“隨著國家對深層地熱能的重視度越來越高，未來地熱能有望從原來的‘后衛(wèi)’轉為‘中鋒’或‘前鋒’。”中國科學院地熱資源研究中心主任龐忠和近日在接受《中國科學報》采訪時說。

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

不過，龐忠和指出，在高溫地熱發(fā)電和深層地熱能開發(fā)利用技術方面，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。”龐忠和說。

地球“充電/熱寶”

面對“2030年前碳達峰，2060年前實現(xiàn)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空前的發(fā)展機遇。近日出臺的《國務院關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》明確指出，要因地制宜發(fā)展地熱能，加快大容量儲能技術研發(fā)推廣。

為進一步推動我國地熱地質(zhì)學和深層地熱能的發(fā)展，3月19日，國家自然科學基金委員會“地熱地質(zhì)學與深層地熱能”方向戰(zhàn)略研究項目聯(lián)合啟動會在中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所召開，會議由中國科學院院士汪集暘主持，多位專家共同“把脈”我國地熱能的高效利用和可持續(xù)發(fā)展。

作為“深層地熱能的地球科學問題研究”項目負責人，龐忠和指出，地下“儲能”是地熱能未來發(fā)展的重要方向之一，通過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(xù)穩(wěn)定基礎負荷的作用。“好比是將原來的一次性電池改為可充電循環(huán)電池，解決能源的規(guī)?；L期存儲問題”。

中國地質(zhì)大學（北京）教授李克文直言：“僅依靠現(xiàn)在的風能太陽能等作為清潔能源，我國很難在規(guī)定時間內(nèi)實現(xiàn)碳中和，必須大力開發(fā)和利用地熱能。”

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

國務院新聞辦公室發(fā)布的《新時代的中國能源發(fā)展》白皮書指出，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，未來仍有巨大的發(fā)展空間。”龐忠和表示。

開展前瞻性研究

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《地熱能開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》正式發(fā)布，我國地熱產(chǎn)業(yè)迎來“第二個春天”，逐步走上高質(zhì)量發(fā)展之路。

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

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

為此，他建議要進一步加強青藏高原及周邊地熱資源研究，梳理地熱開采的關鍵地學問題，破解深部地熱能開發(fā)利用“卡脖子”技術難題，揭示新生代重大構造—熱事件對深層地熱能的影響，開展深層地下高溫儲能系統(tǒng)的關鍵問題研究等。

“深層地熱開采的誘發(fā)地震研究是國際研究熱點，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力破壞規(guī)律與破壞準則、多場耦合條件下斷裂活化與擴展規(guī)律、誘發(fā)地震的多場耦合擾動過程與主控因素等關鍵科學問題進行梳理，并結合國家戰(zhàn)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(qū)高溫水熱型地熱資源研究與開發(fā)利用的發(fā)展戰(zhàn)略”項目負責人、中國地質(zhì)大學（武漢）教授郭清海表示，水熱型地熱資源是目前人類主要開發(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(qū)，截至2018年10月，全球地熱發(fā)電總量達14369MW，絕大部分來自于高溫水熱系統(tǒng)的貢獻。

在他看來，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發(fā)利用方面更具價值和采能效率。此外，在當前經(jīng)濟技術條件下，高溫水熱型地熱資源比干熱巖型地熱資源的開發(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(guī)律，高溫水熱系統(tǒng)的形成機制研究是關鍵所在。此外，還要查明我國西南地區(qū)高溫水熱系統(tǒng)已完成調(diào)查和研究工作的薄弱環(huán)節(jié)，理清其勘查和開發(fā)利用技術的發(fā)展瓶頸。”郭清海強調(diào)說。

亟需加強政策扶持

近年來，我國在地熱能技術研發(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。

多年來，李克文團隊一直關注地熱能研究與產(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，同時在制定相關政策時關注技術的延展性，過細過嚴都不利于新技術的發(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(tǒng)性的地熱能教學體系。為此，中國地質(zhì)大學（北京）經(jīng)教育部批準，新成立了與地熱有關的本科生專業(yè)。當然，也要避免盲目跟風開設地熱學科專業(yè)。此外，國家和社會還應該營造正確的輿論氛圍，提高年輕人的薪資待遇，引導更多的年輕人走進地熱等制造業(yè)。”李克文表示。

對于“十四五”時期如何更好推動地熱能高效開發(fā)利用，汪集暘和龐忠和從體制和政策方面提出了5點建議，一是把“政策供暖線”邊界由黃河為界調(diào)整到以長江為界；二是推廣“特許經(jīng)營權”等有效的市場準入模式，基于開放提高產(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”要面向未來支持新的研究方向，壯大地熱能戰(zhàn)略科技力量。重點支持地下“儲能”等“前置”技術研發(fā)，發(fā)展優(yōu)勢互補的綜合能源系統(tǒng)。“前鋒”與“后衛(wèi)”呼應，形成倍增效應和全天候保障能力。