劉育平

（中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京 100037）

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，以氣候變化為核心的全球環(huán)境變化，正在廣泛而深刻地影響著人類社會的方方面面。低碳排放能源是區(qū)別于煤炭、石油等傳統(tǒng)化石能源，在利用過程中二氧化碳等溫室氣體排放相對較低的能源類型組合，主要包括地熱、淺層地溫、天然氣水合物、風能、太陽能等。其中，地熱資源在中國儲量豐富，開發(fā)利用形式多樣，對實現(xiàn)中國節(jié)能減排目標具有重大意義。

1 地熱資源是未來國家低碳排放能源的生力軍

太陽能、地熱能、風能、海洋能、核能以及生物質(zhì)能等被稱作“可再生能源”，又被稱為“綠色能源”。地熱是一種潔凈的可再生能源，具有容易收集和輸送、參數(shù)穩(wěn)定(流量、溫度)、使用方便等優(yōu)點。

以氣候變化為核心的全球環(huán)境變化，正在廣泛而深刻地影響著人類社會。氣候變化所導(dǎo)致的氣溫增高、海平面上升、極端天氣與氣候頻發(fā)等，對自然生態(tài)系統(tǒng)和人來生存環(huán)境產(chǎn)生了嚴重影響。氣候變化問題已引起全世界的廣泛關(guān)注，成為當今人類社會亟待解決的重大問題。由于人類活動的影響，全球大氣二氧化碳、甲烷和氧化亞氮等溫室氣體濃度顯著增加。為了人類免受氣候變暖的威脅，中國于2002年8月核準了旨在限制溫室氣體排放量以抑制全球變暖的《京都議定書》。擴大能源來源、改變嚴重依賴煤炭和石油的能源結(jié)構(gòu)是減少溫室氣體排放量、解決全球氣候變化問題的途徑。而作為新型能源之一的地熱資源的開發(fā)利用，具有其他能源不可比擬的低成本、可持續(xù)利用和環(huán)保的獨特優(yōu)點。大力推進地熱資源開發(fā)利用，對于改善能源結(jié)構(gòu)，解決日趨嚴重的全球環(huán)境問題、實施節(jié)能減排戰(zhàn)略具有重要的意義。

中國是世界上地熱資源儲量較大的國家之一，尤其是中低溫地熱資源，開發(fā)利用潛力巨大。據(jù)不完全統(tǒng)計，中國溫泉有2300多處，施工地熱鉆孔近4000眼。作為清潔能源的地熱資源開發(fā)，為緩解中國能源緊張的局面、保護環(huán)境起到了應(yīng)有的作用。目前，已基本形成以羊八井為代表的地熱發(fā)電、以天津和西安為代表的地熱供暖、東南沿海為代表的療養(yǎng)與旅游和以華北平原為代表的種植與養(yǎng)殖的開發(fā)利用格局。地熱資源在供暖、制冷、醫(yī)療、洗浴、水產(chǎn)、溫室等行業(yè)具有廣泛的利用前景。對于中國實現(xiàn)調(diào)整能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)、緩解能源供應(yīng)壓力、保障能源供應(yīng)安全、促進地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展具有重要的作用。

隨著環(huán)境壓力和能源壓力的持續(xù)增加，中國對低碳能源的開發(fā)應(yīng)用日漸關(guān)注，國家在近幾年頒布了一系列有助于新型低碳清潔能源開發(fā)利用的法律法規(guī)和相關(guān)政策。

《中華人民共和國可再生能源法》(2006年1月1日起施行)指出“可再生能源，是指風能、太陽能、水能、生物質(zhì)能、地熱能、海洋能等非化石能源”，可再生能源的開發(fā)利用為國家“能源發(fā)展的優(yōu)先領(lǐng)域”。

《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006－2020年)》(國發(fā)〔2005〕44號)將“可再生能源低成本規(guī)模化開發(fā)利用”作為能源重點領(lǐng)域的優(yōu)先主題之一，指出應(yīng)“重點研究開發(fā)大型風力發(fā)電設(shè)備，沿海與陸地風電場和西部風能資源密集區(qū)建設(shè)技術(shù)與裝備，高性價比太陽光伏電池及利用技術(shù)，太陽能熱發(fā)電技術(shù)，太陽能建筑一體化技術(shù)，生物質(zhì)能和地熱能等開發(fā)利用技術(shù)”。

《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》(國發(fā)［2007］15號)明確提出要“大力發(fā)展可再生能源，抓緊制訂出臺可再生能源中長期規(guī)劃，推進風能、太陽能、地熱能、水電、沼氣、生物質(zhì)能利用以及可再生能源與建筑一體化的科研、開發(fā)和建設(shè)，加強資源調(diào)查評價?！?/p>

