù)烏龍。熱傳導和熱對流，實(shí)際是個(gè)基本概念認識問(wèn)題，用對流、搞回灌?還是不回灌、用傳導?可以做個(gè)技術(shù)和經(jīng)濟可行性對比，事實(shí)上對流比傳導的熱功率強十倍!如圖4熱傳導是一個(gè)恒量，而熱對流隨著(zhù)滲透性的增大呈幾何級數增大。

北京1974年鉆成地熱井1299m深，出水56.5C，水量1341.6m3每晝夜，用到35C熱功率1398kW，供暖28000m2，這樣抽水利用的是熱對流。

唐山2020年3000m井底119C，利用重力熱管，地面最高90C飽和水蒸汽，熱功率近200kW。這是取的熱傳導熱，井深了2.3倍，溫度高了2.1倍，但取熱功率卻只有上例對流井的七分之一。

2023年世界地熱大會(huì )將在中國舉行，我們應該盡快把拿不出手的東西解決掉，充分展示優(yōu)惠的政策支持、先進(jìn)的技術(shù)理論和杰出的應用成果，依靠這些改革創(chuàng )新成就把中國地熱的世界第一推向更高峰。

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注：《改革創(chuàng )新 積極備戰 共贏(yíng)中國地熱美好前景》原文刊登于2021年4月《中國地熱》。

作者簡(jiǎn)介：鄭克棪，1941年生于江蘇蘇州。教授級高級工程師。國際地熱協(xié)會(huì )(IGA)第6、7屆理事。1962年畢業(yè)于南京大學(xué)地質(zhì)系，1981年赴新西蘭奧克蘭大學(xué)地熱學(xué)院進(jìn)修，從地熱能源技術(shù)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)。數十年來(lái)從事水文地質(zhì)和地熱工作，1970年后主要從事地熱勘查和研究，主持北京城區地熱田勘探報告獲得地質(zhì)礦產(chǎn)部找礦二等獎，北京城區地熱的開(kāi)發(fā)研究報告獲地質(zhì)礦產(chǎn)部科技二等獎。曾援助西藏羊八井地熱勘查及發(fā)電。1994-2001年被聯(lián)合國經(jīng)濟和社會(huì )事務(wù)部(UNDESA)聘為聯(lián)合國咨詢(xún)專(zhuān)家。在國際地熱界有一定聲望，多次受?chē)H組織資助赴國外參加國際地熱大會(huì )，2005年、2010年、2015年在世界地熱大會(huì )代表中國作國家報告。