1 前言

 

  能源在國民經濟中占有極其重要的戰略地位，目前全球能源消耗的74%均來自煤炭、石油、天然氣等傳統化石能源。2009 年，哥本哈根氣候變化會議提出了“低碳經濟”，即以低能耗、低污染、低排放為基礎的經濟模式。當前，發展低碳經濟，倡導低碳消費已經成為世界人民新的生活方式。

 

  地熱能作為一種無污染、可再生的清潔能源，具有穩定可靠、成本低廉、清潔環保等優點，近年來得到了越來越廣泛的利用，發展勢頭也大有追趕廣受歡迎的太陽能和風能之勢。地熱能的利用，直接減少了利用煤炭等常規能源所產生的廢氣、粉塵排放，凈化了大氣環境，同時也減少了燃煤所產生的廢渣，降低了垃圾的堆放量，其環境效益十分明顯，在一定程度上緩解了能源需求增長與環境惡化日益嚴重的矛盾[1]。

 

  2 國外能源公司地熱能利用現狀

 

  為了緩解傳統化石能源對環境污染的壓力，各國政府紛紛出臺相關政策鼓勵地熱產業發展。在節能減排、可持續發展的國際大背景以及政府的支持和鼓勵下，自20 世紀初，國外能源公司紛紛將業務拓展到地熱開發利用領域，并將地熱作為一個新的經濟增長點。經過多年的不斷探索與發展，以冰島綠源公司(Geysir Green Energy)為代表的地熱供暖、以雪佛龍(Chevron)公司為代表的地熱發電、以殼牌(Shell)公司為代表的干熱巖發電在地熱能開發利用上處于國際領先地位。

 

  2.1 冰島綠源公司

 

  冰島綠源公司是國際領先的地熱能開發利用企業，擁有一流的地熱供暖技術和管理經驗，多年來一直致力于地熱項目的勘探、開發﹑建設和運營，在地熱開發利用的科學規劃、多井集輸、梯級利用、綜合利用、尾水凈化和采灌結合等方面形成了自身的技術體系。在地熱供暖業務蓬勃發展的基礎上，冰島綠源公司憑借其在地熱能開發利用及投資方面的專業知識和經驗，不斷延伸地熱能開發利用產業鏈，逐漸發展成為了一家綜合性的地熱能開發利用公司，業務領域涵蓋地熱供暖、地熱鉆井、地熱發電、熱電聯產等。

 

  目前，冰島綠源公司旗下全資擁有冰島鉆井公司(Icelandic Drilling，100%)， 控股冰島地熱開發公司(ENEX，持股73%)和EXORKA INTERNATIONAL( 持股66%)， 參股HITAVEITA SUDURNESJA( 持股32%)、WESTERN GEOPOWER( 持股25%) 和ENEXCHINA(持股33.3%)等專業化地熱公司。

 

  冰島鉆井公司是全球領先的專業地熱鉆井公司，擁有先進的液壓鉆機(鉆井深度500～6000m)，配備有Derrick 泥漿凈化系統、現代化的高溫鉆井泥漿泵以及國際領先的設備控制系統，地熱鉆井業務遍及冰島、英國、愛爾蘭、葡萄牙、德國等國家，在全球范圍內累計鉆井超過1000 口； 冰島地熱開發公司成立于1969 年，是冰島最大的能源和工程公司，業務涵蓋EPC 總承包、地熱學研究和咨詢、融資、資本經營和項目發展；EXORKA INTERNATIONAL是專門從事低溫地熱資源開發的專業公司，擁有國際領先的低溫地熱發電技術。

 

  冰島綠源公司的地熱能利用業務遍及冰島、德國、中國、匈牙利、薩爾多瓦等國家，具有代表性的地熱能利用項目包括：

 

