劉育平

（中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京 100037）

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，以氣候變化為核心的全球環(huán)境變化，正在廣泛而深刻地影響著人類(lèi)社會(huì)的方方面面。低碳排放能源是區(qū)別于煤炭、石油等傳統(tǒng)化石能源，在利用過(guò)程中二氧化碳等溫室氣體排放相對(duì)較低的能源類(lèi)型組合，主要包括地?zé)?、淺層地溫、天然氣水合物、風(fēng)能、太陽(yáng)能等。其中，地?zé)豳Y源在中國(guó)儲(chǔ)量豐富，開(kāi)發(fā)利用形式多樣，對(duì)實(shí)現(xiàn)中國(guó)節(jié)能減排目標(biāo)具有重大意義。

1 地?zé)豳Y源是未來(lái)國(guó)家低碳排放能源的生力軍

太陽(yáng)能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、核能以及生物質(zhì)能等被稱作“可再生能源”，又被稱為“綠色能源”。地?zé)崾且环N潔凈的可再生能源，具有容易收集和輸送、參數(shù)穩(wěn)定(流量、溫度)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

以氣候變化為核心的全球環(huán)境變化，正在廣泛而深刻地影響著人類(lèi)社會(huì)。氣候變化所導(dǎo)致的氣溫增高、海平面上升、極端天氣與氣候頻發(fā)等，對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)和人來(lái)生存環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。氣候變化問(wèn)題已引起全世界的廣泛關(guān)注，成為當(dāng)今人類(lèi)社會(huì)亟待解決的重大問(wèn)題。由于人類(lèi)活動(dòng)的影響，全球大氣二氧化碳、甲烷和氧化亞氮等溫室氣體濃度顯著增加。為了人類(lèi)免受氣候變暖的威脅，中國(guó)于2002年8月核準(zhǔn)了旨在限制溫室氣體排放量以抑制全球變暖的《京都議定書(shū)》。擴(kuò)大能源來(lái)源、改變嚴(yán)重依賴煤炭和石油的能源結(jié)構(gòu)是減少溫室氣體排放量、解決全球氣候變化問(wèn)題的途徑。而作為新型能源之一的地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用，具有其他能源不可比擬的低成本、可持續(xù)利用和環(huán)保的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。大力推進(jìn)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用，對(duì)于改善能源結(jié)構(gòu)，解決日趨嚴(yán)重的全球環(huán)境問(wèn)題、實(shí)施節(jié)能減排戰(zhàn)略具有重要的意義。

中國(guó)是世界上地?zé)豳Y源儲(chǔ)量較大的國(guó)家之一，尤其是中低溫地?zé)豳Y源，開(kāi)發(fā)利用潛力巨大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國(guó)溫泉有2300多處，施工地?zé)徙@孔近4000眼。作為清潔能源的地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)，為緩解中國(guó)能源緊張的局面、保護(hù)環(huán)境起到了應(yīng)有的作用。目前，已基本形成以羊八井為代表的地?zé)岚l(fā)電、以天津和西安為代表的地?zé)峁┡?、東南沿海為代表的療養(yǎng)與旅游和以華北平原為代表的種植與養(yǎng)殖的開(kāi)發(fā)利用格局。地?zé)豳Y源在供暖、制冷、醫(yī)療、洗浴、水產(chǎn)、溫室等行業(yè)具有廣泛的利用前景。對(duì)于中國(guó)實(shí)現(xiàn)調(diào)整能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)、緩解能源供應(yīng)壓力、保障能源供應(yīng)安全、促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的作用。

隨著環(huán)境壓力和能源壓力的持續(xù)增加，中國(guó)對(duì)低碳能源的開(kāi)發(fā)應(yīng)用日漸關(guān)注，國(guó)家在近幾年頒布了一系列有助于新型低碳清潔能源開(kāi)發(fā)利用的法律法規(guī)和相關(guān)政策。

