在我国,地热资源的开发始于上世纪70年代,尤以水热型开采为主,用于供暖和洗浴。受石油危机驱动,大量的地热田得以开发,并由此而带来了全国地热资源的评价。通过几十年的工作,我国大陆的热背景及地热资源分布逐渐明朗。
伴随着我国地热资源的大规模开发,地热学包括地热资源的理论与应用研究均在我国取得了巨大的进步,如地球动力学研究的地热学证据、大型岩溶热储成因与评价研究、热储工程中的采灌井距经济性评价与深井换热效率评估等。庞忠和等总结了近些年来的地热学的理论进展,指出过去20年来,我国地热研究经历了由浅入深、从今到古的发展历程,为国家能源与安全建设作出了巨大贡献。汪集暘等出版了《地热学及其应用》一书,全面总结了近些年来地热学的理论与应用工作。
近年来,国家颁布多项政策支持地热发展。如2013年1月10日颁布国能新能[2013]48号文《国家能源局、财政部、国土资源部、住房和城乡建设部关于促进地热能开发利用的指导意见》;2014年6月25日颁布能综新能[2014]497号《国家新能源综合司,国土资源部办公厅关于组织编制地热能开发利用规划的通知》;2017年1月23日印发了《地热能开发利用“十三五”规划》,规划指出,在“十三五”时期,新增地热能供暖(制冷)面积11亿平方米,其中:新增浅层地热能供暖(制冷)面积7亿平方米;新增水热型地热供暖面积4亿平方米。新增地热发电装机容量500MW。到2020年,地热供暖(制冷)面积累计达到16亿平方米,地热发电装机容量约530MW。2020年地热能年利用量7000万吨标准煤,地热能供暖年利用量4000万吨标准煤。京津冀地区地热能年利用量达到约2000万吨标准煤。
然而,随着国内地热能开发热潮的高涨,一系列的问题随之出现,尤其是开发思路不清,譬如应当注重地热供暖还是地热发电?应当是开发水热系统还是开发干热岩?本文将在评述中国地热资源分布特征的基础之上,重点讨论中国地热资源的开发思路,供管理部门与地热产业界等参考。
地热能优势显著(表1),主要有:
我国处于两个全球性地热带上,西南地区的喜马拉雅地热带是地中海-喜马拉雅地热带的一段,而东部的台湾地热带则属于环太平洋地热带的一部分。在这样的大地构造背景和区域地热背景下,西南形成了喜马拉雅地热带上的高温对流型地热系统,东部形成了台湾高温地热带上高温对流型地热系统。这两个地热带属于板块边缘地热带。除此之外,全国其它地区,形成了大量的广泛分布的中低温地热系统,其中包括:大型沉积盆地中的中低温传导型地热系统,隆起山区的中低温对流型地热系统。这些属于板块内部地热带(图1)。
我国大型沉积盆地中蕴含丰富的中低温地热资源。从成因类型上看,它们以中低温传导型地热系统为主,在局部地带,由于受到断裂活动的影响,形成传导-对流的亚类。我国主要沉积盆地的地热状态由东至西,依次为热盆、温盆和冷盆分布。东部的松辽盆地、渤海湾盆地、苏北盆地等属于热盆,地热资源丰富。
在沉积盆地地热系统中,主要热储类型有砂岩孔隙型热储和基岩裂隙-岩溶型热储。其中,裂隙-岩溶型地热储的开发利用条件更加优越。图2将我国的碳酸盐岩分布叠加在大地热流图(用以反映热背景)上,表明,我国碳酸盐岩的分布总面积占陆地面积的三分之一,裸露面积约为90万平方公里,隐伏面积达250万平方公里以上。基于岩溶发育程度的差异,我们采用类比法,以雄县地热系统和苏北地热系统为参照,估算了全国岩溶热储地热资源潜力,结果为5000亿吨左右标准煤。可见潜力巨大。
从图2中可以看出,雄安新区和北京市均在岩溶型热储覆盖的渤海湾盆地内。图2中的热流背景也显示出了雄安新区较好的热背景。未来,在雄安新区和北京市副中心,地热能均将大有作为。
针对我国地热资源分布特征,立足于国家需求,我们提出以下地热资源开发思路: