尊龙凯时

　　——专访中国科学院院士汪集暘

　　以“地热+”的头脑和应用，以科学的顶层设计，让地热在现代能源系统中发光发热。

　　《“十四五”现代能源系统妄想》明确提出了“十四五”时期现代能源系统建设的主要目的。其中包括能源低碳转型要取得显著效果——单位 GDP二氧化碳排放五年累计下降18%;到 2025 年，非化石能源消耗比重提高到20%左右，非化石能源发电量比重抵达 39%左右，电气化水平一连提升，电能占终端用能比重抵达30%左右。

　　在此目的下，地热能作为非化石能源，怎样在未来的能源系统中施展更着述用?就此，本刊记者采访了恒久从事地热和水文地质研究的中国科学院院士汪集暘。

　　重视地热+

　　尊龙凯时：汪院士，您好!您以为地热能作为非化石能源，怎样在未来的能源系统中施展更着述用?

　　汪集暘：在非化石能源各人庭里，地热是地球本土能源、清洁能源、可再生能源、非碳基能源，有奇异的优势。但从资源总量来看，跟太阳能、风能等相比要小得多，并且漫衍不匀称。因此，在未来的能源系统中施展更着述用，应重视“地热+”的头脑及应用？梢越厝日庵值厍虮就恋哪茉春屠醋蕴粝档钠渌履茉础⒖稍偕茉，诸如太阳能、风能、生物质能、海洋能等，团结起来一并加以开发使用。不争老大老二、不分你我，综合使用，真正做到“多能互补、一能多用”，在北方清洁取暖和、南方制冷空调等事情中施展更大的作用，解决现实的民生问题。

　　为利便叙述，可将“地热+”的内在归纳综合为“天地合一、新闻团结”。“天”指太阳能，“地”即地热能;“动”指风能、海洋能、生物质能，“静”指地热能。现实上，现在修建行业中鼎力大举推广的“近零能耗修建”和供暖行业中的“区域能源网(站)”等都是“地热+”看法的延伸或应用。

　　应用的实例也有。好比，意大利国家电力公司ENEL在美海内华达州斯蒂尔沃特(Stillwater)地热电站实验了团结发电。2009年组合了太阳能光伏，2015年又组合了太阳能热发电。现在地热发电33兆瓦，光伏发电26兆瓦，光热17兆瓦，给地热发电因中午情形温度增高而导致的效率降低实现了很好的发电增效。

　　尊龙凯时：据悉，从“地热+”看法里引申，您提出了“地球充电/热宝”。这详细是一种什么样的看法?

　　汪集暘：所谓“地球充电/热宝”(earth charger)，是指以地球介质为载体的“地热+”多能互补储/供能系统。该系统可将种种形式的能量贮存于地下，并按需求取出加以使用，是地热开发使用的一条新途径。

　　地球是一个重大的热库，地热能是一种不可多得的绿色本土能源。但它的显着劣势是漫衍极不匀称，往往在有需求的地方没有足够的资源，在没有需求的地方资源又很富厚，保存供需矛盾的问题，必需加以调理。

　　另外，在新能源和可再生能源各人庭中，中国西北、东北、华北地区弃风、弃光征象十分严重，有些地区高达50%以上，造成了能源大宗铺张。据报道，2017年弃光、弃风的能量约为三峡水库整年的发电量。并且都会中有大宗的余热、“废”热没有被有用使用，同样是能源的铺张。怎样将这些放弃的能量贮存起来并加以充分使用，是摆在地热界以致整个新能源和可再生能源界的大问题。

　　现在，国际上已经最先注重这些问题，并提出了“地球电池”(earth battery)的看法。以为将地球上种种多余的能量贮存到地下是一种把取能/储能相团结的能源开发使用新途径。但“地球电池”的提法不敷准确，由于地球是一个可重复充电、用电的“电池”，就像现在各人普遍使用的手机充电宝。因此，我以为将这种储能手艺取名为“地球充电/热宝”更为贴切，也更为通俗易懂。

　　让地球来储能

　　尊龙凯时：与古板的储能手艺相比，“地球充电/热宝”有什么优势?

