“干熱巖”標準要來了
2018年5月3日，在北京召開的能源行業(yè)地熱能專業(yè)標準化技術委員會一屆二次會議上，與會專家和委員現(xiàn)場舉手表決通過了《地熱能術語》、《地熱能開發(fā)利用項目可行性研究報告編制要求》和《地熱回灌工程技術規(guī)范》首批三項地熱能行業(yè)標準報批稿審查。
《地熱能術語》中對干熱巖（hot dry rock）定義為：“內部不存在或僅存在少量流體，溫度高于180℃的異常高溫巖體。”對于溫度是不是一定要高于180℃才能稱之為干熱巖，專家和委員們在本次會議上進行了熱烈的討論。與會人員最終討論確定“干熱巖”的定義按照《地熱能術語》的規(guī)定。
180℃，這個溫度的界定是否過高？中國工程院多吉院士在現(xiàn)場接受《地源熱泵》記者采訪時表示，“干熱巖溫度太低，開采就沒有經濟價值。干熱巖的開采要實現(xiàn)經濟意義，才能確立制度標準，沒有經濟意義，制度標準沒有任何意義?！?/span>
多吉院士告訴記者，用干熱巖供暖，開采太深成本會提高，目前的問題是在可行的深度把熱量提取出來。他表示：“目前國內對干熱巖開采的積極性很高，現(xiàn)在一些企業(yè)做干熱巖，一哄而上，風險很大。未來需要規(guī)范的確立，隨著工程技術的進步，干熱巖開采的成本也會降下來?！?/span>
中國地質科學院水文地質環(huán)境地質研究所地熱中心主任王貴玲在現(xiàn)場告訴記者，“溫度太低了，經濟上不可行，標準設立為180℃還是比較適宜的?！彼J為，“隨著未來技術的進步，開采的成本會下降，這一溫度值也會往下降?！?/span>
我國干熱巖資源量豐富。中國地調局數(shù)據(jù)顯示中國大陸3~10km干熱巖資源總量數(shù)據(jù)顯示其總量為2.5×10^25J（合856萬億噸標煤）。總量是我國油氣、煤炭總資源量的30倍。
曹耀峰院士介紹，干熱巖開發(fā)技術屬于世界性難題，國際上通用的干熱巖開發(fā)技術是增強型地熱系統(tǒng)（EGS技術），該技術是為了開發(fā)具有經濟價值的地熱資源而創(chuàng)建的人工地熱系統(tǒng)，作為干熱巖地熱資源開發(fā)的首選技術。
美、法、德、英、日、澳等國家起步較早，已經建立了25個試驗性質的EGS工程（歐洲15項，美國6項，澳大利亞2項，日本2項），累積發(fā)電能力約12MW。
盡管國際上對干熱巖研究起步較早，但由于資金、技術等限制，目前僅有幾個小規(guī)模、試驗性質的干熱巖（EGS ）發(fā)電示范工程，還沒有一個完全規(guī)?；⑸虡I(yè)化正式運行的干熱巖（EGS）項目。
中國近年來也在加大干熱巖開發(fā)的研究投入，2010年國土資源部啟動了公益性科研項目“我國干熱巖勘查關鍵技術研究”，主要開展干熱巖高溫鉆探技術方面的研究。
2012年，吉林大學、清華大學、中國科學院廣州能源研究所承擔了國家高新技術研究發(fā)展計劃（863計劃）項目“干熱巖熱能開發(fā)與綜合利用關鍵技術研究”，開啟了我國專門針對干熱巖工程的研究。
2017年8月，在青海共和盆地3705米深處，我國鉆獲236℃的高溫干熱巖體；2018年3月，在海南省北部地區(qū)4387米處鉆獲超過185℃高干熱巖（非穩(wěn)態(tài)測溫），這是中國東部第一口成功的干熱巖鉆井。
《地熱能開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》提出，“十三五”時期，我國將開展干熱巖開發(fā)試驗工作，建設干熱巖示范項目。通過示范項目的建設，突破干熱巖資源潛力評價與鉆探靶區(qū)優(yōu)選、干熱巖開發(fā)鉆井工程關鍵技術以及干熱巖儲層高效取熱等關鍵技術，突破干熱巖開發(fā)與利用的技術瓶頸。
王貴玲告訴記者，“我國干熱巖儲量很大，但目前的開發(fā)條件還不是很好，真正開發(fā)出來還是有一定難度，我們有很長的路要走。”
業(yè)內專家預測，到2030年左右，隨著干熱巖開發(fā)取得長足進步，干熱巖發(fā)電將會成為我國可再生能源發(fā)電的重要一員。
干熱巖也稱增強型地熱系統(tǒng)(EGS)，或稱工程型地熱系統(tǒng)，是一般溫度大于180攝氏度，埋深數(shù)千米，內部不存在流體或僅有少量地下流體的高溫巖體。
干熱巖絕大部分為中生代以來的中酸性侵入巖，可以是中新生代的變質巖，甚至是厚度巨大的塊狀沉積巖。干熱巖較常見的巖石有黑云母片麻巖、花崗巖、花崗閃長巖以及花崗巖小丘等。
干熱巖的能量來自于地球內部的熱能，理論上隨著地球向深部的地熱增溫，任何地區(qū)達到一定深度都可以開發(fā)干熱巖，因此干熱巖的資源潛力非常巨大。
干熱巖能給我們帶來什么效益?
對很多人來說，干熱巖還是個不太熟悉的詞匯。有數(shù)據(jù)表明，地殼中干熱巖所蘊含的能量相當于全球所有石油、天然氣和煤炭所蘊藏能量的30倍。
利用地下干熱巖體發(fā)電的設想，是美國人莫頓和史密斯于1970年提出的。1972年，他們在新墨西哥州北部打了兩口約4000米的深斜井，從一口井中將冷水注入到干熱巖體，從另一口井取出自巖體加熱產生的蒸氣，功率達2300千瓦。
在法國東部阿爾薩斯地區(qū)地下幾千米的地方，有一片溫度高達200℃以上的花崗巖區(qū)。這個地方建立了第一座利用熱巖發(fā)電的新型發(fā)電站。每年每1立方千米的熱巖產生的熱量，可發(fā)電25兆瓦，足夠一座萬人城市20年的用電量。
工作人員在這里鉆了3眼深井，一直鉆到地表5000米以下花崗巖的基巖中。發(fā)電時，用水泵以每秒100升的容量從中間的一眼井向地下灌冷水(井的直徑為60厘米)，迫使冷水進入地下熱巖中，這些冷水被地下熱巖加熱到約200℃。然后，再用水泵將這種超高溫熱水從另外兩眼井抽上來，一旦到達地面，超高溫熱水就被送入一個熱交換器，并在熱交換器中產生蒸氣驅動渦輪機發(fā)電。水泵消耗的總電量，約相當于發(fā)電站發(fā)出電能的20%。
由于這種新式發(fā)電站不燃燒化石燃料，因此不會排放增加溫室效應的二氧化碳和其他污染物。雖然冷水變熱后可能最終會使巖石降低到20℃，因此一處熱巖發(fā)電站也許只能連續(xù)工作20年左右。但在關閉幾十年后，地心的熾熱巖漿會重新加熱這些花崗巖，那時這些熱巖就又能重新發(fā)電。
利用干熱巖發(fā)電的成本與以煤炭和天然氣為燃料的火力發(fā)電站的成本大體相當，是風力發(fā)電的一半，只有太陽能發(fā)電的八分之一到十分之一。目前，歐美許多發(fā)達國家正在積極開展干熱巖開發(fā)試驗研究工作。
關于干熱巖，要感謝這個人，請看！
