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全国都在为“十三五”规划作准备。作为可再生能源之一的地热能,在当前进行的中国工程院重点咨询研究项目《我国地热资源开发利用战略研究》中,国内地热专家已讨论多次,并基本构建了中国地热能科学开发利用至2050年的路线图。“十三五”地热规划是该路线图中的近期目标,本文剖析“十三五”的地热能发展目标,以地热发电为主,也涉及地热能的热利用。
世界地热电力已被风电和太阳能电超越
比较世界可再生能源的发展历程,我们可以看到:当初世界地热发电的装机容量和年发电量远在风力发电和太阳能发电之上。1904年意大利首创地热发电试验成功,点亮了几只灯泡;至1913年建成世界第一个商业性地热电站,装机容量250千瓦,这也是非水可再生能源的世界第一个商业性电站。1958年以后,新西兰、美国等国家陆续加入地热发电行列;20世纪60年代及往后,世界地热发电有较大增长。世界地热发电装机容量在1970年、1980年和1990年已分别达到72万千瓦、211万千瓦和583.4万千瓦,都远大于当时的风力发电和太阳能发电。
地热发电的优越性表现为可再生能源中最大的利用系数(Capacity Factor),世界能源理事会(WEC)统计了世界各种可再生能源的总装机容量和年生产电量,从而计算了各自的利用系数,地热发电的利用系数最高是0.73,它平均一年工作6400小时以上;其他的生物质发电为0.52,水力发电为0.42,潮汐发电是0.23,而风电和太阳能发电分别为0.21和0.14(Fridleifsson, 2008)。这也就是说,风电只有21%的时间(年约1800多小时)、太阳能电只有14%的时间(年约1200多小时)可以工作。所以,在同样的装机容量下,地热年发电量是风电的3.5倍,是太阳能电的5倍。
20世纪90年代,风力发电和太阳能发电得到各国政府优惠政策的大力扶持,呈现指数式增长。它们先以装机容量超过了地热发电,但这时由于它们偏低的利用系数,使其年发电量还未超过地热发电。再后来,风力发电和太阳能发电的更大发展,终于使风电和太阳能发电的年发电量也超过了地热发电。其中,世界风力发电量在2006年超越了地热发电量;世界太阳能发电量在2012年也超越了地热发电量。
地热发电既有那么大的优越性,怎么会让风电和太阳能发电超越了呢?除了优惠政策扶持力度的差异,那就是风力和太阳能资源都在地面,较易操作,而地热资源深藏在地下,需要专业勘探查明地热资源通常就要几年时间,操作程序较为复杂,含一定的风险。
中国丢失三十年地热发电研究
1970年12月广东省丰顺县邓屋村利用92摄氏度地下热水试验发电成功,这使中国成为世界上第8个利用地热发电的国家,那里于1978年更新成了300千瓦的机组。上世纪70年代我国还建设了河北怀来县后郝窑、江西宜春县温汤、湖南宁乡县灰汤、山东招远县汤东泉、辽宁盖县熊岳、广西象州市热水村,共7处中低温地热试验电站,单机容量50~300千瓦,总装机容量1550千瓦。其中1971年江西省宜春利用67摄氏度地热水试验发电成功,虽然装机容量只有50千瓦,但它是世界迄今最低温度的地热发电。当时的中国水平不见得比世界低多少,但我们没有巩固和发展这些成绩,反而在运行几年后陆续关停了,仅丰顺的更新机组被当地老乡留下,并使用至今。
那些关停中低温地热发电机组的原因,当时结论是:“技术可行,但经济不合算”。另外,中国地热界此后还有一种观点,认为中国就应该发展地热直接利用的长处,不必去发展地热发电的短处。就这样,中国放弃了地热发电的研究。实际上,上世纪70年代的国外中低温地热发电也在类似水平上发展,然而,国外的理念是:正因为当下成本高、效率低,所以才需要继续研究,以求降低成本,提高效率。他们几十年不断研究改进,效益逐步提高,成本逐步降低,产品有了新销路,于是再生产,再研究改进,直至几十年后的现在他们成了世界领先,并还在进一步研究改进。相比之下,我们放弃了,停顿了,于是落后了。
中国丢失了三十年地热发电的研究,那是输在了理念上,我们应该吸取经验教训。
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