  ① 中國咸陽地熱區域供熱項目[2]。ENEX 公司與中國石化集團新星石油有限責任公司(以下簡稱新星石油公司) 于2006 年組建了陜西綠源地熱能源開發有限公司(新星石油公司占股51%， 冰島綠源公司占股49%)， 主要從事地熱資源綜合開發利用和相關工藝技術開發設計。該公司位于咸陽的地熱區域供熱項目的地熱利用溫度為90～110℃，一期工程于2006 年投產， 二期工程于2007 年投產，新增供熱面積60×104m2。預計到2015 年，該項目供熱面積將達到1500×104m2，供暖超過50 萬人，從而成為世界最大的地熱區域供熱項目。

 

  ② 冰島Svartsengi 熱電聯產電廠[3，4]。Svartsengi電廠位于冰島Rekjanes 半島上的Grindavik 鎮附近，是全球首個地熱熱電聯產電廠。該項目共有8口地熱井，發電系統總裝機容量46MW(地熱蒸汽溫度158℃)，采用閃蒸+雙工質發電工藝，主要包括2個閃蒸單元(flash unit，裝機容量30MW 和8MW)和1 個雙工質單元(binary unit，裝機容量8MW)；供熱系統最大負荷150MW， 主要供暖對象為2 萬人的區域供暖(溫度95～115℃)以及Blue Lagoon 酒店室外游泳池和水療設施(溫度20～80℃)。

 

  2.2 雪佛龍公司

 

  雪佛龍公司是全球最大的能源公司之一，也是世界上最大的地熱生產商。從上世紀60 年代開始，雪佛龍公司便涉足地熱產業，并且將其地熱能利用的重點放在了地熱發電領域。憑借位于菲律賓群島的Tiwi 和Makiling-Banahaw(Mak-Ban) 兩大地熱項目的實施， 以及在印度尼西亞爪哇島上的Salak 和Darajat 區域的地熱商業生產，雪佛龍公司已經成為全球地熱開發領域的領先者。目前，該公司擁有地熱發電運行容量1273MW，其中菲律賓的Mak-Ban地熱電站運行容量為409MW，Tiwi 電站運行容量為234MW； 印尼的Darajat 電站運行容量為255MW，Salak 電站運行容量為375MW。

 

  2.2.1 菲律賓Makiling-Banahaw(Mak-Ban)和Tiwi 地熱發電項目位于菲律賓的Mak-Ban 和Tiwi 兩大地熱發電項目均是從1979 年便開始運行， 其中Mak-Ban 地熱項目共有72 口地熱井和16 口回灌井，總裝機容量458MW(運行容量409MW)，采用閃蒸+雙工質發電工藝， 包括10 個閃蒸單元以及1 個雙工質單元(15.7MW)。Tiwi 地熱項目共有38 口地熱井和21 口回灌井，總裝機容量289MW(運行容量234MW)，采用閃蒸發電工藝，全部6 個閃蒸單元中的4 個單元在2005 年進行了整改。

 

  2.2.2 印尼Darajat 和Salak 地熱發電項目

 

  印尼Darajat 地區的地熱資源以蒸汽為主，最早從1994 年開始開發，雪佛龍公司于2006 年在此建立了Darajat 電站，項目總裝機容量為255MW(滿負荷運行)，采用閃蒸發電工藝。其中，一期2 個單元裝機容量分別為55MW 和90MW，2008 年二期新增1 個110MW 發電單元。Salak 地熱電站總裝機容量為375MW(滿負荷運行)，包括6 個發電單元。

 

  2.3 殼牌公司

 

  殼牌公司自1997 年發展地熱業務伊始， 其研究團隊便將研究重點放在了具有前瞻性的干熱巖發電及綜合利用技術上， 研究范圍涵蓋儲層建模、鉆井技術研究、短期或長期的商業評估等，同時還在荷蘭阿姆斯特丹設有一個1300 人的新能源技術中心。殼牌具有代表性的地熱項目主要有薩爾瓦多Berlín干熱巖地熱發電廠和Soultz 干熱巖項目。

 

  2.3.1 薩爾瓦多Berlín 干熱巖地熱發電廠Berlín 地熱資源位于薩爾瓦多東部，自20 世紀60 年代開始開發。Berlín 干熱巖地熱電廠由殼牌公司建造， 目前由薩爾多瓦當地的LaGeo 公司運營。

