高温岩体地热能的优点和特点

  国际公认的新世纪能源开发应满足的基本准则是：在不增加化石能源需求的同时，大力开发新能源；而对新能源的基本要求是运行安全、价格合理和低环境影响。就此意义讲，高温岩体地热能与核能（裂变和聚变）、太阳能或者其他可再生能源相比，具有如下更多的优点与特点。

 

  1.资源量巨大

 

  高温岩体地热能在地壳构造中普遍存在，只是不同区域埋藏的深浅不同，温度有所不同而已。地球上没有哪一种能源像它这样具有普遍性、连续性。据法、德合作的“苏尔士热干岩体项目研究”分析：1km3的花岗岩石，温度在 2 0 0 ℃以上，只要冷却 2 0 ℃，就能提供150000GW/h（GWH）的热量，相当于127.5 ×104t 石油能量或10MW 以上功率的电力，使用周期约20 年。

 

  据美国统计资料，把几种能源底数比较，各种类型能源都折成热能来比较，单位为夸特（Quad，缩写为Q）,1Q=1018But（英热单位）=1021J=2.39×1020cal，1Q大体相当于全球大地热流全年的放热量。水热型资源总量最少，地压地热资源比前者大一个数量级，而热干岩型又比地压型大两个数量级。其结果是水热型资源仅相当于热干岩型资源的几千分之一。可见，地热资源最主要的存在形式应该是热干岩。可以说，开发热干岩地热资源才能算是真正打开了地球这个庞大的热库。

 

  还有人曾作过估算，若能将全美热干岩体中的能量全部利用起来，可达1000×104Q或相当于1700×1012bbl石油，相当于全美已查明石油储量的6万倍；而另一种保守估计，在钻探可及深度（6km）内，全美热干岩体中至少有50×104Q的能量可资利用，相当于全美年能耗量的6000倍，可见具有多么诱人的前景啊！

 

  2.零排放

 

  岩体热能发电，不会像常规发电（燃煤）那样产生含有二氧化硫、二氧化碳、碳化氢和光化学氧化剂、固体尘粒、氮氧化物等副产“空气污染”问题，所以其对环境的影响是良性的，基本上是零排放的清洁能源。

 

  国外的经验证明，高温岩体热能产生的热水或湿蒸汽还比一般热水田的汽水挟带的杂质少，因为注入的地表水是清洁的，它在地下停留的时间也不长，来不及溶解岩体中大量的矿物质。

  3.安全

 

  高温岩体热能开发系统是安全的，没有爆炸危险，更不会引起灾难性事故或伤害性污染。它适合于基本负荷或高峰负荷的电力供应，是能源计划中最理想的组成部分。

 

  4.热能连续性好

 

  在可再生能源技术利用中，只有高温岩体热能可以提供不间断的电力供应，不受季节、气候、昼夜等自然条件的影响，而其他的，如水能、太阳能、风能、波浪能（潮汐能）等，因为连续性不好，无法担负基本负荷发电。

 

  据美国1995年在新墨西哥州的试验，一个热干岩体储层能够有效、快速地按需求增加热功率输出，也就是一套热干岩体发电装置能够一天24小时连续不断地发电，并在一天的几个小时内，供给额外的尖峰负荷电力。美国洛斯·阿拉莫斯国家实验室估计，每天有4个小时的热输量能够增加65%，而不需要额外投入（当然地面发电设施要有足够的余量）。

 

  5.地理分布广泛

 

  高温岩体地热能的潜力表现在它广泛的地理分布和规模方面。专家认为，一般在地表以下4～6km的深度范围内可以找到热干岩，个别地质条件下钻得深一些，如10km左右，这在技术上是可望解决的。我国的煤炭、石油、天然气和水力资源，甚至常规地热能，大都分布在西部和中部地区，而经济发达、能源消耗量大的东部各省其化石能源、水力和常规地热不多，所以形成“西电（水电与煤电）东送”、“西气东输”、“西油东运”的能源格局，大大增加了经济发展的成本，而高温岩体在地壳中无处不在，加以勘查开发利用有利于，也有可能改变我国的能源供应格局。

 

  6.经济

 

  西方国家的高温岩体热能利用前期开发试验已说明，高地温梯度（80℃/km）的岩体地热发电电价，在今天已具有商业竞争能力。澳大利亚和欧盟的经济分析资料是基于优良的地热资源。由于地热资源的品质本身具有极大的差异性，经济效益的表现也就存在极大的差别，如欧盟对可再生能源集中发电装置的预算成本的研究表明，以1995 年为例，风能发电每千瓦小时在40～60 欧分之间，大型水电和小型水电每千瓦小时在5～18欧分之间，地热发电每千瓦小时在5～8欧分之间。

 

  关于热的成本，美国地热计划的目标是到2010年把成本降低为3～5美分/(kW·h)热；据欧洲可再生能源研究的资料，到 2015 年热裂岩层地热降至 2 美分 /(kW·h)热，不超过 5 美分 /(kW·h)热，而 2015 年太阳能热力仍将在10美分/(kW·h)热左右。因此可以认为，地热能发电供热是优于或至少可以匹敌于其他可再生能源的成本。

 

  7.技术上可行，可从油气工程技术延伸

 

  国外“高温岩体热能利用”技术，启动阶段主要借鉴的是石油天然气勘探开发的成熟技术。我国油气工程技术得到快速发展，已跻身于世界先进水平的行列。凡深井钻探，斜井，水平井钻井、完井，地震技术，测井技术，水力压裂，地下动态的跟踪观测分析技术等完全有能力研究和建造高温岩体的“换热构造”。油田注水开发中的油藏工程是研究有效水驱油的机理和方法，应用到地热利用方面就是研究“换热构造”的热力学和水力学的问题，或者叫做“热储层工程”。我们在自主研发的同时不排除与国外机构进行交流，引进必要的技术与装备，这将会加快这方面的进程，早日取得成功。