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向地球深部要热能:中国地热产业如何破解瓶颈,打造新引擎?

在全球能源结构向清洁低碳加速转型的浪潮中,深部地热能,这一源自地球内部的巨大能量宝库,正日益成为世界主要经济体关注的焦点

在全球能源结构向清洁低碳加速转型的浪潮中,深部地热能,这一源自地球内部的巨大能量宝库,正日益成为世界主要经济体关注的焦点。它以储量巨大、稳定可靠的特性,成为实现“双碳”目标和保障国家能源安全的战略性选择。

我国在地热直接利用领域已走在世界前列,特别是在京津冀地区,“雄安模式”的地热供暖已成为清洁取暖的标杆。这一成就展示了地热能应用的巨大潜力。然而,光鲜之下亦有隐忧,我国地热产业正面临一场深刻的结构性挑战,亟待破局。

01 发展“温差”:从应用领跑到技术瓶颈

我国地热产业呈现出一种独特的“温差”现象。一方面,中浅层的水热型地热供暖规模全球领先。截至2022年底,全国中深层地热供暖面积已达5.82亿平方米,在北方清洁供暖中扮演了重要角色。

另一方面,代表产业核心竞争力的高温地热发电及增强型地热系统(EGS)技术却远远落后于国际水平。长期以来,我国地热发电装机容量增长缓慢,与风能、太阳能的飞速发展形成鲜明对比。

核心症结在于关键技术的缺失。增强型地热系统(EGS)是开发干热岩资源的关键,美国、德国等国已积累了丰富的试验甚至商业化经验。而我国相关研究仍多处于起步阶段,面临着高温钻完井、人工储层建造等一系列世界级难题。

此外,系统性的人才断层也制约着产业高质量发展。目前,我国高校中地热专业设置稀少,一线技术人员多从其他领域转行而来,缺乏系统性的理论和技术培养体系,难以满足产业长远发展的需求。

02 顶层谋划:打造国家级技术策源地

面对挑战,国家层面的战略谋划与系统布局显得至关重要。打造一个集技术研发、装备试验、标准制定和人才培养于一体的国家级技术策源地,成为破解当前困局的核心举措。

这一战略构想旨在集中优势力量,对深部地热勘探、开发和利用全产业链中的关键技术进行攻关。这不仅是技术问题,更是一项复杂的系统工程,需要顶层设计与多方协同。

为此,国家正推动将深部地热提升到与风、光、水、核同等重要的战略高度,并规划设立国家级技术创新中心或实验室。这意味着将有更完善的政策支持、专项基金投入以及更优化的产业发展环境。

同时,鼓励产业集聚效应,依托青藏高原、华北盆地等资源富集区建立国家级示范基地,吸引油气、电力等行业的龙头企业跨界融合,利用其资金、技术和管理优势,加速地热产业的成熟与商业化进程。

03 破局之路:借鉴油气工业与深化国际合作

地热能的开发,特别是深部地热,与石油天然气工业在理论、技术和工程经验上具有天然的亲缘性。借鉴并转化油气行业成熟的技术体系,是地热产业实现跨越式发展的捷径。

油气勘探中先进的地球物理探测、高温高压钻井及储层改造技术,经过适应性优化后,能有效应用于地热田的发现与建设。以中石化、中石油为代表的能源企业,已利用自身优势在京津冀等地成功布局多个地热项目,成为产业发展的领军力量。

在“引进来”的同时,也要积极“走出去”。深部地热开发是全球共同面对的课题,技术攻关需要国际间的广泛合作。通过参与国际大科学计划,与地热技术强国开展联合研发和人才交流,能够帮助我们快速吸收先进经验,提升在全球地热领域的话语权。

此外,构建完善的人才培养体系是长远发展的基石。能源类高校亟需打破学科壁垒,设立交叉学科,通过产学研协同育人模式,培养既懂理论又懂实践的复合型人才,为产业输送源源不断的创新动力。

向地球深处索取清洁能源,是一场充满挑战与机遇的远征。通过构建技术策源地,推动科技自立、产业协同、政策创新与开放合作,中国地热产业正蓄势待发,有望为全球能源转型贡献关键的“中国方案”。