《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)中國應(yīng)對氣候變化國家方案的通知》(國發(fā)［2007］17號)中提出“……逐步改善能源結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展水電、風電、太陽能、地熱能、潮汐能和生物物質(zhì)能等可再生能源，……”。

通過統(tǒng)計和計算得知，中國的地熱資源放熱量1.32×1017J，折合標準煤為相當于燃燒451.83×104t標準煤產(chǎn)生的熱量。若取可采系數(shù)5.0，則中國的隆起山地對流型地熱資源的可采資源為6.6×1017J/a，折合標準煤2259.1×104t。其中各個省(市)的溫泉放熱量見表1。

表1 地熱資源評價表Table 1 Geothermal Resource Evaluation Form

續(xù)表1

根據(jù)發(fā)改委提供的計算方法:1kg標準煤可以發(fā)3kW/h的電，1t標準煤工業(yè)鍋爐燃燒產(chǎn)生CO22620kg計算所得上述數(shù)據(jù)。

2 淺層地溫能是實現(xiàn)減少溫室氣體排放的重要戰(zhàn)略舉措

淺層地溫能是指在地球表層一定深度內(nèi)參與熱量循環(huán)，在一定技術(shù)經(jīng)濟條件下可以被利用的地熱資源。與傳統(tǒng)地熱相比，淺層地溫能由于不受地域局限，故基本上普遍適用于世界各地。中國地域遼闊，氣候分帶明顯，適宜大規(guī)模開發(fā)利用淺層地溫資源，特別是在華北、西北、東北等地區(qū)，通過淺層地溫資源的高效利用，對于緩解當?shù)啬茉磯毫Γ笠?guī)模減少溫室氣體的排放，達到節(jié)能減排的目的，實現(xiàn)向低碳經(jīng)濟社會的轉(zhuǎn)變具有重要的意義。

依據(jù)國土資源部地質(zhì)調(diào)查局各省地調(diào)院提供的287個地級市200m以淺地質(zhì)基礎(chǔ)資料估算?？倻\層地溫能資源量為7.71×1013kWh/a，相當于94.86×108t標準煤完全燃燒所釋放的能量。如果城市建筑面積系數(shù)取0.25、淺層地溫能可采系數(shù)取0.3以及利用效率取0.5，則淺層地溫能可利用資源總量為2.89×1012kWh(3.56×108t標準煤)。

31個省(市、區(qū))淺層地溫資源量估算見表2，287個地級市淺層地溫能估算量見表2。

3 天然氣水合物是最有潛力的新型潔凈能源

天然氣水合物是在一定條件(合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、pH值等)下由水和天然氣在中高壓和低溫條件下混合時組成的類冰的、非化學計量的、籠形結(jié)晶化合物。據(jù)估算，全球天然氣水合物蘊藏的天然氣資源總量約為1.2×1017m3，相當于全球已探明傳統(tǒng)化石燃料碳總量的兩倍，被普遍認為將是21世紀最有潛力的接替煤炭、石油和天然氣的新型潔凈能源，同時也是目前尚未開發(fā)的儲量最大的一種新能源。開展天然氣水合物資源的研究，做好中國能源的接替工作，對解決中國的能源短缺、推進能源結(jié)構(gòu)多元化、增加能源供應(yīng)具有重要的戰(zhàn)略和現(xiàn)實意義。

表2 31個省(市、區(qū))淺層地溫資源量估算及效益分析一覽表Table 2 31 Provinces(Cities，Districts)shallow geothermal resource estimation and Benefit Analysis Summary

中國于1999年開始進行天然氣水合物資源調(diào)查與評價，并于2007年在神狐海區(qū)鉆探獲取了含天然氣水合物巖芯樣品，證實南海存在良好的天然氣水合物資源前景。與此同時，自2002年以來，中國在青藏高原等凍土帶開展了天然氣水合物的探索性調(diào)查研究，初步調(diào)查研究成果顯示中國凍土區(qū)尤其是羌塘盆地、祁連山、風火山和漠河盆地等具備較好的天然氣水合物成礦條件和找礦前景。2008年和2009年，中國在青海省天峻縣木里鎮(zhèn)兩次成功鉆獲天然氣水合物的實物樣品，取得了重大突破。

4 當前中國面臨的問題及挑戰(zhàn)

中國是世界上利用地熱資源較早的國家之一，至今已有2000多年的悠久歷史。歷史上對地熱資源的開發(fā)利用大多限于對溫泉的直接利用，主要用于醫(yī)療和洗浴方面。

