已被風(fēng)電和太陽能電超越

比較世界可再生能源的發(fā)展歷程，我們可以看到：當(dāng)初世界地?zé)岚l(fā)電的裝機容量和年發(fā)電量遠(yuǎn)在風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電之上。1904年意大利首創(chuàng)地?zé)岚l(fā)電試驗成功，點亮了幾只燈泡;至1913年建成世界第一個商業(yè)性地?zé)犭娬?，裝機容量250千瓦，這也是非水可再生能源的世界第一個商業(yè)性電站。1958年以后，新西蘭、美國等國家陸續(xù)加入地?zé)岚l(fā)電行列;20世紀(jì)60年代及往后，世界地?zé)岚l(fā)電有較大增長。世界地?zé)岚l(fā)電裝機容量在1970年、1980年和1990年已分別達(dá)到72萬千瓦、211萬千瓦和583.4萬千瓦，都遠(yuǎn)大于當(dāng)時的風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電。

地?zé)岚l(fā)電的優(yōu)越性表現(xiàn)為可再生能源中最大的利用系數(shù)(CapacityFactor)，世界能源理事會(WEC)統(tǒng)計了世界各種可再生能源的總裝機容量和年生產(chǎn)電量，從而計算了各自的利用系數(shù)，地?zé)岚l(fā)電的利用系數(shù)最高是0.73，它平均一年工作6400小時以上;其他的生物質(zhì)發(fā)電為0.52，水力發(fā)電為0.42，潮汐發(fā)電是0.23，而風(fēng)電和太陽能發(fā)電分別為0.21和0.14(Fridleifsson,2008)。這也就是說，風(fēng)電只有21%的時間(年約1800多小時)、太陽能電只有14%的時間(年約1200多小時)可以工作。所以，在同樣的裝機容量下，地?zé)崮臧l(fā)電量是風(fēng)電的3.5倍，是太陽能電的5倍。

20世紀(jì)90年代，風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電得到各國政府優(yōu)惠政策的大力扶持，呈現(xiàn)指數(shù)式增長。它們先以裝機容量超過了地?zé)岚l(fā)電，但這時由于它們偏低的利用系數(shù)，使其年發(fā)電量還未超過地?zé)岚l(fā)電。再后來，風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電的更大發(fā)展，終于使風(fēng)電和太陽能發(fā)電的年發(fā)電量也超過了地?zé)岚l(fā)電。其中，世界風(fēng)力發(fā)電量在2006年超越了地?zé)岚l(fā)電量;世界太陽能發(fā)電量在2012年也超越了地?zé)岚l(fā)電量。

地?zé)岚l(fā)電既有那么大的優(yōu)越性，怎么會讓風(fēng)電和太陽能發(fā)電超越了呢?除了優(yōu)惠政策扶持力度的差異，那就是風(fēng)力和太陽能資源都在地面，較易操作，而地?zé)豳Y源深藏在地下，需要專業(yè)勘探查明地?zé)豳Y源通常就要幾年時間，操作程序較為復(fù)雜，含一定的風(fēng)險。

中國丟失三十年地?zé)岚l(fā)電研究

1970年12月廣東省豐順縣鄧屋村利用92攝氏度地下熱水試驗發(fā)電成功，這使中國成為世界上第8個利用地?zé)岚l(fā)電的國家，那里于1978年更新成了300千瓦的機組。上世紀(jì)70年代我國還建設(shè)了河北懷來縣后郝窯、江西宜春縣溫湯、湖南寧鄉(xiāng)縣灰湯、山東招遠(yuǎn)縣湯東泉、遼寧蓋縣熊岳、廣西象州市熱水村，共7處中低溫地?zé)嵩囼炿娬?，單機容量50～300千瓦，總裝機容量1550千瓦。其中1971年江西省宜春利用67攝氏度地?zé)崴囼灠l(fā)電成功，雖然裝機容量只有50千瓦，但它是世界迄今最低溫度的地?zé)岚l(fā)電。當(dāng)時的中國水平不見得比世界低多少，但我們沒有鞏固和發(fā)展這些成績，反而在運行幾年后陸續(xù)關(guān)停了，僅豐順的更新機組被當(dāng)?shù)乩相l(xiāng)留下，并使用至今。