《中華人民共和國(guó)可再生能源法》(2006年1月1日起施行)指出“可再生能源，是指風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能等非化石能源”，可再生能源的開(kāi)發(fā)利用為國(guó)家“能源發(fā)展的優(yōu)先領(lǐng)域”。

《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006－2020年)》(國(guó)發(fā)〔2005〕44號(hào))將“可再生能源低成本規(guī)?；_(kāi)發(fā)利用”作為能源重點(diǎn)領(lǐng)域的優(yōu)先主題之一，指出應(yīng)“重點(diǎn)研究開(kāi)發(fā)大型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，沿海與陸地風(fēng)電場(chǎng)和西部風(fēng)能資源密集區(qū)建設(shè)技術(shù)與裝備，高性價(jià)比太陽(yáng)光伏電池及利用技術(shù)，太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)，太陽(yáng)能建筑一體化技術(shù)，生物質(zhì)能和地?zé)崮艿乳_(kāi)發(fā)利用技術(shù)”。

《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》(國(guó)發(fā)［2007］15號(hào))明確提出要“大力發(fā)展可再生能源，抓緊制訂出臺(tái)可再生能源中長(zhǎng)期規(guī)劃，推進(jìn)風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮堋⑺?、沼氣、生物質(zhì)能利用以及可再生能源與建筑一體化的科研、開(kāi)發(fā)和建設(shè)，加強(qiáng)資源調(diào)查評(píng)價(jià)。”

《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)家方案的通知》(國(guó)發(fā)［2007］17號(hào))中提出“……逐步改善能源結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、潮汐能和生物物質(zhì)能等可再生能源，……”。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算得知，中國(guó)的地?zé)豳Y源放熱量1.32×1017J，折合標(biāo)準(zhǔn)煤為相當(dāng)于燃燒451.83×104t標(biāo)準(zhǔn)煤產(chǎn)生的熱量。若取可采系數(shù)5.0，則中國(guó)的隆起山地對(duì)流型地?zé)豳Y源的可采資源為6.6×1017J/a，折合標(biāo)準(zhǔn)煤2259.1×104t。其中各個(gè)省(市)的溫泉放熱量見(jiàn)表1。

表1 地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)表Table 1 Geothermal Resource Evaluation Form

續(xù)表1

根據(jù)發(fā)改委提供的計(jì)算方法:1kg標(biāo)準(zhǔn)煤可以發(fā)3kW/h的電，1t標(biāo)準(zhǔn)煤工業(yè)鍋爐燃燒產(chǎn)生CO22620kg計(jì)算所得上述數(shù)據(jù)。

2 淺層地溫能是實(shí)現(xiàn)減少溫室氣體排放的重要戰(zhàn)略舉措

淺層地溫能是指在地球表層一定深度內(nèi)參與熱量循環(huán)，在一定技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下可以被利用的地?zé)豳Y源。與傳統(tǒng)地?zé)嵯啾?，淺層地溫能由于不受地域局限，故基本上普遍適用于世界各地。中國(guó)地域遼闊，氣候分帶明顯，適宜大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用淺層地溫資源，特別是在華北、西北、東北等地區(qū)，通過(guò)淺層地溫資源的高效利用，對(duì)于緩解當(dāng)?shù)啬茉磯毫?，大?guī)模減少溫室氣體的排放，達(dá)到節(jié)能減排的目的，實(shí)現(xiàn)向低碳經(jīng)濟(jì)社會(huì)的轉(zhuǎn)變具有重要的意義。

依據(jù)國(guó)土資源部地質(zhì)調(diào)查局各省地調(diào)院提供的287個(gè)地級(jí)市200m以淺地質(zhì)基礎(chǔ)資料估算?？倻\層地溫能資源量為7.71×1013kWh/a，相當(dāng)于94.86×108t標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒所釋放的能量。如果城市建筑面積系數(shù)取0.25、淺層地溫能可采系數(shù)取0.3以及利用效率取0.5，則淺層地溫能可利用資源總量為2.89×1012kWh(3.56×108t標(biāo)準(zhǔn)煤)。