 

  該項目分三期建設完成：1992～1999 年間， 采用閃蒸工藝建成2 列28MW 單級閃蒸發電單元；2006年新增1 列閃蒸發電單元， 裝機容量44MW；2008年新增1 列雙工質發電單元，裝機容量9.4MW。目前，該項目總裝機容量109.4MW。

 

  2.3.2 Soultz 干熱巖項目

 

  Soultz 干熱巖發電站由殼牌公司與意大利地熱能源公司ERGA、三家法國和德國電力公司合作建設。該項目的開發主要分為三個階段：

 

  ① 開發試驗階段(1987 ～1997 年)： 相距450m鉆了兩口深度分別為3590m 和3876m 的地熱井(GPK-1 和GPK-2)，在兩口地熱井之間實現熱水循環(25L/s)，到達地面的水溫為150℃，在測試過程中保持溫度不變。

 

  ② 深層地熱開發階段(1998～2000 年)：GPK-2井加深到5000m，熱水溫度上升到200℃。

 

  ③ 工業試驗階段(2001～2007 年)：新鉆兩口新井(GPK-3 和GPK-4)， 井深5000m， 溫度為200℃，配套建成一座裝機容量為1.5MW 的發電裝置， 開始工業試驗。

 

  2.4 國外能源公司地熱能利用特點

 

  ① 國際性綜合能源公司， 擁有雄厚的資金實力、良好的國際聲譽以及完整的產業鏈。

 

  ② 集中優勢資源， 重點發展某一項地熱業務(冰島綠源公司主要投資于地熱供暖， 雪佛龍公司的重點為地熱發電，殼牌則專注于干熱巖發電)，在重點領域做強做大的基礎上，業務逐漸向地熱能利用的其他領域擴張。

 

  ③ 具備完善的科研設備和一流的科研人員，注重科技創新，在地熱能開發利用方面形成了完善的技術體系，處于國際領先地位。

 

  ④ 廣泛的國際合作，共同研發，為公司創造了良好的經濟效益。

 

  3 中國石化地熱能利用現狀及存在的問題

 

  3.1 中國石化地熱能利用現狀

 

  為了積極響應國家節能減排號召，中國石化從1998 年便開始發展地熱產業。2006 年11 月，新星石油公司與冰島綠源公司旗下的ENEX 公司合資成立了陜西綠源地熱能源開發有限公司， 自此以后，中國石化地熱產業進入高速成長期。目前，新星石油公司已發展成為國內常規地熱能開發利用的第一大公司。

 

  新星石油公司已經成功在陜西咸陽和河北雄縣建立了地熱示范區，形成了資源評價選區、鉆井成井工藝、泵站及管網建設、節能集輸、熱能梯級利用、熱泵技術等配套技術。在河北雄縣采用的“采灌均衡，間接換熱”先進工藝，取得了地熱尾水回灌技術的重大突破， 真正做到“取熱不取水”， 實現了100%同層回灌，年回灌量達280×104m3[7]。

 

  2012 年3 月，中國石化陜西咸陽地熱集中供暖項目成功注冊為全球第一個地熱供暖清潔發展機制(CDM)項目。

 

  2012 年6 月29 日， 國家能源局同意并批復中國石化成立國家地熱能源開發利用研究及應用技術推廣中心，組建自己的研發科研機構，培養地熱能開發利用綜合性人才。

 

  2012 年11 月，中國石化雄縣地熱供暖CDM 項目注冊工作獲得國家發展改革委的批準，未來還將進一步推動山東等其他地區地熱新項目的CDM 申報工作。

 

  截至2012 年底， 新星石油公司地熱開發區域已擴展到山東樂陵和商河、山西運城、河南長垣、河北雄縣、陜西咸陽和武功、遼寧盤錦等地，擁有地熱井91 口，供暖能力達1000×104m2，約占全國常規地熱供暖面積的25%，每年可替代標準煤14×104t，減排二氧化碳38×104t[7]。

