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下載手機(jī)APP 《“十四五”現(xiàn)代動(dòng)力體系規(guī)劃》明確提出了“十四五”時(shí)期現(xiàn)代動(dòng)力體系建造的首要方針，其間包含動(dòng)力低碳轉(zhuǎn)型要獲得明顯成效——單位GDP二氧化碳排放五年累計(jì)下降18%。到2025年，非化石動(dòng)力消費(fèi)比重提高到20%左右，非化石動(dòng)力發(fā)電量比重到達(dá)39%左右，電氣化水平繼續(xù)提升，電能占終端用能比重到達(dá)30%左右。
在此方針下，地?zé)崮茏鳛榉腔瘎?dòng)力，如何在未來(lái)的動(dòng)力體系中發(fā)揮更大效果?就此，《我國(guó)石油石化》記者采訪了長(zhǎng)時(shí)間從事地?zé)岷退牡刭|(zhì)研討的我國(guó)科學(xué)院院士汪集暘。
才智運(yùn)用地?zé)崮?mdash;—專訪我國(guó)科學(xué)院院士汪集暘
以“地?zé)?”的思想和運(yùn)用，以科學(xué)的頂層規(guī)劃，讓地?zé)嵩诂F(xiàn)代動(dòng)力體系中發(fā)光發(fā)熱。
《“十四五”現(xiàn)代動(dòng)力體系規(guī)劃》明確提出了“十四五”時(shí)期現(xiàn)代動(dòng)力體系建造的首要方針，其間包含動(dòng)力低碳轉(zhuǎn)型要獲得明顯成效——單位GDP二氧化碳排放五年累計(jì)下降18%。到2025年，非化石動(dòng)力消費(fèi)比重提高到20%左右，非化石動(dòng)力發(fā)電量比重到達(dá)39%左右，電氣化水平繼續(xù)提升，電能占終端用能比重到達(dá)30%左右。
在此方針下，地?zé)崮茏鳛榉腔瘎?dòng)力，如何在未來(lái)的動(dòng)力體系中發(fā)揮更大效果?就此，本刊記者采訪了長(zhǎng)時(shí)間從事地?zé)岷退牡刭|(zhì)研討的我國(guó)科學(xué)院院士汪集暘。
重視地?zé)?
我國(guó)石油石化：汪院士，您好!您以為地?zé)崮茏鳛榉腔瘎?dòng)力，如何在未來(lái)的動(dòng)力體系中發(fā)揮更大效果?
汪集暘：在非化石動(dòng)力咱們庭里，地?zé)崾堑厍虮距l(xiāng)動(dòng)力、清潔動(dòng)力、可再生動(dòng)力、非碳基動(dòng)力，有共同的優(yōu)勢(shì)。但從資源總量來(lái)看，跟太陽(yáng)能、風(fēng)能等比較要小得多，并且散布不均勻。
在未來(lái)的動(dòng)力體系中發(fā)揮更大效果，應(yīng)重視“地?zé)?”的思想及運(yùn)用。能夠?qū)⒌責(zé)徇@種地球本鄉(xiāng)的動(dòng)力和來(lái)自太陽(yáng)系的其他新動(dòng)力、可再生動(dòng)力，諸如太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、海洋能等，結(jié)合起來(lái)同時(shí)加以開發(fā)使用，不爭(zhēng)老大老二、不分你我，概括使用，真正做到“多能互補(bǔ)、一能多用”，在北方清潔取暖、南邊制冷空調(diào)等工作中發(fā)揮更大的效果，解決實(shí)踐的民生問(wèn)題。
為方便敘述，可將“地?zé)?”的內(nèi)涵概括為“天地合一、動(dòng)態(tài)結(jié)合”。“天”指太陽(yáng)能，“地”即地?zé)崮?“動(dòng)”指風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能，“靜”指地?zé)崮?。?shí)踐上，現(xiàn)在修建行業(yè)中大力推行的“近零能耗修建”和供暖行業(yè)中的“區(qū)域動(dòng)力網(wǎng)(站)”等都是“地?zé)?”概念的延伸或運(yùn)用。
運(yùn)用的實(shí)例也有。比方，意大利國(guó)家電力公司ENEL在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州斯蒂爾沃特(Stillwater)地?zé)犭娬緦?shí)施了聯(lián)合發(fā)電。2009年組合了太陽(yáng)能光伏，2015年又組合了太陽(yáng)能熱發(fā)電?，F(xiàn)在地?zé)岚l(fā)電33兆瓦，光伏發(fā)電26兆瓦，光熱17兆瓦，給地?zé)岚l(fā)電因正午環(huán)境溫度增高而致的功率降低完成了很好的發(fā)電增效。
我國(guó)石油石化：據(jù)悉，從“地?zé)?”概念里引申，您提出了“地球充電/熱寶”。這具體是一種什么樣的概念?
