干熱巖開發(fā) 能否改寫傳統(tǒng)能源版圖？

　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，對(duì)能源的需求量越來越大。煤、石油、天然氣等常規(guī)能源不但面臨剩余儲(chǔ)量不斷減少、嚴(yán)重枯竭等問題，還存在環(huán)境污染的問題。因而，大力發(fā)展新能源勢(shì)在必行。專家認(rèn)為，地?zé)豳Y源已成為新能源中的佼佼者，而干熱巖又是其中最具應(yīng)用價(jià)值和利用潛力的清潔能源。

　　干熱巖資源何處有

　　全球的干熱巖主要分布在美國墨西哥灣、南美太平洋沿岸國家、朝鮮半島、日本北海道，菲律賓、印度、新西蘭、南澳大利亞的部分地區(qū)，冰島等歐洲西北部和俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)等。全球干熱巖地?zé)豳Y源量巨大，比蒸汽型、熱水型和地壓型地?zé)豳Y源量大得多，比煤炭、石油、天然氣的熱能總和還要大。

　　根據(jù)我國區(qū)域地質(zhì)背景，高熱流區(qū)均處于板塊構(gòu)造帶或構(gòu)造活動(dòng)帶，我國西南部的地?zé)峄顒?dòng)具有南強(qiáng)北弱、西強(qiáng)東弱的規(guī)律，東部區(qū)的地?zé)峄顒?dòng)呈東強(qiáng)西弱之勢(shì)。在滇藏、東南沿海、京津冀、環(huán)渤海等地區(qū)分布有較大范圍的火山巖體，說明我國具備干熱巖地?zé)豳Y源形成的區(qū)域構(gòu)造條件。據(jù)調(diào)查，我國干熱巖主要分布在3個(gè)區(qū)域：沉積盆地區(qū)(東北、華北和蘇中)、近代火山活動(dòng)地區(qū)(包括吉林長白山、山東蓬萊、海南瓊北、臺(tái)灣基隆、黑龍江五大連池、云南騰沖、新疆南部和青藏高原西南部等)和高熱流花崗巖地區(qū)(福建、廣東、廣西)。我國干熱巖所儲(chǔ)存的熱能約為已探明地?zé)豳Y源總量的30%。

　　目前，人們對(duì)干熱巖的開發(fā)利用，主要是發(fā)電。利用干熱巖發(fā)電技術(shù)可大幅降低溫室效應(yīng)和酸雨對(duì)環(huán)境的影響，且不受季節(jié)、氣候制約。因?yàn)楦蔁釒r發(fā)電既不像火電那樣向大氣排放大量的二氧化碳等溫室氣體、粉塵等氣溶膠顆粒物，也不像水電那樣因水壩的修建而破壞局部乃至整個(gè)河流的生態(tài)系統(tǒng)以及在水電廠周圍引起各種程度不一的環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害，所以干熱巖發(fā)電幾乎完全擺脫了外界的干擾。

　　同時(shí)，干熱巖因其得天獨(dú)厚的較高溫度，一旦成功開采出來，將是冬季供暖的良好熱源。干熱巖供暖技術(shù)具有普遍適用性、綠色環(huán)保、運(yùn)行成本低、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。

　　美、日等國先到一步

　　目前，全世界有120多個(gè)國家在開發(fā)利用地?zé)豳Y源，其中比較典型的有美國、日本、澳大利亞等。2001年，美國能源部開始實(shí)施“增強(qiáng)地?zé)嵯到y(tǒng)”干熱巖開發(fā)試驗(yàn)計(jì)劃，預(yù)期在2030年實(shí)現(xiàn)干熱巖地?zé)岚l(fā)電的商業(yè)化運(yùn)營，到2050年干熱巖地?zé)岚l(fā)電量計(jì)劃超過10×104兆瓦。2003年，澳大利亞在庫珀盆地開展了干熱巖地?zé)衢_發(fā)利用試驗(yàn)項(xiàng)目，該盆地的熱能儲(chǔ)量高達(dá)500億桶油當(dāng)量，井深4500米處干熱巖溫度高達(dá)270攝氏度，并進(jìn)行了水循環(huán)與發(fā)電試驗(yàn)。歐洲也在大力開展干熱巖地?zé)衢_發(fā)技術(shù)研究，如德國在法爾肯貝格對(duì)巖石的裂隙、壓裂產(chǎn)生裂隙的機(jī)制以及水在這些裂隙中的運(yùn)移機(jī)理進(jìn)行了研究。

　　我國對(duì)地?zé)岬拈_發(fā)利用仍處于初級(jí)階段，主要集中在中低溫?zé)豳Y源的研究和利用方面；對(duì)干熱巖地?zé)豳Y源的開發(fā)研究尚處于起步階段，在部分地區(qū)進(jìn)行了干熱巖地?zé)豳Y源調(diào)查，僅少數(shù)科研單位開展了初步理論研究。我國對(duì)干熱巖的接觸始于上世紀(jì)90年代，中國國家地震局地殼應(yīng)力研究所和日本中央電力研究所在北京房山區(qū)合作進(jìn)行了干熱巖發(fā)電研究試驗(yàn)工作。

　　2012年，我國啟動(dòng)了“863”計(jì)劃項(xiàng)目“干熱巖熱能開發(fā)與綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研究”。2013年，國土資源部在青海共和盆地中北部鉆成井深2230米、井底溫度達(dá)153℃的干熱巖井，對(duì)干熱巖地?zé)衢_發(fā)進(jìn)行了探索試驗(yàn)。

