經過近一個多月調試和試運行，最近，華能集團清潔能源技術研究院有限公司德州地熱能清潔供暖示范工程正式啟動供暖。無獨有偶，剛剛過去的1個月里，中國石油先后在雄安新區、唐山、德州等地新投產了6個地熱清潔供暖項目，新增供暖面積900多萬平方米，為城市用能低碳化提供了新選擇。
與風能、太陽能相比，地熱曾是可再生能源家族中的“冷門”，然而隨著我國雙碳目標的提出，近年來地熱也逐漸“火”起來。2020年中國地熱直接利用裝機容量達40.6吉瓦，占全球38%，連續多年居世界首位。其中，地熱供暖裝機容量7吉瓦，地熱熱泵裝機容量26.5吉瓦。
“地熱能穩定可靠，不受天氣、季節、氣候和晝夜變化等影響，是唯一可以直接用作電-熱-冷基礎負荷的可再生清潔能源，而且地熱資源儲量巨大、分布廣泛?！敝袊茖W院廣州能源研究所（下稱廣州能源所）先進能源系統研究室主任蔣方明對中國知識產權報記者表示，在中國能源轉型的征程中，地熱能的開發利用顯現出獨特優勢和巨大潛力。
地熱供暖溫暖千家萬戶
為落實雙碳目標，今年10月，國務院印發的《2030年前碳達峰行動方案》提出，探索深化地熱能以及波浪能、潮流能、溫差能等海洋新能源開發利用。今年9月，國家發展改革委等八部委聯合發布《關于促進地熱能開發利用的若干意見》（下稱《意見》）提出，到2025年，各地基本建立起完善規范的地熱能開發利用管理流程，全國地熱能開發利用信息統計和監測體系基本完善；提出地熱能供暖（制冷）面積比2020年增加50%。
位于山東省德州市陵城區的地熱能供暖項目，是華能集團首個自主設計建設的地熱能供暖工程。該工程于2021年6月啟動了地熱井鉆探，出水溫度為53℃，供暖面積達到7.1萬平方米。據估算，該項目運行每年可節約標準煤1536噸，減排二氧化碳3829噸。
“得益于多項重大技術突破，該項目的供熱站房采用自動化運行和模塊化設計，為華能集團探索清潔低碳供熱提供了新途徑?！比A能集團知識產權中心副主任王曉龍對記者表示，近年來華能集團清潔能源技術研究院有限公司在地熱能等新能源領域進行技術攻關，僅在地熱能方面就提交了“一種壓裂回灌一體化地熱采灌系統及方法”“一種地熱能等多能源綜合利用系統及方法”“一種水壓式地熱采灌模擬裝置及方法”等多件發明專利申請。
數據顯示，我國水熱型地熱資源年可采量約為19億噸標準煤，相當于2020年全年能源消耗總量的40%；我國大陸地下3千米至10千米范圍內干熱巖資源折合856萬億噸標準煤，即使可采量僅為2%，也可以滿足我國約3500年的用能需求。然而，很長時間以來我國的地熱開發受限于“取水用熱”的直接利用模式，仍以淺層低品位地熱資源開發為主，對中深層高品位地熱資源的開發嚴重滯后，而中深層地熱資源占地熱資源總儲量的90%以上。
為破解地熱能利用的技術難題，包括廣州能源所在內的科研院所和企業進行了技術攻關。2017年，廣州能源所蔣方明團隊獨辟蹊徑，創新性提出了中深層地熱超長重力熱管取熱技術，并取得了階段性成果?！盁峁苋嵯到y相當于在地下建設了一個‘超級鍋爐’，鍋爐的‘燃料’即地熱儲池中的熱能，鍋爐產生的蒸氣通過熱管管體自發地流向地面，蒸氣凝結所釋放的熱能用于發電、供暖（制冷）等。該系統在國內外提交了近10件專利申請，其中獲得授權的中國專利3件、國外專利1件?！笔Y方明表示，目前，團隊已運用相關知識產權，聯合河北省煤田地質局在河北省唐山市樂亭縣馬頭營鎮一口干熱巖地熱深井內完成3000米長的熱管安裝和取熱實驗，地面獲得了溫度最高達90℃的飽和水蒸氣，在全球范圍內首次實現了干熱巖熱能的超長重力熱管開采。
地熱發電點亮萬家燈火
隨著為推動雙碳目標實現的政策不斷落地，地熱發電也成為社會關注的熱點。
“與我國地熱供暖（制冷）長期處于世界首位不同，我國地熱發電經過上世紀70、80年代的建設熱潮后，便長期停滯不前?！睆V州能源所地熱能研究室主任龔宇烈介紹，近年來，隨著國家相關政策發布，我國地熱發電在長期停滯后逐漸蘇醒。2018年10月，羊易地熱電廠計劃的32兆瓦發電工程一期建設1臺16兆瓦奧瑪特ORC地熱發電機組實現并網發電，這是我國地熱發電史上繼廣東豐順地熱電站和西藏羊八井地熱電站建成之后又一具有里程碑意義的事件。
《意見》提出，到2025年，在資源條件好的地區建設一批地熱能發電示范項目，全國地熱能發電裝機容量比2020年翻一番；到2035年，地熱能供暖（制冷）面積及地熱能發電裝機容量力爭比2025年翻一番。
自2003年至今，龔宇烈圍繞地熱能利用技術、熱泵制冷技術以及建筑節能技術進行研究開發，2014年研發出國內首套低溫熱源熱泵蒸汽機組，制取蒸汽溫度高達120℃，實現高溫熱泵技術的新突破龔宇烈將20多件專利運用在相關領域，首次在南方地區建成地熱資源綜合梯級利用示范系統，實現地熱資源利用率由25%提升至80%，被國內同行稱為“豐順模式”。
中國地質調查局調查結果顯示，我國336個地級以上城市規劃區范圍內淺層地熱能年可采資源量折合7億噸標準煤，水熱型地熱能年可采資源量折合18.65億噸標準煤。盡管我國擁有豐富的地熱資源，但地熱發電仍然面臨一些技術問題，例如高溫地熱勘探和鉆井技術亟需突破、地熱水腐蝕結垢問題有待解決、中低溫地熱發電技術與裝備缺乏、增強型地熱系統（EGS）技術基礎研究不足等。
有鑒于此，“在技術研發上，我們重點突破地熱發電系統新型動力循環、超高溫熱泵技術以及可消納不穩定能源的儲能式地熱供暖梯級利用技術等?！饼徲盍冶硎?，研發團隊目前正在面向中高溫地熱資源開展新型地熱發電技術研究，未來5年的目標是完成國際首套兆瓦級發電設備研發和示范工程建設。同時，面向粵港澳大灣區能源轉型，進一步優化中低溫地熱發電及冷熱聯供成套設備及工藝技術，將“豐順模式”復制推廣應用。預計相關項目實施后，將形成區域分布式能源供應，提供1兆瓦電力輸出和滿足2萬平方米的建筑冷熱需求，每年節約標準煤3200噸以上，每年減少二氧化碳排放7900噸以上。
中國工程院院士、中國石化集團有限公司總經理馬永生表示，我國正在積極研究促進地熱能開發利用的具體措施，加快營造有利于地熱能開發利用的政策環境，我國地熱發展將迎來一個黃金時期，全球地熱合作也將迎來新的重要機遇。
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