汪集暘：所謂“地球充電/熱寶”(earthcharger)，是指以地球介質(zhì)為載體的“地?zé)?”多能互補(bǔ)儲(chǔ)/供能體系。該體系可將各種形式的能量貯存于地下，并按需求取出加以使用，是地?zé)衢_發(fā)使用的一條新途徑。
地球是一個(gè)龐大的熱庫(kù)，地?zé)崮苁且环N不可多得的綠色本鄉(xiāng)動(dòng)力，但它的明顯下風(fēng)是散布極不均勻，往往在有需求的當(dāng)?shù)貨](méi)有滿意的資源，在沒(méi)有需求的當(dāng)?shù)刭Y源又很豐富，存在供需矛盾的問(wèn)題，必須加以調(diào)理。
別的，在新動(dòng)力和可再生動(dòng)力咱們庭中，我國(guó)西北、東北、華北區(qū)域棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象非常嚴(yán)重，有些區(qū)域高達(dá)50%以上，造成了動(dòng)力很多糟蹋。據(jù)報(bào)道，2017年棄光、棄風(fēng)的能量約為三峽水庫(kù)全年的發(fā)電量。并且城市中有很多的余熱、“廢”熱沒(méi)有被有用使用，同樣是動(dòng)力的糟蹋。如何將這些廢棄的能量貯存起來(lái)并加以充分使用，是擺在地?zé)峤缒酥琳麄€(gè)新動(dòng)力和可再生動(dòng)力界的大問(wèn)題。
現(xiàn)在，國(guó)際上已經(jīng)開端留意這些問(wèn)題，并提出了“地球電池”(earthbattery)的概念。以為將地球上各種多余的能量貯存到地下是一種將取能/儲(chǔ)能相結(jié)合的動(dòng)力開發(fā)使用新途徑。但“地球電池”的提法不行準(zhǔn)確，因?yàn)榈厍蚴且粋€(gè)可反復(fù)充電、用電的“電池”，就像現(xiàn)在咱們廣泛運(yùn)用的手機(jī)充電寶。因而，我以為將這種儲(chǔ)能技能取名為“地球充電/熱寶”更為貼切，也更為通俗易懂。
讓地球來(lái)儲(chǔ)能
我國(guó)石油石化：與傳統(tǒng)的儲(chǔ)能技能比較，“地球充電/熱寶”有什么優(yōu)勢(shì)?
汪集暘：與傳統(tǒng)的儲(chǔ)能技能比較，“地球充電/熱寶”至少具有以下長(zhǎng)處。
第一，規(guī)劃大。一般水箱儲(chǔ)熱的容量均小于105立方米，而“地球充電/熱寶”使用地下含水層儲(chǔ)熱的容量可大于106立方米。
第二，運(yùn)用廣。“地球充電/熱寶”不僅能夠使用風(fēng)能、太陽(yáng)能無(wú)法消納而剩余下來(lái)的能量，也可將城市中的廢熱、余熱會(huì)集起來(lái)加以貯存和使用，比方發(fā)電廠、污水處理廠的余熱。
第三，跨時(shí)節(jié)。風(fēng)力、光伏的資源總量盡管大得多，但存在時(shí)間、空間上供需不匹配的問(wèn)題。在我國(guó)諸如長(zhǎng)三角等冬冷夏熱的區(qū)域，可將夏季酷暑難熬時(shí)的多余熱量存儲(chǔ)于地下含水層中，供冬天嚴(yán)寒時(shí)取出來(lái)加以使用。
第四，本錢低。據(jù)初步預(yù)算，水箱儲(chǔ)熱的本錢為40~100元/千瓦時(shí)。若用“地球充電/熱寶”儲(chǔ)熱，則本錢大幅度降低，可降至0.1~20元/千瓦時(shí)。
我國(guó)石油石化：您看好“地球充電/熱寶”的運(yùn)用前景嗎?
