中國儲能網(wǎng)訊：近日，以“地?zé)峒夹g(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)能源體系建設(shè)”為主題的中國能源研究會2024年地?zé)釋W(xué)術(shù)年會在雄安新區(qū)召開。地?zé)豳Y源開發(fā)利用對優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、推進(jìn)能源行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型、實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和具有重要意義。此次大會旨在助力雄安新區(qū)綠色城市典范建設(shè)，展示和交流國內(nèi)外地?zé)豳Y源勘查開發(fā)領(lǐng)域的最新研究成果，探討地?zé)衢_發(fā)過程中面臨的重大科學(xué)技術(shù)問題，促進(jìn)地?zé)嵝袠I(yè)高質(zhì)量發(fā)展。本版整理了部分專家觀點，敬請關(guān)注。
□本報記者 馬 玲
加快培育新業(yè)態(tài)、新場景、新模式
我國積極開發(fā)利用地?zé)崮?，助力能源體系轉(zhuǎn)型和“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)。近年來，多項政策出臺推動地?zé)崮芤?guī)?；_發(fā)。當(dāng)前地?zé)岙a(chǎn)業(yè)市場需求旺盛，但面臨技術(shù)、成本等挑戰(zhàn)。專家建議，應(yīng)加大技術(shù)創(chuàng)新和智能化應(yīng)用力度，加快培育地?zé)岙a(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)、新場景、新模式。
地?zé)崮苁且环N儲量豐富、分布較廣、穩(wěn)定可靠的可再生清潔能源。我國大力開發(fā)利用地?zé)崮?，對?gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，助力實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)具有重要意義。
2021年，國家能源局等八部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的若干意見》，指出要深化地?zé)豳Y源勘查工作、積極推進(jìn)淺層地?zé)崮芾谩⒎€(wěn)妥推進(jìn)中深層地?zé)崮芄┡?，鼓勵地方建設(shè)地?zé)崮芨哔|(zhì)量發(fā)展示范區(qū)，穩(wěn)妥推進(jìn)地?zé)崮馨l(fā)電示范項目建設(shè)等重點工作。
2022年國家發(fā)展改革委發(fā)布《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》，指出積極推進(jìn)地?zé)崮芤?guī)?；_發(fā)，全面推進(jìn)淺層地?zé)崮荛_發(fā)，積極推進(jìn)中深層地?zé)崮芄┡评洹?
2024年7月31日，中共中央、國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加快經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型的意見》，明確指出大力發(fā)展非化石能源，因地制宜開發(fā)生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽艿刃履茉础?1月8日，我國通過《能源法》，提出推進(jìn)風(fēng)能、太陽能開發(fā)利用，因地制宜發(fā)展地?zé)崮艿取?