那些關(guān)停中低溫地?zé)岚l(fā)電機組的原因，當(dāng)時結(jié)論是：“技術(shù)可行，但經(jīng)濟(jì)不合算”。另外，中國地?zé)峤绱撕筮€有一種觀點，認(rèn)為中國就應(yīng)該發(fā)展地?zé)嶂苯永玫拈L處，不必去發(fā)展地?zé)岚l(fā)電的短處。就這樣，中國放棄了地?zé)岚l(fā)電的研究。實際上，上世紀(jì)70年代的國外中低溫地?zé)岚l(fā)電也在類似水平上發(fā)展，然而，國外的理念是：正因為當(dāng)下成本高、效率低，所以才需要繼續(xù)研究，以求降低成本，提高效率。他們幾十年不斷研究改進(jìn)，效益逐步提高，成本逐步降低，產(chǎn)品有了新銷路，于是再生產(chǎn)，再研究改進(jìn)，直至幾十年后的現(xiàn)在他們成了世界領(lǐng)先，并還在進(jìn)一步研究改進(jìn)。相比之下，我們放棄了，停頓了，于是落后了。

中國丟失了三十年地?zé)岚l(fā)電的研究，那是輸在了理念上，我們應(yīng)該吸取經(jīng)驗教訓(xùn)。

地?zé)岚l(fā)電有望崛起

中國《可再生能源法》認(rèn)定地?zé)崮苁强稍偕茉粗?，但迄今地?zé)崮艿膶嶋H發(fā)展和社會認(rèn)知度在可再生能源中只是小弟弟角色。

胡錦濤同志在2012年11月8日中國共產(chǎn)黨第十八次全國代表大會的報告中提出了“推動能源生產(chǎn)和消費革命，控制能源消費總量，加強節(jié)能降耗，支持節(jié)能低碳產(chǎn)業(yè)和新能源、可再生能源發(fā)展，確保國家能源安全”。

今年6月13日中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席、中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組組長習(xí)近平同志主持召開中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會議，研究我國能源安全戰(zhàn)略。習(xí)近平發(fā)表重要講話強調(diào)，能源安全是關(guān)系國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的全局性、戰(zhàn)略性問題，對國家繁榮發(fā)展、人民生活改善、社會長治久安至關(guān)重要。面對能源供需格局新變化、國際能源發(fā)展新趨勢，保障國家能源安全，必須推動能源生產(chǎn)和消費革命。習(xí)總書記在會上提出了推動能源消費革命、推動能源供給革命、推動能源技術(shù)革命、推動能源體制革命和全方位加強國際合作5點要求。

面臨這樣的形勢，中國工程院設(shè)立了《推動能源生產(chǎn)和消費革命戰(zhàn)略研究》重大項目，最近的研究報告闡述了：綜合世界能源發(fā)展方向和我國能源生產(chǎn)革命的基礎(chǔ)，我國能源生產(chǎn)革命的方向是“能源資源保障多元化和安全化、能源生產(chǎn)綠色化和高效化、能源系統(tǒng)信息化和智能化以及全國能源資源的優(yōu)化配置”，并提出推動中國能源生產(chǎn)革命的“三大戰(zhàn)役”是倍增油氣、綠色煤炭和“半壁江山”的非化石能源。

至此，我們可以清楚地明了：應(yīng)該在中國能源革命中來看待地?zé)崮?，在致力于改變以煤為主的傳統(tǒng)能源格局、轉(zhuǎn)向多元化供給模式中來討論地?zé)衢_發(fā)。

西藏羊八井地?zé)犭姀S基本上是中國地?zé)岚l(fā)電的一枝獨秀，其第一臺1000千瓦試驗機組于1977年投產(chǎn)發(fā)電，接著增加了8臺3000千瓦機組(含1臺聯(lián)合國援助3180千瓦日本機組)，至1991年完成總裝機容量2.418萬千瓦(1000千瓦試驗機組退役)。電廠至今仍正常運行，現(xiàn)年發(fā)電量1.4億千瓦時，累計發(fā)電已超過30億千瓦時。

此后，1985年曾在西藏朗久建成2000千瓦地?zé)岚l(fā)電機組，但因資源不足，僅間斷發(fā)電;1994年還在西藏那曲建成1000千瓦地?zé)岚l(fā)電機組，但結(jié)垢問題嚴(yán)重。這兩處都在上世紀(jì)90年代末停運了。

2006年我國《可再生能源法》實施，曾經(jīng)喚起一些開發(fā)商對地?zé)岚l(fā)電投資的熱情，但幾經(jīng)波折未能獲得政府對地?zé)岚l(fā)電如同風(fēng)電和太陽能發(fā)電上網(wǎng)電價補貼的答復(fù)后，他們放棄了投資計劃?；蛟S是2009年的《可再生能源法》修訂帶來了些許松動，國電龍源在西藏羊八井投資的1000千瓦螺桿膨脹機地?zé)岚l(fā)電成功運轉(zhuǎn)，2010年又接著投資了第二個1000千瓦同型機組，為我國地?zé)岚l(fā)電在長期停滯后邁出了第一步。