汪集暘：當(dāng)然。這種儲(chǔ)能技能已有不少成功運(yùn)用的實(shí)例。例如，德國(guó)2004年就在Kiel區(qū)域建立了基于地下含水層的跨時(shí)節(jié)儲(chǔ)熱體系。該項(xiàng)意圖冷井工作溫度約在10℃左右，使用1000平米的房頂太陽(yáng)能集熱器作為熱源，使熱井工作溫度到達(dá)50℃左右，為108棟公寓合計(jì)7000平米的社區(qū)進(jìn)行供暖。
瑞士計(jì)劃在首都伯爾尼區(qū)域?qū)l(fā)電站的廢熱存儲(chǔ)在地下砂巖含水層，以完成在冬天為該市舊城區(qū)供給供暖。該項(xiàng)目使用發(fā)電廠出產(chǎn)過(guò)程中廢物、木材和天然氣等焚燒發(fā)生的熱量加熱地下水并將其泵入地下200~500米深的砂巖層中進(jìn)行存儲(chǔ)，預(yù)計(jì)可存儲(chǔ)熱容量為3~12兆瓦的廢熱。
結(jié)合當(dāng)前我國(guó)的實(shí)踐狀況來(lái)看，北方區(qū)域清潔供暖是擺在全國(guó)地?zé)峁ぷ髡呙媲暗囊粋€(gè)大問(wèn)題。無(wú)論是北京城市副中心、雄安新區(qū)，還是京津冀區(qū)域，地球充電/熱寶都大有用武之地。
舉例來(lái)說(shuō)，雄安新區(qū)自2004年大規(guī)劃挖掘深部震旦系霧迷山組大型巖溶熱儲(chǔ)的地下熱水進(jìn)行全縣供暖以來(lái)，水位從2004年的地下42米急速下降至2012年的地下81米。8年間下降了39米，平均每年下降近5米。能夠幻想，這部分采出的地下熱水空間若加以回灌補(bǔ)充，可貯存巨大的熱水體積，從而添加雄安區(qū)域的地?zé)豳Y源潛力。并且回灌后，可補(bǔ)充地?zé)崽锵陆档臒醿?chǔ)壓力，也有助于恢復(fù)地下水位。
《“十四五”動(dòng)力范疇科技立異規(guī)劃》在“地?zé)崮荛_發(fā)與使用技能”板塊的“運(yùn)用推行”部分中提出，推行含水層儲(chǔ)能、巖土儲(chǔ)能等跨時(shí)節(jié)地下儲(chǔ)熱技能使用，因地制宜推行集地?zé)崮馨l(fā)電、供熱(冷)、熱泵于一體的地?zé)岣爬ㄌ菁?jí)使用技能。在“會(huì)集攻關(guān)”部分提出，展開高溫含水層儲(chǔ)能和中深層巖土儲(chǔ)能要害技能研討，完成余熱廢熱的地下儲(chǔ)能。
這進(jìn)一步明確了“地球充電/熱寶”儲(chǔ)能技能在我國(guó)的運(yùn)用。比方，發(fā)展含水層儲(chǔ)能技能，以地下水為介質(zhì)，以100%原水同層對(duì)井回灌為手法，使用含水層的地質(zhì)熱慣性進(jìn)行開發(fā)。冬冷夏用，夏熱冬用，冷熱聯(lián)供，是中央空調(diào)體系的最佳冷熱源。與燃?xì)夤岷碗娭评涞膫鹘y(tǒng)空調(diào)體系比較，供暖節(jié)能50%、制冷節(jié)能80%，同時(shí)可解決國(guó)內(nèi)地下水源熱泵地下水不能有用回灌的瓶頸，讓地下水源熱泵起死回生。
做好頂層規(guī)劃
我國(guó)石油石化：在現(xiàn)代動(dòng)力體系建造中促進(jìn)我國(guó)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展，您有什么建議?
汪集暘：發(fā)展地?zé)岙a(chǎn)業(yè)，必定要有頂層規(guī)劃，要有總的規(guī)劃。規(guī)劃怎么做?首要要看資源條件。
我國(guó)地?zé)豳Y源比較豐富。《我國(guó)可再生動(dòng)力發(fā)展陳述(2020)》的數(shù)據(jù)顯現(xiàn)，我國(guó)336個(gè)首要城市淺層地?zé)崮苣昕赏诰蛸Y源量折合標(biāo)準(zhǔn)煤7億噸。在回灌情形下，中深層地?zé)崮苣昕赏诰蛸Y源量折合標(biāo)準(zhǔn)煤18.65億噸。全國(guó)埋深3000~10000米的深層地?zé)岣踪Y源量約為2.5×10^35焦耳，折合標(biāo)準(zhǔn)煤856萬(wàn)億噸。
盡管資源量豐富，但是散布不均勻。淺層地?zé)豳Y源在全國(guó)范圍內(nèi)遍及較為豐富，首要散布在北京、天津、河北、山東、江蘇、湖南、安徽、上海、陜西等省份。中深層地?zé)豳Y源以中低溫為主、高溫為輔。中低溫型地?zé)豳Y源首要散布在華北、松遼、蘇北、江漢、鄂爾多斯、四川等平原和盆地，以及東南濱海、膠東半島和遼東半島等山地丘陵區(qū)域。而高溫型地?zé)豳Y源首要散布在西藏自治區(qū)南部、云南省西部、四川省西部和臺(tái)灣省。我概括為“東高西低、南高北低”。
其次要看需求。北方有清潔取暖的需求，南邊有因冬冷夏熱而發(fā)生的供暖、制冷需求?；谫Y源和需求兩方面的考慮，我以為我國(guó)地?zé)衢_發(fā)應(yīng)該遵循“深淺統(tǒng)籌、由淺及深，熱電并重、以熱為主、西電東熱，干濕有度、先濕后干”的總方針。
我國(guó)石油石化：為什么是“深淺統(tǒng)籌、由淺及深，熱電并重、以熱為主、西電東熱，干濕有度、先濕后干”?