　　汪集暘：与古板的储能手艺相比，“地球充电/热宝”至少具有以下优点。

　　第一，规模大。一样平常水箱储热的容量均小于105立方米，而“地球充电/热宝”使用地下含水层储热的容量可大于106立方米。

　　第二，应用广。“地球充电/热宝”可以使用无法消纳而剩余下来的风能、太阳能，也可将都会中的废热、余热集中起来加以贮存和使用，好比发电厂、污水处置惩罚厂的余热。

　　第三，跨季节。风力、光伏的资源总量虽然大得多，但保存时间、空间上供需不匹配的问题。在中国诸如长三角等冬冷夏热的地区，可将夏日酷暑难堪时的多余热量存储于地下含水层中，供冬季严寒时取出来加以使用。

　　第四，本钱低。据起源估算，水箱储热的本钱为40~100元/千瓦时。若用“地球充电/热宝”储热，则本钱大幅度降低，可降至0.1~20元/千瓦时。

　　尊龙凯时：您看好“地球充电/热宝”的应用远景吗?

　　汪集暘：虽然。这种储能手艺已有不少乐成应用的实例。例如，德国2004年就在Kiel地区建设了基于地下含水层的跨季节储热系统。该项目的冷井事情温度在10℃左右，使用1000平方米的屋顶太阳能集热器作为热源，使热井事情温度抵达50℃左右，为108栋公寓共计7000平方米的社区举行供暖。

　　瑞士妄想在首都伯尔尼地区将发电站的废热存储在地下砂岩含水层，以实现在冬季为该市旧城区提供供暖。该项目使用发电厂生产历程中废物、木料和自然气等燃烧爆发的热量加热地下水，并将其泵入地下200~500米深的砂岩层中举行存储，预计可存储热容量为3~12兆瓦的废热。

　　团结目今中国的现真相形来看，北方地区清洁供暖是摆在天下地热事情者眼前的一个大问题。无论是北京都会副中心、雄安新区，照旧京津冀地区，地球充电/热宝都大有用武之地。

　　举例来说，雄安新区自2004年大规？缮畈空鸬┫滴砻陨阶榇笮脱胰苋却⒌牡叵氯人傩腥毓┡岳，水位从2004年的地下42米急速下降至2012年的地下81米。8年间下降了39米，平均每年下降近5 米？梢韵胂，这部分采出的地下热水空间若加以回灌增补，可贮存重大的热水体积，从而增添雄安地区的地热资源潜力。并且回灌后，可增补地热田下降的热储压力，也有助于恢复地下水位。

　　《“十四五”能源领域科技立异妄想》在“地热能开发与使用手艺”板块的“应用推广”部分中提出，推广含水层储能、岩土储能等跨季节地下储热手艺使用，因地制宜推广集地热能发电、供热(冷)、热泵于一体的地热综合梯级使用手艺。在“集中攻关”部分提出，开展高温含水层储能和中深层岩土储能要害手艺研究，实现余热废热的地下储能。

　　这进一步明确了“地球充电/热宝”储能手艺在我国的应用。好比，生长含水层储能手艺，以地下水为介质，以100%原水同层对井回灌为手段，使用含水层的地质热惯性举行开发。冬冷夏用，夏热冬用，冷热联供，是中央空调系统的最佳冷热源。与燃气供热和电制冷的古板空调系统较量，供暖节能50%、制冷节能80%，同时可解决海内地下水源热泵地下水不可有用回灌的瓶颈，让地下水源热泵死去活来。

　　做好顶层设计

　　尊龙凯时：在现代能源系统建设中增进我国地热工业生长，您有什么建议?