31個(gè)省(市、區(qū))淺層地溫資源量估算見(jiàn)表2，287個(gè)地級(jí)市淺層地溫能估算量見(jiàn)表2。

3 天然氣水合物是最有潛力的新型潔凈能源

天然氣水合物是在一定條件(合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、pH值等)下由水和天然氣在中高壓和低溫條件下混合時(shí)組成的類(lèi)冰的、非化學(xué)計(jì)量的、籠形結(jié)晶化合物。據(jù)估算，全球天然氣水合物蘊(yùn)藏的天然氣資源總量約為1.2×1017m3，相當(dāng)于全球已探明傳統(tǒng)化石燃料碳總量的兩倍，被普遍認(rèn)為將是21世紀(jì)最有潛力的接替煤炭、石油和天然氣的新型潔凈能源，同時(shí)也是目前尚未開(kāi)發(fā)的儲(chǔ)量最大的一種新能源。開(kāi)展天然氣水合物資源的研究，做好中國(guó)能源的接替工作，對(duì)解決中國(guó)的能源短缺、推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)多元化、增加能源供應(yīng)具有重要的戰(zhàn)略和現(xiàn)實(shí)意義。

表2 31個(gè)省(市、區(qū))淺層地溫資源量估算及效益分析一覽表Table 2 31 Provinces(Cities，Districts)shallow geothermal resource estimation and Benefit Analysis Summary

中國(guó)于1999年開(kāi)始進(jìn)行天然氣水合物資源調(diào)查與評(píng)價(jià)，并于2007年在神狐海區(qū)鉆探獲取了含天然氣水合物巖芯樣品，證實(shí)南海存在良好的天然氣水合物資源前景。與此同時(shí)，自2002年以來(lái)，中國(guó)在青藏高原等凍土帶開(kāi)展了天然氣水合物的探索性調(diào)查研究，初步調(diào)查研究成果顯示中國(guó)凍土區(qū)尤其是羌塘盆地、祁連山、風(fēng)火山和漠河盆地等具備較好的天然氣水合物成礦條件和找礦前景。2008年和2009年，中國(guó)在青海省天峻縣木里鎮(zhèn)兩次成功鉆獲天然氣水合物的實(shí)物樣品，取得了重大突破。

4 當(dāng)前中國(guó)面臨的問(wèn)題及挑戰(zhàn)

中國(guó)是世界上利用地?zé)豳Y源較早的國(guó)家之一，至今已有2000多年的悠久歷史。歷史上對(duì)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用大多限于對(duì)溫泉的直接利用，主要用于醫(yī)療和洗浴方面。

20世紀(jì)90年代以后，由于對(duì)地?zé)豳Y源勘探等研究經(jīng)費(fèi)減少，地?zé)豳Y源的形成機(jī)理研究、地?zé)豳Y源勘探方法、開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃、熱儲(chǔ)工程學(xué)研究等幾乎處于停滯狀態(tài)。當(dāng)前的地?zé)豳Y源勘查和開(kāi)發(fā)中存在以下主要問(wèn)題:

國(guó)家對(duì)地?zé)豳Y源勘查投入嚴(yán)重不足，全國(guó)大部分地區(qū)尚未開(kāi)展地?zé)豳Y源勘查，特別是中國(guó)西部地區(qū)的中低溫地?zé)豳Y源，基本未開(kāi)展正規(guī)的地?zé)峥碧?。有的地區(qū)雖進(jìn)行過(guò)勘查，但限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平，不適應(yīng)開(kāi)發(fā)利用的需要。經(jīng)過(guò)資源儲(chǔ)量管理部門(mén)審批可作為進(jìn)一步勘查或開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃的地?zé)崽?03處，約占已發(fā)現(xiàn)地?zé)崽锏?/3。勘查評(píng)價(jià)滯后于開(kāi)發(fā)利用，基礎(chǔ)地?zé)岬刭|(zhì)勘查工作薄弱，后備資源不足，嚴(yán)重影響地?zé)豳Y源勘查開(kāi)發(fā)規(guī)劃的制定和地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展。對(duì)于服務(wù)于各級(jí)政府地?zé)豳Y源規(guī)劃的評(píng)價(jià)、論證和區(qū)域性地?zé)崽镔Y源勘查評(píng)價(jià)等基礎(chǔ)性、區(qū)域性、全國(guó)性勘查工作滯后，政府管理部門(mén)不可能做到科學(xué)管理。