汪集暘：這首要是從經(jīng)濟(jì)性方面考慮。開發(fā)地?zé)岵荒苤凰阏钨~，更應(yīng)該算經(jīng)濟(jì)賬。
200米以淺的淺層地?zé)衢_發(fā)難度低，用熱泵技能就能夠完成開發(fā)使用，因而使用本錢低。并且江河湖海等水體里蘊(yùn)含的熱能都能夠開發(fā)使用。南京江北新區(qū)江水源熱泵區(qū)域供冷供熱項(xiàng)目，依據(jù)項(xiàng)目規(guī)劃可向新區(qū)核心區(qū)的8.75平方公里近1600萬(wàn)平方米修建群供給供冷供熱服務(wù)，每年可為新區(qū)節(jié)約用電量1.4億度電，相當(dāng)于少燒4.69萬(wàn)噸標(biāo)煤。從資源量上來(lái)說(shuō)，已經(jīng)能夠很大程度上滿意清潔取暖、制冷方面的需求。而越往深層，開發(fā)難度越大，對(duì)設(shè)備、技能的要求越高，本錢也越高。因而，應(yīng)該“深淺統(tǒng)籌、由淺及深”。
至于“熱電并重、以熱為主、西電東熱”是由我國(guó)地?zé)豳Y源的散布狀況決議的。我國(guó)的地?zé)豳Y源以中低溫為主，更適合發(fā)展供熱。比方，東部區(qū)域的地?zé)豳Y源用來(lái)發(fā)電品位不行，而夏熱冬冷的氣候狀況，用地?zé)峁┡苓m合。截至2020年，我國(guó)淺層地?zé)嵩礋岜霉┡?制冷)面積已到達(dá)約8.58億平方米，位居世界第一。我國(guó)北方區(qū)域中深層地?zé)峁┡娣e累計(jì)約1.52億平方米。其間，河南等地增長(zhǎng)較快，形成較大規(guī)劃的開發(fā)使用，在散煤代替和完成區(qū)域清潔取暖方面發(fā)揮了較大效果。我國(guó)150℃以上的高溫地?zé)豳Y源會(huì)集在西藏、云南騰沖一帶的滇藏地?zé)釒希蚨覈?guó)的地?zé)岚l(fā)電站也較為會(huì)集在這一區(qū)域?！?ldquo;十四五”現(xiàn)代動(dòng)力體系規(guī)劃》明確指出，“活躍推動(dòng)地?zé)崮芄嶂评?，在具有高溫地?zé)豳Y源條件的區(qū)域有序展開地?zé)崮馨l(fā)電演示”。地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量落后于其他國(guó)家沒(méi)有關(guān)系，不應(yīng)以地?zé)岚l(fā)電量論英雄，應(yīng)以我國(guó)的實(shí)踐需求為導(dǎo)向，以熱為主、西電東熱。
提到“干濕有度、先濕后干”，我對(duì)近年來(lái)炒得很熱的干熱巖并不看好。深層(4000~10000米)干熱巖盡管資源量巨大，但開發(fā)難度很大，技能、裝備水平達(dá)不到，因而開發(fā)本錢高昂。從上世紀(jì)70年代末至今，全世界前前后后有64個(gè)國(guó)家開發(fā)過(guò)干熱巖，但到現(xiàn)在只有坐落德國(guó)、法國(guó)交界處的1個(gè)干熱巖項(xiàng)目成功了。而該項(xiàng)現(xiàn)在后投資了1億多歐元，只有2000千瓦的裝機(jī)容量，投入產(chǎn)出比太低。賠本的買賣不精干，我國(guó)發(fā)展干熱巖應(yīng)慎之又慎。能夠做一些前期研發(fā)、盯梢，但很多投入沒(méi)有必要。說(shuō)白了，開發(fā)干熱巖是要人工熱儲(chǔ)體系，但已經(jīng)有很好的天然水熱體系為什么放著不用，而要花巨資去人工?
總而言之，以這樣的頂層規(guī)劃，政產(chǎn)學(xué)研用金服結(jié)合起來(lái)，特別是決策者要有清醒的知道，共同促進(jìn)我國(guó)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，為現(xiàn)代動(dòng)力體系建造做出更大奉獻(xiàn)。我國(guó)石油石化作者：陸曉如
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