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石头膨胀最快的方法(石头也可以发电)

石头膨胀最快的方法(石头也可以发电)为干热岩开发利用奠定了坚实基础。我国首次实现干热岩试验性发电关键技术集成研究与示范项目成果发布会上隆重宣布实现了干热岩试验性发电!

6月28日

中国能源界发生一件足以载入史册的大事件!

中国工程院院士武强

在唐山马头营凸起区干热岩地热资源开发

关键技术集成研究与示范项目成果发布会上

隆重宣布

实现了干热岩试验性发电!

石头膨胀最快的方法(石头也可以发电)(1)

我国首次实现干热岩试验性发电

为干热岩开发利用奠定了坚实基础。

通俗来讲,就是证实特殊的石头也可以发电了!

石头膨胀最快的方法(石头也可以发电)(2)

项目原理示意图

什么是干热岩?

干热岩是来自地球深部的高温岩石,也是地球母亲馈赠给人类的一份礼物。理论上说,人类越向地球母亲的“心脏”靠近,就越能感受到炽热的“母爱”,任何地区达到一定深度都有干热岩的存在,因此科学家说干热岩是无处不在的资源。但就现阶段来看,受开采技术和手段等限制,干热岩一般是指温度高于180℃,埋深数千米,内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。

干热岩其实属于地热资源的一种。目前开发利用的地热资源主要分为水热型地热资源和干热岩。水热型地热资源开发利用相对成熟,据国土部数据,中国水热型地热资源量相当于8749亿吨石油。但干热岩资源量更大,是水热型地热资源量的685倍,可谓潜力无限。

石头膨胀最快的方法(石头也可以发电)(3)

近日,在唐山市马头营凸起区干热岩开发关键技术研究与示范项目现场,工作人员进行干热岩钻探施工

干热岩资源有多少?分布在哪里?

传统水热型的地热如果过量开采会出现水位下降,或者资源枯竭的情况,而干热岩资源稳定、均匀,来自于地球内部的供热,无处不在,是极富潜力的潜在资源。

根据初步测算,地壳中3到10千米深处干热岩所蕴含的能量极其可观,相当于全球石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的数十倍

石头膨胀最快的方法(石头也可以发电)(4)

国土资源部中国地质调查局相关负责人表示,我国的干热岩资源量与美国的约在同一数量级。经过初步评价,全国陆域干热岩资源量为856万亿吨标准煤,根据国际标准,以其2%作为可采资源,全国陆域干热岩可采资源量达17万亿吨标准煤。

综合分析研究地质构造、侵入岩体分布等地质条件,科研人员在我国东北、华北、华东和西北等地区圈定了数处干热岩勘查有利区。

石头膨胀最快的方法(石头也可以发电)(5)

专家表示,东南沿海地区、松辽平原、华北平原和青藏高原地区是干热岩将来勘察开发有潜力的地区。特别是青藏高原南部,资源量巨大且温度最高。

以我国2016年全年能源消费总量大约43.6亿吨标准煤作为基数来计算,干热岩的可采资源量可供我国使用3900年左右,这比可燃冰的可使用年限要多几百倍。不过,有关报道中所说的2%“国际标准”,并不是真正意义上的国际标准,而是目前国际上该领域的专家在无法确定干热岩地质资源量有多少比例能够开采出来的情况下,假定的一个可采系数下限,上限假定为40%。如果按照可采上限40%来计算,那么干热岩的可采资源量可供我国使用几万年。

干热岩的发电成本是多少?

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唐山市马头营凸起区干热岩开发关键技术研究与示范项目现场

根据央视报道,干热岩发电不受季节、气候约束,发电成本是风力发电的1/2,太阳能发电的1/10。不受季节、气候的影响的确是干热岩发电相对于太阳能、风能发电的重要优势。

但干热岩的发电成本,无论是从度电成本还是初期投资成本的角度来看,很多人认为明显有问题。这可能是因为干热岩、风力与太阳能光伏发电系统的等效可用系数差别很大,对应系数分别是90%、20%、15%左右,不同的地区有一定的差异。以太阳能为例,一天24小时大约只有8小时有比较强的阳光,一年365天不太可能天天出太阳,没有太阳时,光伏发电站就不能发电。

这就是为什么一个装机容量为100兆瓦的太阳能光伏系统大致等同于一个15兆瓦的地热发电厂。

目前风力发电单位千瓦成本在7000-8000元,而光伏发电系统的成本(包括光伏组件、开发成本和工程成本)单位千瓦大约在8000-10000元。如果折算到100%的等效可用系数,目前风力和光伏发电系统的等效功率成本分别是每千瓦35000-40000元、53000-67000元。干热岩发电的成本估计要复杂的多,这是因为干热岩发电成本受干热岩储层的温度以及深度的影响很大(流体到达地面的温度不同,因而发电效率不同)。目前常规地热(水热型)发电系统的总成本(包括钻井和地面发电设备等)大约在每千瓦20000-30000元之间,具体取决于热储的温度、深度和岩石渗透率等。如果折算到100%的等效可用系数,常规地热发电系统的总成本仍然要比风力和光伏发电的低得多。

值得注意的是,地热发电后流体还可以用来进行供热、洗浴等梯级利用,如果考虑这一部分经济效益,常规地热开发系统的经济性还要提高。但是,因为干热岩没有水,其发电成本的估算更加复杂,可能在每千瓦50000元左右。

应用前景广阔亟待技术进步

干热岩能源是国际社会公认的高效低碳清洁能源,科研人员解释,主要通过注入凉水,吸收岩体热量转化成蒸汽,再抽取到地表进行利用,其开发利用的过程中几乎不产生氮硫氧化物等污染物,不会出现其他环境问题,也不受到过多的环境因素影响

石头膨胀最快的方法(石头也可以发电)(7)

中国地质调查局地热资源专家表示,如实现技术突破,规模化开发利用干热岩,将有效降低温室效应和酸雨对环境的影响。特别是干热岩发电技术不受季节、气候制约,发电的成本仅为风力发电的一半,为太阳能发电的十分之一。

实际上,从上个世纪70年代开始,全球多个国家一直在进行着干热岩的开发利用试验研究,目前国际上美、英、澳等国已建立了多处开发利用试验研究基地。美国已经初步在某些地区进行了干热岩的实验性发电。总体来看,干热岩的开发特别是商业开发,尚处于探索阶段。

对于实现碳达峰、碳中和将发挥积极的推动作用

中国工程院院士武强表示,京津冀地区环保压力巨大,对清洁能源的需求尤为迫切。特别是在推进碳达峰、碳中和的大背景下,这些干热岩能源利用技术的突破,对于京津冀地区乃至全国完善清洁能源供给体系、实现碳达峰碳中和将发挥积极的推动作用。

石头膨胀最快的方法(石头也可以发电)(8)

日前,在唐山市马头营凸起区干热岩开发关键技术研究与示范项目现场,工作人员进行发电设备调试

河北省煤田地质局党组书记、局长王大虎表示,下一步,河北省煤田地质局将以该项目取得的成果为基础,依托当地区位优势和需求优势,谋划建设国家级干热岩开发研究示范基地,积极推进干热岩发电、供暖、工业化利用等工作,为开展干热岩规模化、商业化开发利用提供技术支撑、发挥示范引领作用,在清洁能源勘查利用研究、助力碳达峰碳中和方面作出新的更大贡献。

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