當(dāng)前，我國地?zé)岙a(chǎn)業(yè)市場需求旺盛，技術(shù)研發(fā)不斷進(jìn)步，政策支持不斷強(qiáng)化，產(chǎn)業(yè)鏈逐步健全，地?zé)岙a(chǎn)業(yè)體系初步形成。生態(tài)環(huán)境部對外合作與交流中心政策研究部研究員張劍智認(rèn)為，盡管我國清潔能源技術(shù)在電力、工業(yè)、建筑、交通、鋼鐵、農(nóng)業(yè)等行業(yè)得到大力發(fā)展，但是清潔能源技術(shù)開發(fā)成本高，數(shù)字化水平、智能化水平、儲能技術(shù)、調(diào)峰技術(shù)還需要進(jìn)一步提高。由于美歐在氣候與清潔能源政策上具有不確定性和搖擺性，我國清潔能源企業(yè)和產(chǎn)品走出去面臨越來越大的挑戰(zhàn)。他建議完善綠色稅收、綠色信貸等激勵措施，加大清潔能源領(lǐng)域的資金投入力度，推進(jìn)綠色低碳清潔能源發(fā)電、儲能等關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)，推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用深度融合，進(jìn)一步鞏固太陽能、風(fēng)能、氫能、核能、地?zé)崮艿惹鍧嵞茉醇夹g(shù)在國際上的領(lǐng)先優(yōu)勢。
我國地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展條件十分有利。與會專家表示，在政策支持下，地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展將迎來更大市場空間，要加大技術(shù)創(chuàng)新力度，拓展應(yīng)用場景，推動智能化與數(shù)字化等先進(jìn)信息技術(shù)與地?zé)岙a(chǎn)業(yè)深度耦合，提升地?zé)崮艿睦眯屎头?wù)水平，加快培育地?zé)岙a(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)、新場景、新模式。
發(fā)展地下儲熱正當(dāng)時
我國風(fēng)力、光伏發(fā)電快速發(fā)展，但面臨“棄風(fēng)棄光”挑戰(zhàn)?？缂竟?jié)儲能技術(shù)，尤其是地?zé)醿δ艹蔀榻鉀Q方案，具有儲熱溫度高、能量密度大等優(yōu)勢。為提升地?zé)醿δ芟到y(tǒng)性能，需關(guān)注地?zé)醿δ荜P(guān)鍵技術(shù)，如地?zé)醿δ苁焦┡到y(tǒng)、熱儲強(qiáng)化調(diào)控及電熱耦合技術(shù)。
太陽能和風(fēng)能具有間歇性、不穩(wěn)定、不可控等特點，以致我國風(fēng)光資源豐富的地區(qū)多受“棄風(fēng)棄光”困擾。尤其是“三北”地區(qū)，風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅速，帶來了非常富裕的非連續(xù)電力資源，但“棄風(fēng)棄光”時有發(fā)生。全國新能源消納監(jiān)測預(yù)警中心數(shù)據(jù)顯示，2023年，我國新能源棄風(fēng)率達(dá)2.7%，棄風(fēng)率超過5%的地區(qū)有4個。2024年，棄風(fēng)、棄光率持續(xù)上升，1~6月，我國新能源棄風(fēng)率增至3.9%，其中棄風(fēng)率超過5%的地區(qū)增至8個。
大比例可再生能源利用離不開跨季節(jié)儲能（夏季儲熱、冬季取熱），采儲結(jié)合的熱儲工程技術(shù)是經(jīng)濟(jì)性開采地?zé)崮艿墓こ碳夹g(shù)，可以將間歇性、不穩(wěn)定的風(fēng)能轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的地?zé)崮苓M(jìn)行儲存，儲層深度一般在500~2000米、儲熱溫度在70~150攝氏度。
