在我國,地熱資源的開發(fā)始于上世紀70年代,尤以水熱型開采為主,用于供暖和洗浴。受石油危機驅動,大量的地熱田得以開發(fā),并由此而帶來了全國地熱資源的評價。通過幾十年的工作,我國大陸的熱背景及地熱資源分布逐漸明朗。
伴隨著我國地熱資源的大規(guī)模開發(fā),地熱學包括地熱資源的理論與應用研究均在我國取得了巨大的進步,如地球動力學研究的地熱學證據(jù)、大型巖溶熱儲成因與評價研究、熱儲工程中的采灌井距經(jīng)濟性評價與深井換熱效率評估等。龐忠和等總結了近些年來的地熱學的理論進展,指出過去20年來,我國地熱研究經(jīng)歷了由淺入深、從今到古的發(fā)展歷程,為國家能源與安全建設作出了巨大貢獻。汪集暘等出版了《地熱學及其應用》一書,全面總結了近些年來地熱學的理論與應用工作。
近年來,國家頒布多項政策支持地熱發(fā)展。如2013年1月10日頒布國能新能[2013]48號文《國家能源局、財政部、國土資源部、住房和城鄉(xiāng)建設部關于促進地熱能開發(fā)利用的指導意見》;2014年6月25日頒布能綜新能[2014]497號《國家新能源綜合司,國土資源部辦公廳關于組織編制地熱能開發(fā)利用規(guī)劃的通知》;2017年1月23日印發(fā)了《地熱能開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》,規(guī)劃指出,在“十三五”時期,新增地熱能供暖(制冷)面積11億平方米,其中:新增淺層地熱能供暖(制冷)面積7億平方米;新增水熱型地熱供暖面積4億平方米。新增地熱發(fā)電裝機容量500MW。到2020年,地熱供暖(制冷)面積累計達到16億平方米,地熱發(fā)電裝機容量約530MW。2020年地熱能年利用量7000萬噸標準煤,地熱能供暖年利用量4000萬噸標準煤。京津冀地區(qū)地熱能年利用量達到約2000萬噸標準煤。
然而,隨著國內地熱能開發(fā)熱潮的高漲,一系列的問題隨之出現(xiàn),尤其是開發(fā)思路不清,譬如應當注重地熱供暖還是地熱發(fā)電?應當是開發(fā)水熱系統(tǒng)還是開發(fā)干熱巖?本文將在評述中國地熱資源分布特征的基礎之上,重點討論中國地熱資源的開發(fā)思路,供管理部門與地熱產(chǎn)業(yè)界等參考。
地熱能優(yōu)勢顯著(表1),主要有:
我國處于兩個全球性地熱帶上,西南地區(qū)的喜馬拉雅地熱帶是地中海-喜馬拉雅地熱帶的一段,而東部的臺灣地熱帶則屬于環(huán)太平洋地熱帶的一部分。在這樣的大地構造背景和區(qū)域地熱背景下,西南形成了喜馬拉雅地熱帶上的高溫對流型地熱系統(tǒng),東部形成了臺灣高溫地熱帶上高溫對流型地熱系統(tǒng)。這兩個地熱帶屬于板塊邊緣地熱帶。除此之外,全國其它地區(qū),形成了大量的廣泛分布的中低溫地熱系統(tǒng),其中包括:大型沉積盆地中的中低溫傳導型地熱系統(tǒng),隆起山區(qū)的中低溫對流型地熱系統(tǒng)。這些屬于板塊內部地熱帶(圖1)。
我國大型沉積盆地中蘊含豐富的中低溫地熱資源。從成因類型上看,它們以中低溫傳導型地熱系統(tǒng)為主,在局部地帶,由于受到斷裂活動的影響,形成傳導-對流的亞類。我國主要沉積盆地的地熱狀態(tài)由東至西,依次為熱盆、溫盆和冷盆分布。東部的松遼盆地、渤海灣盆地、蘇北盆地等屬于熱盆,地熱資源豐富。
在沉積盆地地熱系統(tǒng)中,主要熱儲類型有砂巖孔隙型熱儲和基巖裂隙-巖溶型熱儲。其中,裂隙-巖溶型地熱儲的開發(fā)利用條件更加優(yōu)越。圖2將我國的碳酸鹽巖分布疊加在大地熱流圖(用以反映熱背景)上,表明,我國碳酸鹽巖的分布總面積占陸地面積的三分之一,裸露面積約為90萬平方公里,隱伏面積達250萬平方公里以上?;趲r溶發(fā)育程度的差異,我們采用類比法,以雄縣地熱系統(tǒng)和蘇北地熱系統(tǒng)為參照,估算了全國巖溶熱儲地熱資源潛力,結果為5000億噸左右標準煤。可見潛力巨大。
從圖2中可以看出,雄安新區(qū)和北京市均在巖溶型熱儲覆蓋的渤海灣盆地內。圖2中的熱流背景也顯示出了雄安新區(qū)較好的熱背景。未來,在雄安新區(qū)和北京市副中心,地熱能均將大有作為。
針對我國地熱資源分布特征,立足于國家需求,我們提出以下地熱資源開發(fā)思路: