地热资源的开发利用及可持续发展

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  【摘 要】随着经济发展和社会进步,人们在享受富裕生活的同时,对生态环境的要求也越来越高。根据监测分析,与燃煤锅炉相比,燃气锅炉能效比较高,污染物排放较少。但燃气锅炉也有弱点,一是使用成本和安全要求高;二是受天然气供应量影响大,有的地方锅炉改造完毕,却连调试用的天然气都没有;三是仍有二氧化碳排放。况且,天然气与煤炭一样属于常规能源,都是不可再生的一次性能源,把这种有限且珍稀的资源规模化应用于城市供暖,其运行并不经济,还会造成资源浪费,加速资源枯竭。因此,寻找其他可再生的新型清洁能源成为摆在我们面前的现实任务。本文主要分析和研究了土壤热源和热岩资源,两者的对比以及干热岩供热技术的特点。
  【关键词】地热资源;开发利用;可持续发展
  一、地热资源的基本特性与特点
  (一)基本特性
  地热资源是指在当前技术经济和地质环境条件下, 能够从地壳内科学、合理地开发出来的岩石中的热能量、地热流体中的热能量及其伴生的有用组分。地球是一个巨大的热库, 从地面越往下温度越高, 正常增温梯度为每1000m 增加25 ℃~ 30 ℃。由于构造原因, 地球表面的热流量分布不均, 部分地区大于正常梯度时就形成地热异常。从全球地质构造观点看, 大于150 ℃的高温地热资源带, 主要出现在地壳表层各大板块的边缘、碰撞带、开裂部位和坳陷区。地热田储存资源量大, 水源虽来自大气降水,但水的径流缓慢, 形成热水的周期可达数千年, 甚至上万年, 与地下冷水一般一年左右的循环周期有明显不同。地热资源赋存在一定地质构造部位, 有明显的矿产资源属性, 具有矿产资源和水资源的双重性, 是集热、矿、水三位一体的清洁、宝贵、可利用的矿产资源。
  (二)特点
  1、地热能是一种清洁能源。我们所说的“清洁” 是指地热能是相对其它能源对环境污染最小的一种能源, 特别是由于地热开发利用技术的提高,用高温地热田发电所产生的二氧化碳的排放量, 较常规化石能源发电要小得多。
  2、地热资源是一种可再生、可持续使用的能源。在地热源体系里, 地热水通过对流的方式实现能量的传递, 属于可再生范畴。我们所说的地热资源的可持续利用, 是以一个国家或地区的概念, 在一个相当长的时间内来统一规划利用地热资源, 不论是用于发电或是直接热利用, 使得新开发的地热系统可以取代逐步被淘汰的旧系统。
  3、地热资源的利用不受其它因素的影响。地热资源的利用可以不受天气、季节的影响, 每一天每一刻均可连续使用。即使在常规维修检查时, 地热源电站仍可持续发电。相反, 其它形式的能源或多或少要受一定的外部变化的影响。因此, 对于装机容量相同的新能源发电站来说, 地热电站的年发电量, 要高于风能发电场、光伏电站等。
  二、开发利用地热能有良好的社会、环境效益
  为了寻找可再生的新型清洁能源,科学家做了广泛的尝试。风能、太阳能等可再生能源,受地域、天气、季节变化影响大,难以全方位、全天候应用。核电站技术日臻完善,但建设成本大,有一定的安全风险。水电资源丰富,但易受气候条件制约,枯水期无法全负荷运转,且存在引发地质变化的可能和难以避免的生物生态环境问题。这样,地热逐渐进入了人们的视野。
  地热来自于地球内部,地核散发的热量透过地幔的高温岩浆传达至地壳形成“地热能”。常见的地热依其储存方式,可分为3种类型:第一种是水热型,称为热液资源,统称为地热水,指地下水在多孔性或裂隙较多的岩层中吸收地热,其所储集的热水及蒸汽,经适当提引后可为经济型替代能源,即常见的地热水、温泉,其开采历史悠久。第二种是土壤热源型,地表浅层是一个巨大的太阳能集热器,收集了47%的太阳能量,比人类每年利用能量的500倍还多。第三种是热岩型,称为干热岩资源,指浅藏在地壳表层的熔岩或尚未冷却的岩体,可以人工方法造成裂隙破碎带,再钻孔注入冷水使其加热成蒸汽和热水后将热量引出。
  三、地热能源开发现状问题
  (一)地热资源开发规划部完善