深部地?zé)醿δ艿募夹g(shù)優(yōu)勢主要表現(xiàn)為儲熱溫度高、能量密度大，儲熱效率更高、能力更強(qiáng)、運行成本更低，對淺部地下水不會造成污染。中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員龐忠和指出，未來以可再生能源為主體的能源結(jié)構(gòu)離不開長時間大容量儲能技術(shù)。地?zé)醿δ軛l件好、潛力大、基礎(chǔ)好，雄安新區(qū)的初步試驗表明，中深層碳酸鹽巖地?zé)醿δ芗夹g(shù)可行、回收率高，綠色能源消納和經(jīng)濟(jì)效益均好，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，可擴(kuò)大中深層地?zé)醿δ芗夹g(shù)的應(yīng)用規(guī)模。
什么是影響地?zé)醿δ芟到y(tǒng)性能的關(guān)鍵因素？如何提升和優(yōu)化地?zé)醿δ芟到y(tǒng)的回收率？如何建立地?zé)醿δ芟到y(tǒng)的綜合評價體系？龐忠和認(rèn)為這是要重點關(guān)注的地?zé)醿δ荜P(guān)鍵技術(shù)問題。地?zé)醿δ苁焦┡到y(tǒng)技術(shù)，創(chuàng)新點在于以地?zé)崮転榛A(chǔ)負(fù)荷，將過剩的風(fēng)電資源就地消納，在電、熱、儲三個環(huán)節(jié)進(jìn)行有效配置與調(diào)控，實現(xiàn)供暖系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；熱儲強(qiáng)化調(diào)控技術(shù)，創(chuàng)新點在于利用水力壓裂或酸化壓裂等技術(shù)，實現(xiàn)熱儲層的增強(qiáng)或改造，綜合利用地球物理、水文地質(zhì)和數(shù)學(xué)模型等手段，提高熱儲層儲熱效率，保障多能融合地?zé)醿δ苁焦┡到y(tǒng)全生命周期穩(wěn)定運行；電熱耦合技術(shù)，創(chuàng)新點在于基于“源網(wǎng)荷儲”協(xié)同優(yōu)化模型，探索風(fēng)電反調(diào)峰特性與冬季供暖需求的聯(lián)動機(jī)制，研發(fā)高效電熱轉(zhuǎn)換設(shè)備，實現(xiàn)風(fēng)電與熱力多維度耦合。
油田地?zé)衢_發(fā)優(yōu)勢明顯
地?zé)崮茏鳛橐环N穩(wěn)定可靠的可再生能源，與油氣行業(yè)關(guān)聯(lián)緊密。四川盆地地?zé)豳Y源豐富，開發(fā)潛力巨大，同時，廢棄油井與地?zé)豳Y源分布高度重疊。專家建議，利用優(yōu)質(zhì)廢棄油氣井開發(fā)地?zé)幔⒐タ讼嚓P(guān)技術(shù)難題，以優(yōu)化地?zé)醿δ芟到y(tǒng)，提升能源利用效率。
地?zé)崮懿皇芴鞖獾茸匀粭l件的影響，平均能源利用率高于太陽能和風(fēng)能，可用于供暖、發(fā)電等多個領(lǐng)域。在諸多可再生能源中，地?zé)崮艿目碧介_發(fā)與油氣行業(yè)關(guān)聯(lián)度最大。
地?zé)豳Y源作為與石油共生于沉積盆地的資源，油田企業(yè)開發(fā)優(yōu)勢明顯：油田地?zé)醿α控S富，且投資回收期短（3~5年）；基礎(chǔ)設(shè)施極大降低了地?zé)衢_發(fā)成本，勘探、鉆井成本降幅在50%~65%，鉆井成功率高；高產(chǎn)水井和廢棄油井是開發(fā)地?zé)岬淖罴押蜻x井；擁有豐富的地質(zhì)、鉆井、測井、地震、重磁等基礎(chǔ)資料，為地?zé)峥碧?、評價、開發(fā)和利用提供了巨大便利。