 

  據《中國石化》雜志2012 年底報道， “ 十二五”期間， 中國石化地熱板塊預計實現供暖/制冷面積3000×104m2，建成發電裝機容量10MW，節能服務規模發展到10MW。“十三五”期間，預計供暖/制冷面積將達到1×108m2， 建成發電裝機容量100MW，節能服務規模發展到100MW。

 

  3.2 存在的問題

 

  目前，中國石化地熱資源的開發利用還處于起步探索階段，與國外能源公司相比，仍存在一些問題和不足[8]。一是當前地熱業務范圍僅局限于地熱供暖，尚未形成地熱供暖、制冷、發電、熱電聯產等完整產業鏈；二是尚未建立起一套先進的地熱開發利用技術體系，缺乏擁有自主知識產權的地熱能開發利用核心技術，資源利用率較低，綜合開發利用效益較低。

 

  4 給予中國石化地熱能利用的啟示

 

  4.1 充分發揮“起步早”的優勢，實現地熱產業規模化、專業化、品牌化和國際化在地熱業務發展上，與中國石油、中國海油相比，中國石化已經走在了前列。新星石油公司作為中國石化新能源發展的一個平臺， 經過10 余年的不懈探索和實踐，已經取得了一定成效，成為國內地熱行業的領軍企業。因此，中國石化一定要充分發揮地熱業務起步早、各項技術較為成熟的優勢，積極拓展地熱業務領域，逐步實現地熱產業的規模化、專業化、品牌化和國際化。同時，要不斷完善地熱供暖、制冷、發電、熱電聯產等產業鏈，為節能減排貢獻力量。

 

  4.2 集中優勢資源，做到重點突出， 實現地熱業務全面發展① 重點發展地熱供暖，擴大地熱供暖規模。根據全國不同地區的地質條件、氣候條件以及市場環境等因素，按照“資源引導市場”的要求，通過“深淺結合、梯級利用”的方式[9]，在全國范圍內實現地熱供暖業務的統籌規劃、協調布局，穩步擴大地熱供暖規模，積極搶占市場。

 

  ② 在做強做大地熱供暖業務的基礎上， 逐步拓展地熱能利用范圍，積極推進地熱發電等科研攻關，延伸地熱能利用產業鏈，實現業務全面發展，提升地熱業務的整體效益。

 

  4.3 加大地熱開發利用的科研投入和技術創新，完善技術支撐體系充分利用國家地熱能源開發利用研究及應用

 

  技術推廣中心的引領作用，加大科研投入和技術創新，促進地熱開發利用關鍵技術的研發及推廣應用(如不同地質條件下地熱尾水回灌技術、地熱資源梯級利用與綜合開發利用等)， 做好前沿技術儲備(干熱巖發電技術及綜合利用核心技術)， 擴大地熱產業規模，提高開發利用水平，逐步完善國內地熱產業標準體系建設，提升中國石化在地熱開發利用領域的影響力。

 

  4.4 增進國際交流與合作，取長補短， 引領中國地熱產業發展充分利用與冰島綠源公司的戰略合作伙伴關系，加強國際間的技術交流合作，吸收國外先進經驗(如地熱開采與回灌技術、發電與熱利用技術等)，取長補短，形成適合中國地熱資源開發利用的專有技術，實現地熱資源的梯級綜合利用，提高地熱資源的利用效率，持續引領中國地熱產業發展。

 

  4.5 加強制度建設，積極爭取政策支持， 推動地熱產業快速健康發展加快地熱開發利用技術的制度建設，逐步建立良好、規范的激勵體制，將地熱開發利用納入到生產經營工作中。充分利用國家及地方出臺的一系列與地熱能或淺層地溫能開發利用相關的政策法規，積極尋求政策和資金支持。重點工程建設項目可以考慮申請政府資金補助、貸款貼息、投資退稅或生產減稅等優惠政策，推動地熱產業快速健康發展。