  我国地热资源开发部具有统一规划,较为分散,部分地区甚至没有勘察计划,对于地热资源的总量也没有一个清楚的认识,无法取得确切公认的数据总量,直接影响着地热资源的开发规划以及分布计划的制定,无法将开发落实到行动中,阻碍了地热资源产业化的进一步发展。没有科学合理的规划就无法制定开采方案,只能增加地热资源开发的盲目性、无序性、浪费性等,造成地热资源开发部合理,为日后能源利用留下隐患。
  (二)地热资源开发程度不足,浪费严重
  我国地热资源开发技术力量相较于国外比较薄弱,利用率不足,开发程度低,浪费严重,未能形成科学的大规模开采集约化以及产业化模式,大部分区域还停留在粗放式阶段,开采规模小、技术力量跟不上直接制约着地热资源利用的效率。多数开发企业管理不到位,开采方式不合理,配置脱离实际,造成开采浪费,资源利用率不足,回收不科学,甚至造成环境污染。
  (三)没有严格的法律法规约束
  我国地热资源开发利用起步较晚,技术水平都还不够完善,相关的法律法规还不成熟,没有相适应的管理体系,未能有效管理地热资源开发项目实施,直接影响着地热资源的勘察以及开发,地热市场趋于紊乱。地热资源开发需要高技术高装备的支持,国家相关方面要提高对地热资源的认识,加大资源开发的人力物力财力支持,鼓励开发利用,技术引进,建设示范性开采项目工程,制定合理规划制度等,促进地热资源的开发利用,推动国家能源利用率。
  四、我国资源开发利用的措施
  (一)加强地热勘察,建立数据库管理
  提高地热认识,加强地热资源勘察,了解我国地热现实情况,分布特点,对地热总量做一个科学评估,结合区域性勘察部门统筹地热资源数据,制定合理规划,根据现实状况相关数据建立全国性的资源信息数据库,完善地热资源信息,为我国地热资源勘察、开发与利用提供信息支持,增加技术规划以及开发策略的制定。
  (二)提高地热资源开发技术
  地热资源开发需要强有力的技术支持,越是先进科学的技术就越能够充分开发与利用地热资源,加强地热资源的科学研究,引进借鉴国外优秀的开采技术,结合我国地热资源现状发展创新,综合勘察地质地热情况,支持开发关键技术的攻克,促进地热资源的开发。技术创新要在全面加强地热勘察的基础上,把握我国地热特点,严格执行勘察评价的规范,建立相关制度,减少开发的不合理性,把风险控制在最小范围,发挥出地热开采的技术力量,提高资源利用率,保证资源的可持续性,取得更大的社会效益[3]。
  (三)创建资源管理模式,提高地热资源管理
  加强地热资源的统一管理,提高开发利用率,建立规范化、制度化、产业化资源管理模式。建立资质管理制度,加强工作人员的专业培训、技术培训,提高工作质量。根据不同地区的地热资源特点搭配相适宜的管理模式,地热资源发展可以采用直接或梯级利用,发展中低温地区的地热资源直接利用,则设置监控力度强的管理部门,不同温度的地热资源带分梯级管理,要求技术达到标准。
  结语:
  鉴于地热资源利用对促进生态文明建设具有重要意义,对城市治污减霾作用巨大,地热资源相关管理部门需要根据地热开发利用实际,制定流程简便、分工明确、监管有力的地热能开发利用项目管理办法,简化审批办法,提高行政效率,加强项目后续运行及环境保护监管,建立信息监测体系,完善设备检测认证制度等,在涉及地热资源应用政策制定、项目技术推广会商时,给予积极支持。同时,政府相关部门也应当大力支持地热资源技术应用,从政策、资金、技术推广等方面对从事干热岩供热技术研发的企业加大支持力度,不断扩大市场份额,为节能减排、治污减霾发挥更大的作用。
  参考文献:
  [1]张金华,魏伟,杜东,魏兴华,王培.地热资源的开发利用及可持续发展[J].中外能源,2013,(01).
  [2]尤伟静,刘延锋,郭明晶.地热资源开发利用过程中的主要环境问题[J].安全与环境工程,2013,(02).
  [3]詹麒,崔宇.我国地热资源开发利用现状与前景分析[J].理论月刊,2010,(08).
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