地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化水平不高。相當(dāng)一部分天然溫泉水沒(méi)有充分利用，井采地?zé)崴厥章实?，利用方式單一，棄水量大、溫度高。在一些采取直供、直排供暖方式的單位，其熱能利用率僅為20%～30%，嚴(yán)重浪費(fèi)了地?zé)豳Y源。

淺層地?zé)豳Y源調(diào)查評(píng)價(jià)以及相關(guān)熱平衡評(píng)價(jià)等技術(shù)研究滯后，制約了這一寶貴資源的科學(xué)規(guī)劃。熱泵技術(shù)使淺層地溫能得到利用，不僅可以供熱，還可用來(lái)制冷。而中國(guó)地源熱泵應(yīng)用還處于起步階段，大力開(kāi)發(fā)利用淺層地溫能，具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的發(fā)展前景。國(guó)家應(yīng)在政策、資金等方面，引導(dǎo)和支持開(kāi)發(fā)利用淺層地溫能。

另外，缺少統(tǒng)一的地?zé)豳Y源信息系統(tǒng)，管理手段落后，信息反饋不靈，管理自動(dòng)化和信息化程度較低。急需建立全國(guó)性的地?zé)豳Y源信息數(shù)據(jù)庫(kù)和管理系統(tǒng)，為科學(xué)規(guī)劃與指導(dǎo)中國(guó)地?zé)豳Y源勘查開(kāi)發(fā)有序發(fā)展提供基礎(chǔ)資料。

天然氣水合物是繼煤、石油和天然氣等能源之后的另外一種潛在的新型能源。中國(guó)廣闊的海域和專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)及凍土地區(qū)有著巨大的天然氣水合物資源前景，然而，海域天然氣水合物整體調(diào)查研究程度仍較低，對(duì)天然氣水合物藏地質(zhì)認(rèn)識(shí)不足，距摸清資源狀況、預(yù)測(cè)地質(zhì)儲(chǔ)量相差甚遠(yuǎn)，凍土區(qū)天然氣水合物調(diào)查剛剛起步。

5 結(jié)論

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，以氣候變化為核心的全球環(huán)境變化，正在廣泛而深刻地影響著人類(lèi)社會(huì)的方方面面。氣候變化所導(dǎo)致的氣溫增高、海平面上升、極端天氣與氣候時(shí)間頻發(fā)等，對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)和人來(lái)生存環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。氣候變化問(wèn)題已引起全世界的廣泛關(guān)注，成為當(dāng)今人類(lèi)社會(huì)亟待解決的重大問(wèn)題。中國(guó)人口眾多、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平低、氣候條件差、生態(tài)環(huán)境脆弱，是最易受氣候變化不利影響的國(guó)家之一，同時(shí)，中國(guó)正處在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展階段，應(yīng)對(duì)氣候變化形式嚴(yán)峻，任務(wù)艱巨。應(yīng)對(duì)氣候變化，事關(guān)中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全局和人民群眾的切身利益，事關(guān)國(guó)家的根本利益。

地?zé)豳Y源作為新能源之一，其開(kāi)發(fā)利用具有較高的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。在開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中，不斷加強(qiáng)對(duì)地?zé)豳Y源的勘查和技術(shù)支持，鼓勵(lì)企業(yè)投入，提高政策支持力度，規(guī)范地?zé)岙a(chǎn)業(yè)市場(chǎng)，在不久的將來(lái)，地?zé)豳Y源一定能為節(jié)能減排做出更大更顯著的貢獻(xiàn)。

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