2011年開始的我國“十二五”計劃，地?zé)峁ぷ髡呓K于迎來了轉(zhuǎn)機，國土資源部設(shè)立了《全國地?zé)豳Y源調(diào)查評價》項目，科技部也設(shè)立了《干熱巖熱能開發(fā)與綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研究》和《中低溫地?zé)岚l(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究與示范》2個863高新科技研究項目。國家的重視和支持再次喚起了我國地?zé)峁ぷ髡叩臒崆?，教授、研究員幫助華北油田建起了油井采油副產(chǎn)品廢熱水用雙工質(zhì)螺桿膨脹機400千瓦試驗發(fā)電，民營企業(yè)江西華電電力有限責(zé)任公司繼續(xù)利用其螺桿膨脹發(fā)電機在西藏羊易地?zé)崽镆郧暗牡責(zé)峥碧骄显囼灹?00千瓦(2011)和500千瓦(2012)發(fā)電，并開始投資承建羊易地?zé)犭姀S計劃的3.2萬千瓦發(fā)電工程，其第一期1.6萬千瓦工程正在鉆地?zé)嵘a(chǎn)井。

2013年國家能源局、財政部、國土資源部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的指導(dǎo)意見》，既明確給予了地?zé)岚l(fā)電上網(wǎng)電價等優(yōu)惠政策，又給定了我國地?zé)?ldquo;十二五”的發(fā)展目標(biāo)，其中地?zé)岚l(fā)電的指標(biāo)是10萬千瓦。地?zé)岚l(fā)電需要做好前期的資源準(zhǔn)備工作，國土資源部當(dāng)即指令中國地質(zhì)調(diào)查局安排高溫地?zé)豳Y源靶區(qū)的勘探任務(wù)，勘探隊伍已經(jīng)在西藏谷露等地開始勘查工作。

“十三五”中國地?zé)岚l(fā)展展望

國土資源部明確了地?zé)崮艿母拍睿喊凑章癫厣疃龋?00米以淺的稱為淺層地溫能，200米至3000米的稱為常規(guī)地?zé)崮埽?000米至10000米的稱為干熱巖。常規(guī)地?zé)崮艿母邷夭糠趾透蔁釒r資源供地?zé)岚l(fā)電利用，常規(guī)地?zé)崮艿牡蜏夭糠趾蜏\層地溫能用作供暖和其他熱利用。

中國的地?zé)峁ぷ髡咴谥袊こ淘褐攸c咨詢研究項目《我國地?zé)豳Y源開發(fā)利用戰(zhàn)略研究》中研究制訂了中國地?zé)崮芸茖W(xué)開發(fā)利用路線圖，設(shè)計了至2020年、2030年、2050年3個時間節(jié)點的發(fā)展目標(biāo)。

因地?zé)豳Y源蘊藏隨地質(zhì)構(gòu)造條件的差異明顯及勘探過程的耗時較長，常規(guī)地?zé)崮艿拈_發(fā)利用不可能像風(fēng)能和太陽能那樣出現(xiàn)指數(shù)式增長;淺層地溫能雖賦存條件簡單，也只能是速度稍快的算術(shù)增長;僅有一點例外是干熱巖，它受地域分布影響小，一旦深部壓裂等關(guān)鍵技術(shù)過關(guān)，就能出現(xiàn)幾何級增長了，但估計那需要從現(xiàn)在起的持續(xù)努力、直至2030年前后完全成熟才可轉(zhuǎn)機，2020年正在關(guān)鍵過程中，不可缺少，但還達(dá)不到轉(zhuǎn)機。鑒于此，“十三五”的中國地?zé)岚l(fā)展展望可概略描述于下(參見圖)。

(一)地?zé)岚l(fā)電只有略快增長

國土資源部現(xiàn)已開始加強高溫地?zé)豳Y源勘探任務(wù)，積極為“十三五”和今后的地?zé)岚l(fā)電做準(zhǔn)備，但這需進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查、地球化學(xué)和地球物理勘查，然后在選定的位置鉆勘探孔，鉆井完鉆后要做產(chǎn)能測試，這些實施過程需要一定時間;科技部“十二五”《中低溫地?zé)岚l(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究與示范》項目的成果可供利用，但還達(dá)不到產(chǎn)業(yè)規(guī)模。因此預(yù)計至2020年可達(dá)“十二五”完成5萬千瓦的3倍，實現(xiàn)15萬千瓦。