20世紀90年代以后，由于對地熱資源勘探等研究經(jīng)費減少，地熱資源的形成機理研究、地熱資源勘探方法、開發(fā)利用規(guī)劃、熱儲工程學研究等幾乎處于停滯狀態(tài)。當前的地熱資源勘查和開發(fā)中存在以下主要問題:

國家對地熱資源勘查投入嚴重不足，全國大部分地區(qū)尚未開展地熱資源勘查，特別是中國西部地區(qū)的中低溫地熱資源，基本未開展正規(guī)的地熱勘探。有的地區(qū)雖進行過勘查，但限于當時的技術(shù)和經(jīng)濟水平，不適應(yīng)開發(fā)利用的需要。經(jīng)過資源儲量管理部門審批可作為進一步勘查或開發(fā)利用規(guī)劃的地熱田103處，約占已發(fā)現(xiàn)地熱田的1/3。勘查評價滯后于開發(fā)利用，基礎(chǔ)地熱地質(zhì)勘查工作薄弱，后備資源不足，嚴重影響地熱資源勘查開發(fā)規(guī)劃的制定和地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展。對于服務(wù)于各級政府地熱資源規(guī)劃的評價、論證和區(qū)域性地熱田資源勘查評價等基礎(chǔ)性、區(qū)域性、全國性勘查工作滯后，政府管理部門不可能做到科學管理。

地熱資源開發(fā)利用規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化水平不高。相當一部分天然溫泉水沒有充分利用，井采地熱水回收率低，利用方式單一，棄水量大、溫度高。在一些采取直供、直排供暖方式的單位，其熱能利用率僅為20%～30%，嚴重浪費了地熱資源。

淺層地熱資源調(diào)查評價以及相關(guān)熱平衡評價等技術(shù)研究滯后，制約了這一寶貴資源的科學規(guī)劃。熱泵技術(shù)使淺層地溫能得到利用，不僅可以供熱，還可用來制冷。而中國地源熱泵應(yīng)用還處于起步階段，大力開發(fā)利用淺層地溫能，具有極其重要的現(xiàn)實意義和廣闊的發(fā)展前景。國家應(yīng)在政策、資金等方面，引導(dǎo)和支持開發(fā)利用淺層地溫能。

另外，缺少統(tǒng)一的地熱資源信息系統(tǒng)，管理手段落后，信息反饋不靈，管理自動化和信息化程度較低。急需建立全國性的地熱資源信息數(shù)據(jù)庫和管理系統(tǒng)，為科學規(guī)劃與指導(dǎo)中國地熱資源勘查開發(fā)有序發(fā)展提供基礎(chǔ)資料。

天然氣水合物是繼煤、石油和天然氣等能源之后的另外一種潛在的新型能源。中國廣闊的海域和專屬經(jīng)濟區(qū)及凍土地區(qū)有著巨大的天然氣水合物資源前景，然而，海域天然氣水合物整體調(diào)查研究程度仍較低，對天然氣水合物藏地質(zhì)認識不足，距摸清資源狀況、預(yù)測地質(zhì)儲量相差甚遠，凍土區(qū)天然氣水合物調(diào)查剛剛起步。

5 結(jié)論

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，以氣候變化為核心的全球環(huán)境變化，正在廣泛而深刻地影響著人類社會的方方面面。氣候變化所導(dǎo)致的氣溫增高、海平面上升、極端天氣與氣候時間頻發(fā)等，對自然生態(tài)系統(tǒng)和人來生存環(huán)境產(chǎn)生了嚴重影響。氣候變化問題已引起全世界的廣泛關(guān)注，成為當今人類社會亟待解決的重大問題。中國人口眾多、經(jīng)濟發(fā)展水平低、氣候條件差、生態(tài)環(huán)境脆弱，是最易受氣候變化不利影響的國家之一，同時，中國正處在經(jīng)濟快速發(fā)展階段，應(yīng)對氣候變化形式嚴峻，任務(wù)艱巨。應(yīng)對氣候變化，事關(guān)中國經(jīng)濟社會發(fā)展全局和人民群眾的切身利益，事關(guān)國家的根本利益。

地熱資源作為新能源之一，其開發(fā)利用具有較高的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。在開發(fā)利用過程中，不斷加強對地熱資源的勘查和技術(shù)支持，鼓勵企業(yè)投入，提高政策支持力度，規(guī)范地熱產(chǎn)業(yè)市場，在不久的將來，地熱資源一定能為節(jié)能減排做出更大更顯著的貢獻。

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