　　汪集暘：生长地热工业，一定要有顶层设计，要有总的妄想。妄想怎么做?首先要看资源条件。

　　我国地热资源较量富厚。《中国可再生能源生长报告(2020)》的数据显示，我国336个主要都会浅层地热能年可开采资源量折合标准煤7亿吨。在回灌情景下，中深层地热能年可开采资源量折合标准煤18.65亿吨。天下埋深3000~10000米的深层地热基础资源量约为2.5×1035焦耳，折合标准煤856万亿吨。

　　虽然资源量富厚，可是漫衍不匀称。浅层地热资源在天下规模内普遍较为富厚，主要漫衍在北京、天津、河北、山东、江苏、湖南、安徽、上海、陕西等省市。中深层地热资源以中低温为主、高温为辅。中低温型地热资源主要漫衍在华北、松辽、苏北、江汉、鄂尔多斯、四川等平原和盆地，以及东南沿海、胶东半岛和辽东半岛等山地丘陵地区。而高温型地热资源主要漫衍在西藏自治区南部、云南省西部、四川省西部和台湾省。我归纳为“东高西低、南高北低”。

　　其次要看需求。北方有清洁取暖和的需求，南方有因冬冷夏热而爆发的供暖、制冷需求。

　　基于资源和需求两方面思量，我以为我国地热开发应该遵照“深浅兼顾、由浅及深，热电并举、以热为主、西电东热，干湿有度、先湿后干”的总目的。

　　尊龙凯时：为什么是“深浅兼顾、由浅及深，热电并举、以热为主、西电东热，干湿有度、先湿后干”?

　　汪集暘：这主要是从经济性方面思量？⒌厝炔豢芍凰阏治账，更应该算经济账。

　　200米以浅的浅层地热开举事度低，用热泵手艺就可以实现开发使用，因此使用本钱低。并且江河湖海等水体里蕴含的热能都可以开发使用。南京江北新区江水源热泵区域供冷供热项目，凭证项目妄想可向新区焦点区的8.75平方公里近1600万平方米修建群提供供冷供热效劳，每年可为新区节约用电量1.4亿千瓦时，相当于少烧4.69万吨标煤。从资源量上来说，已经可以很洪流平上知足清洁取暖和、制冷方面的需求。而越往深层，开举事度越大，对装备、手艺的要求越高，本钱也越高。因此，应该“深浅兼顾、由浅及深”。

　　至于“热电并举、以热为主、西电东热”是由我国地热资源的漫衍情形决议的。我国的地热资源以中低温为主，更适合生长供热。好比，东部地区的地热资源用来发电品位不敷，而夏热冬冷的天气情形用地热供暖很适合。阻止2020年，我国浅层地热源热泵供暖(制冷)面积已抵达约8.58亿平方米，位居天下第一。中国北方地区中深层地热供暖面积累计约1.52亿平方米。其中，河南等地增添较快，形成较大规模的开发使用，在散煤替换和实现区域清洁取暖和方面施展了较着述用。我国150℃以上的高温地热资源集中在西藏、云南腾冲一带的滇藏地热带上，因此我国的地热发电站也较为集中在这一地区。《“十四五”现代能源系统妄想》明确指出，“起劲推进地热能供热制冷，在具备高温地热资源条件的地区有序开展地热能发电树模”。地热发电装机容量落伍于其他国家没有关系，不应以地热发电量论英雄，应以我国的现实需求为导向，以热为主、西电东热。

　　说到“干湿有度、先湿后干”，我对近年来炒得很热的干热岩并不看好。深层(4000~10000米)干热岩虽然资源量重大，但开举事度很大，手艺、装备水平达不到，因此开发本钱高昂。从上世纪70年月末至今，全天下前前后后有64个国家开发过干热岩，但到现在只有位于德国、法国接壤处的1个干热岩项目乐成了。而该项现在后投资了1亿多欧元，只有2000千瓦的装机容量，投入产出比太低。赔本的生意不醒目，我国生长干热岩应慎之又慎？梢宰鲆恍┣捌谘蟹ⅰ⒏，但大宗投入没有须要。说白了，开发干热岩是要人造热储系统，但已经有很好的自然水热系统为什么放着不必，而要花巨资去人造?

　　总而言之，以这样的顶层设计，政产学研用金服团结起来，特殊是决议者要有苏醒的熟悉，配合增进我国地热工业蓬勃生长，为现代能源系统建设做出更大孝顺。

　　责任编辑：陆晓如