(二)常規(guī)地?zé)崮芊€(wěn)步增長

我國中低溫地?zé)豳Y源直接利用的熱能近20年來保持世界第一位，這包括地?zé)峁┡?、溫室種植與水產(chǎn)養(yǎng)殖、溫泉洗浴醫(yī)療等利用。市場經(jīng)濟(jì)下，開發(fā)商利用溫泉休閑旅游度假的開發(fā)而得到穩(wěn)步發(fā)展，年增長速度在10%。另外，近年來國家提倡合同能源管理和獎勵節(jié)煤的政策，促進(jìn)地?zé)峁┡玫揭?guī)?；l(fā)展，年增長率15%。這樣，我國常規(guī)地?zé)崮艿臒崂每傮w保持10%年增長率，這樣的速度還能保持，所以按10%的年增長，預(yù)計從“十二五”末的600萬千瓦熱量可增至2020年的1000萬千瓦熱量。

(三)淺層地溫能穩(wěn)健增長

利用地源熱泵技術(shù)開發(fā)淺層地溫能用于建筑供暖，國際上是近30年風(fēng)行起來的新技術(shù)，被稱為節(jié)能和減排效率最高的單項技術(shù)。其從上世紀(jì)90年代引進(jìn)國內(nèi)，1995年在北京做成了第一個工程，隨之國內(nèi)研發(fā)生產(chǎn)熱泵主機設(shè)備，于是得到更快發(fā)展。尤其2006年以來獲得一系列國家和地方政策的支持，從而突飛猛進(jìn)，2010年已奪取了世界第二的成績，現(xiàn)在正向美國的世界第一位置沖擊，已接近、也許已經(jīng)實現(xiàn)目標(biāo)。2007～2010年間是我國地源熱泵工程應(yīng)用發(fā)展最快的時期，年累進(jìn)增長率超過40%;然后在稍做調(diào)整后，繼續(xù)快速發(fā)展，2010年以來的平均年累進(jìn)增長率仍高達(dá)27%，遠(yuǎn)高于世界同期平均的18%增速。2013年我國地源熱泵工程應(yīng)用面積已達(dá)3億平方米(這里扣除了國際上不予統(tǒng)計的工廠余熱和城市污水的熱泵利用，住建部公布的熱泵總應(yīng)用為4億平方米)。“十三五”的中國地源熱泵應(yīng)用計劃達(dá)到8億平方米，5年間增加4億平方米，相當(dāng)于平均年累進(jìn)增長率16%，等于世界同期平均水平，這是不難完成的目標(biāo)。

(四)干熱巖突破技術(shù)關(guān)鍵

利用EGS(增強地?zé)嵯到y(tǒng))技術(shù)開發(fā)干熱巖地?zé)豳Y源是前瞻性的世界前沿技術(shù)，常規(guī)的高溫地?zé)豳Y源受地質(zhì)條件制約分布有限，而干熱巖可基本不受地域影響，它設(shè)計相距數(shù)百米鉆兩個4000米(或更深)的深井，用“壓裂”技術(shù)在兩井之間造出連通的人工裂隙，然后從一井注入涼水，另一井中就能產(chǎn)出高溫蒸汽和熱水，供地?zé)岚l(fā)電和余熱利用。世界上目前僅有8個發(fā)達(dá)國家實踐過EGS，自2011年以來法國、德國、澳大利亞和美國已相繼實現(xiàn)千千瓦級EGS電站商業(yè)運行試點，EGS破解常規(guī)高溫地?zé)豳Y源的局限，美國稱之為21世紀(jì)地?zé)崮艿奈磥?，將?050年在美國完成1億千瓦裝機容量。中國設(shè)計了15%的美國指標(biāo)，至2050年實現(xiàn)1500萬千瓦干熱巖EGS發(fā)電。“十三五”我們處在EGS關(guān)鍵研究的進(jìn)程中，2020年需要突破千千瓦級發(fā)電，從而可保障后續(xù)的加速發(fā)展得以跟進(jìn)和實現(xiàn)。

(五)2050年實現(xiàn)1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤目標(biāo)

中國地?zé)崮茈m是可再生能源中的小弟弟，中國地?zé)峤缭笧橹袊哪茉锤锩e極貢獻(xiàn)，最近研究制訂了中國地?zé)崮芸茖W(xué)開發(fā)利用路線圖的目標(biāo)是2050年實現(xiàn)1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤當(dāng)量的替代目標(biāo)，在此之前，我們將努力爭取做得更快、更好。