　　此后，中國地質(zhì)調(diào)查局地?zé)豳Y源調(diào)查研究中心編制了《全國干熱巖勘查與開發(fā)示范實(shí)施方案》，計(jì)劃在掌握全國干熱巖資源與潛力的基礎(chǔ)上，找出優(yōu)先開發(fā)靶區(qū)，建立干熱巖勘查示范基地，形成我國干熱巖勘查開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)體系，推進(jìn)我國干熱巖技術(shù)商業(yè)化。

　　前景廣闊但尚待時(shí)日

　　我國政府相關(guān)部門都出臺(tái)了一系列政策措施支持干熱巖開發(fā)利用。其中，最近出臺(tái)的《地?zé)崮荛_發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》明確提出，在“十三五”時(shí)期，開展干熱巖開發(fā)試驗(yàn)工作，建設(shè)干熱巖示范項(xiàng)目，通過示范項(xiàng)目的建設(shè)，突破干熱巖資源潛力評(píng)價(jià)與鉆探靶區(qū)優(yōu)選、干熱巖開發(fā)鉆井工程關(guān)鍵技術(shù)以及干熱巖儲(chǔ)層高效取熱等關(guān)鍵技術(shù)，突破干熱巖開發(fā)與利用的技術(shù)瓶頸；開展萬米以淺地?zé)豳Y源勘查開發(fā)工作，積極開展干熱巖發(fā)電試驗(yàn)，在藏南、川西、滇西、福建、華北平原、長白山等資源豐富地區(qū)選點(diǎn)，通過建立2個(gè)——3個(gè)干熱巖勘查開發(fā)示范基地，形成技術(shù)序列，孵化相關(guān)企業(yè)，積累建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，在條件成熟后進(jìn)行推廣。

　　截至目前，我國已初步篩選出干熱巖勘查開發(fā)的幾大重點(diǎn)區(qū)域：東南沿海地區(qū)、藏南地區(qū)、大同盆地、松遼平原、環(huán)渤海地區(qū)、長白山地區(qū)、五大連池地區(qū)、雷州半島地區(qū)、瓊北、川西、滇西、華北平原、蘇北盆地、關(guān)中盆地、塔里木盆地、柴達(dá)木盆地、準(zhǔn)噶爾盆地、阿爾山地區(qū)、塔什庫爾干地區(qū)。國內(nèi)部分省市對(duì)干熱巖的開發(fā)利用也表現(xiàn)出了興趣，如山東、青海、廣東等省在該領(lǐng)域都已經(jīng)有了投入。

　　有關(guān)專家表示，在干熱巖開發(fā)利用方面，我國現(xiàn)在面對(duì)的是一片空白，所知甚少，實(shí)際操作中如何壓裂、如何保證裂隙連通、如何保證流量填充、如何實(shí)現(xiàn)可持續(xù)，都是必須解決的技術(shù)難題。

　　值得欣慰的是，2013年底成立的中國地調(diào)局地?zé)豳Y源調(diào)查研究中心為示范工程的開展提供了堅(jiān)實(shí)的團(tuán)隊(duì)支撐。該中心將作為一個(gè)平臺(tái)，集聚各方人才和力量，共同開展我國地?zé)峥辈殚_發(fā)利用研究。其中，一個(gè)團(tuán)隊(duì)是干熱巖資源研究團(tuán)隊(duì)，主要開展地殼熱結(jié)構(gòu)、盆地?zé)嵫莼?、高溫地?zé)豳Y源形成機(jī)理等研究。他們將完成我國干熱巖資源潛力調(diào)查評(píng)價(jià)與研究基地建設(shè)的調(diào)查計(jì)劃，并開展干熱巖資源科學(xué)開發(fā)利用與試驗(yàn)研究，建設(shè)干熱巖壓裂和熱交換模擬系統(tǒng)，并將其作為未來申報(bào)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室或國家工程中心的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容。

　　干熱巖開發(fā)利用，需要借助大量水循環(huán)，每次提取地?zé)豳Y源時(shí)，都要給地下巖石水庫注水，在循環(huán)過程中還要對(duì)流失的水不斷進(jìn)行補(bǔ)充。因此，充足的水源供應(yīng)是開發(fā)利用熱干巖的一項(xiàng)重要條件。當(dāng)然，目前也有專家正在研究用超臨界的二氧化碳作為循環(huán)液。這種方法可以避免水溶液注入可能產(chǎn)生的一系列問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)二氧化碳的資源化。不過，這項(xiàng)研究才剛剛起步，仍面臨不少技術(shù)難題。

　　他山之石，可以攻玉。我們通過同國外公司合作，不斷積累，一旦有了自主創(chuàng)新的成果，我們就有可能做得比他們更好。此外，干熱巖在社會(huì)民眾層面的認(rèn)知度并不高，還需要輔助更多的宣傳，以取得民眾的理解和支持，便于更好地開展工作，進(jìn)一步推動(dòng)國家能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

　　近年來，我國將綠色發(fā)展提升到前所未有的高度。干熱巖作為最具應(yīng)用價(jià)值和利用潛力的清潔能源，必將在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，防治大氣污染，改善人民生活，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)生態(tài)環(huán)境科學(xué)、協(xié)調(diào)發(fā)展等方面發(fā)揮更加重要的作用。盡管目前我國干熱巖開發(fā)還處于起步階段，技術(shù)基礎(chǔ)和理論尚未突破，面臨的困難也很多，但只要我們加大理論研究和技術(shù)攻關(guān)，積極開展示范工程，終將形成我國干熱巖地?zé)衢_發(fā)自主化技術(shù)體系，并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高效利用。