四川盆地地?zé)豳Y源量達(dá)到42.6萬億吉焦，折合標(biāo)準(zhǔn)煤14504億噸，資源豐度達(dá)到1.85億吉焦/平方公里，地?zé)豳Y源位居中國沉積盆地之首，開發(fā)潛力巨大。
在四川盆地油氣勘探開發(fā)過程中產(chǎn)生了大量廢棄油井，其分布與地?zé)豳Y源分布高度重疊，可極大降低地?zé)衢_發(fā)鉆井成本；存在完備的地質(zhì)生產(chǎn)資料，可極大降低開發(fā)風(fēng)險；廢棄油井后期處置和維護(hù)要耗費大量人力、物力，改造后，開采地?zé)峥捎行а娱L廢棄油井的生命周期，實現(xiàn)“變廢為寶”，因此利用廢棄油井開發(fā)中低溫地?zé)崮芫邆湎忍靸?yōu)勢。
基于長期的地?zé)豳Y源勘探及開發(fā)經(jīng)驗，成都理工大學(xué)地?zé)嵫芯恐行难芯繂T姜光政建議，選擇具有優(yōu)質(zhì)儲層的廢棄油氣井，建立廢棄油氣井?dāng)?shù)據(jù)庫；橫向?qū)Ρ葐尉卣鲄?shù)，挑出條件較優(yōu)的廢棄油氣井；根據(jù)四川盆地及礦權(quán)范圍地?zé)豳Y源分布特征，優(yōu)選出最優(yōu)分級帶上的廢棄油氣井進(jìn)入數(shù)據(jù)庫。他認(rèn)為，地?zé)衢_發(fā)亟待攻克的技術(shù)主要包括油田水化學(xué)特征及結(jié)垢機(jī)理、油田地區(qū)地溫特征及聚熱機(jī)制、地?zé)醿拥刭|(zhì)建模及可視化、高礦化度地?zé)崴咝Q熱預(yù)處理及開發(fā)工藝、碳酸鹽巖孔隙表征及滲流機(jī)理、油田結(jié)垢物微觀特征及除垢工藝、廢棄油氣井儲層改造關(guān)鍵技術(shù)及工藝等。
創(chuàng)新引領(lǐng)淺層地?zé)崮軐W(xué)科發(fā)展
淺層地?zé)崮茉谖覈ㄖ┡评浼盁崴?yīng)中具有顯著優(yōu)勢。華北平原等地自然條件優(yōu)越，淺層地?zé)崮荛_發(fā)潛力巨大。雄安新區(qū)作為地?zé)醿?yōu)勢城市，積極探索地?zé)岫嘣_發(fā)和梯級利用方式，建設(shè)地?zé)峁┡瘏^(qū)域并實現(xiàn)“地?zé)?”清潔供熱系統(tǒng)運營。未來，應(yīng)持續(xù)探索淺層地?zé)崮艿刭|(zhì)學(xué)理論及方法，開展高效轉(zhuǎn)化及應(yīng)用研究，并深化地質(zhì)環(huán)境影響研究，助力“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)。
在可再生能源中，地?zé)崮茉谖覈ㄖ锕┡评浼吧顭崴峁┓矫婢哂械锰飒毢竦膬?yōu)勢，特別是淺層地?zé)崮?，分布面積廣、開采難度小、熱泵技術(shù)成熟，可以有效降低我國建筑能耗與碳排放。
我國農(nóng)村地區(qū)供熱約占全國供熱面積的1/3，是推廣清潔供熱的薄弱環(huán)節(jié)，農(nóng)村燃煤替代刻不容緩，淺層地?zé)崮芨咝Ю冒l(fā)展空間巨大。淺層地?zé)崮苁侵柑N藏在地表以下一定深度（一般小于200米）范圍內(nèi)巖土體、地下水和地表水中，在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，具有開發(fā)利用價值的熱能，溫度一般低于25攝氏度。
華北平原屬暖溫帶大陸季風(fēng)氣候，夏季需要制冷、冬季需要供暖，同時又具有良好的地?zé)岬刭|(zhì)和水文地質(zhì)條件，淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用具有得天獨厚的自然條件。同時，河北省平原地區(qū)能源匱乏，為了加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展，開發(fā)利用淺層地?zé)崮軇菰诒匦小?
河北省淺層地?zé)崮荛_發(fā)始于2001年，淺層咸水式地源熱泵技術(shù)利用工程主要集中在農(nóng)村，分散式夏季制冷，開發(fā)利用方式為“水空調(diào)”和“水簾”兩種方式。地埋管式地源熱泵工程大部分位于城市和縣城城區(qū)，主要用于機(jī)關(guān)、學(xué)校、商場、酒店、住宅、醫(yī)院等公共建筑。
2022年2月，河北省印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)全省地?zé)崮荛_發(fā)利用的實施意見》，提出積極推進(jìn)淺層地?zé)崮芾媒Y(jié)合供暖（制冷）需求，因地制宜推進(jìn)淺層地?zé)崮芾?，建設(shè)淺層地?zé)崮芗夯檬痉秴^(qū)。
結(jié)合河北淺層地?zé)崮荛_發(fā)的實際，河北省地?zé)豳Y源開發(fā)研究所研究員趙紅亞認(rèn)為，應(yīng)加強(qiáng)淺層地?zé)崮軈^(qū)域地質(zhì)勘查工作，提高勘查精度；對現(xiàn)有的淺層地?zé)崮芾霉こ踢M(jìn)行長期監(jiān)測，研究其運行效果、能效比及運行過程中對地質(zhì)環(huán)境的影響，優(yōu)化工程設(shè)計參數(shù)；建立示范工程，調(diào)動建設(shè)單位開發(fā)利用淺層地?zé)崮艿姆e極性，積極建設(shè)并申報可再生能源示范工程。
雄安是世界上少有的地?zé)醿?yōu)勢城市，埋藏淺、溫度高、水質(zhì)好、易回灌，地?zé)崽锟偯娣e1256平方公里，總儲存量377億立方米，可開采量4億立方米。《河北雄安新區(qū)總體規(guī)劃（2018~2035年）》提出“推進(jìn)本地可再生能源利用”，要求科學(xué)合理利用地?zé)崮埽剿鹘⒌責(zé)峁┡?、制冷等多元化開發(fā)和梯級利用方式。7年多來，雄安新區(qū)建設(shè)完成中深層、淺層地?zé)岷偷叵滤詣踊瘎討B(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，開展了17個地塊、總面積440平方公里的地?zé)峥辈?，擁有?3個地?zé)岵傻V權(quán)，中試基地3萬平方米利用淺層地?zé)崮艿膹S房投入使用，新建片區(qū)800萬平方米的地?zé)峁┡瘏^(qū)域?qū)崿F(xiàn)“地?zé)?”清潔供熱系統(tǒng)運營。同時，雄安新區(qū)不斷探索“油退熱進(jìn)”工業(yè)化地?zé)衢_采模式，積極申報國家地?zé)岣哔|(zhì)量發(fā)展示范區(qū)，為未來之城建設(shè)持續(xù)賦能。
自然資源部淺層地?zé)崮苤攸c實驗室科技辦負(fù)責(zé)人李翔說，面向國家新能源與可再生能源發(fā)展、科技發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)和重大需求，凸顯綠色發(fā)展理念，開展戰(zhàn)略性、前沿性的淺層地?zé)崮軕?yīng)用基礎(chǔ)研究和淺層地?zé)崮芾藐P(guān)鍵環(huán)節(jié)技術(shù)攻關(guān)，以創(chuàng)新為引領(lǐng)，推動淺層地?zé)崮軐W(xué)科發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，建設(shè)高水平科技人才高地，助力自然資源管理和“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)。
李翔建議持續(xù)探索淺層地?zé)崮艿刭|(zhì)學(xué)理論及方法。從地埋管換熱特性、土壤儲能熱濕遷移規(guī)律、地下水循環(huán)及中深部構(gòu)造等對淺層地溫場影響等方面研究淺層地?zé)崮艹梢驒C(jī)理，開展淺層地?zé)崮芸碧皆u價方法體系研究；多維度開展淺層地?zé)崮芨咝мD(zhuǎn)化及應(yīng)用研究，開展不同巖層的儲熱性能及巖土體換熱試驗，提升寒區(qū)淺層和中深層換熱系統(tǒng)換熱能力，明確地下水滲流對溫度場分布、地埋管換熱特性的影響，推進(jìn)地埋管換熱系統(tǒng)研究及測評方法研究，開展淺層地?zé)崮芾孟到y(tǒng)仿真和優(yōu)化設(shè)計等；繼續(xù)深化淺層地?zé)崮芾玫刭|(zhì)環(huán)境影響研究，應(yīng)用光纖測溫技術(shù)，開展物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測預(yù)警，減少井群復(fù)雜熱交互作用影響，核算全流程碳排放等。
