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“热”浪来袭——全球主要经济体地热发展巡礼

浏览次数:27 日期:2022-05-07 16:30:20

 2021年全球有近140个国家明确了碳中和发展目标及路线,碳中和浪潮有力促进了新能源发展。虽然同年发生在欧洲乃至全球的能源供应短缺影响深远,给整个能源供应体系带来很大冲击,使得主要经济体对化石能源重视程度有所提高,但并未拖慢各国既定的发展新能源的脚步。欧洲、美国、日本、韩国、中国等主要经济体依然在新能源发展上持续发力,而地热作为新能源家族的后起之秀,在这场变革中正表现出蓬勃的生命力。

  地热技术经济优势备受关注

  人类利用地热的历史相当悠久,但地热的产业化及商业化历史却比较短暂。相比于风能、太阳能等可再生能源资源,地热的商业化开发规模总体较小,而这与地热资源开发利用受资源分布、资源品位和投资强度等诸多因素限制有关。但这一切都在变化,碳中和目标的普及,以及新能源的大发展成为全球共识,使得与能源有关的整体商业环境出现颠覆性变化,地热的产业化推进正在迎来诸多利好。

  较之太阳能、风能等可再生能源,地热的最大竞争优势是其供应不受季节和天气影响,无论是用于发电还是供热均有良好的稳定性。近年来,世界各地出现的能源供应紧张现象多少都与新能源的不稳定性短板有关。基于这一点,人类要发展新能源,稳定性好的资源肯定会受到关注和喜爱,而地热恰好具备这一优势。

  地热产业之前在全球未能发展起来,除了资源禀赋因素,无论是供热还是发电,项目初始投资大的劣势是又一重要原因。在绿色低碳发展观念还不够深入人心的情况下,地热产业容易因为投资门槛高而被忽视。但是如今人们的目光已聚焦到2060年,更看重发展的长周期,地热项目的运营低成本优势在长周期中就容易体现出来。

  以地热发电为例,项目建成后设备的容量系数普遍保持在80%以上,远高于火电和其他可再生电力。地热发电容量系数高的优势能有效弥补初始投资高的短板,成本劣势会在后期运营中被稀释和摊薄,从而使得全生命周期成本下降。国际可再生能源署的数据显示,2010~2020年,全球平均地热发电成本低于0.1美元/千瓦时,仅略高于风电和光伏发电成本。而随着技术进步和项目运营时间的延续,地热全生命周期成本还可继续下降。

  主要经济体重视程度提高

  美国、欧盟、中国等主要经济体对于地热产业的发展均寄予厚望,在各自碳达峰碳中和目标出台前,围绕地热已做了大量部署。

  美国:发展地热有助于实现能源多样性,提升能源安全保障程度

  美国能源部2019年发表《地热愿景:驾驭我们脚下的热能》报告,对地热产业作出规划。美国能源部表示,地热作为可再生能源,可广泛用于供热和发电,且地热资源遍布美国50个州,可以就地取材,是美国用电与冷暖空调的绝佳供应能源。同时,美国能源部还认为,发展地热有助于实现美国能源多样性,进一步提升能源安全保障程度。

  该报告指出,科技进步在降低成本的同时扩大了地热发电应用的区域,而勘探技术与管理技术的进步很大程度上降低了地热应用成本。美国能源部预计,到2050年,美国地热发电规模将较当前扩大20倍,发电装机容量达60吉瓦,占美国发电装机总容量3.7%,发电量占美国总发电量8.5%。该报告预测,若能彻底提升技术发展水平、挖掘美国地热资源潜力,浅层地热利用规模有望由200万户扩大至2800万户,占2050年美国住宅空调市场23%的份额。

  欧盟:发布深部地热战略研究与创新议程,提出《深部地热能实施路线图》

  欧盟2013年就启动了欧洲深部地热技术与创新平台建设,近年来还发布了深部地热战略研究与创新议程,提出了《深部地热能实施路线图》。

  该路线图提出了2030年前欧盟地热发展的任务、目标和工作内容,以及2050年实现欧盟深部地热发展愿景,明确提出开发高性能、低成本和可持续的深部地热能技术的推进计划,并强调了基于地热开发利用的社会目标和科技任务。目标一是通过开发地热能,促进欧洲的清洁能源利用。期望到2050年,深部地热能满足欧洲预计电力需求的50%和供热的80%。目标二是通过深部地热能的全面开发利用,改善社会福利。一方面,研发可充分利用地热技术,使欧洲有机会巩固在地热产业的领导地位,创造就业机会,以及利用地热等不受气候变化影响的资源来保障能源供应,减少温室气体排放;另一方面,通过与矿产业的知识共享,开发地热能更高的价值。

  中国:地热直接利用率位居世界第一,目前正转向热电一体化方向

  中国关于地热发展的规划也在大力推进。2021年,国家发展改革委等8个部门发布《关于促进地热能开发利用的若干意见》(以下简称《意见》),就我国地热产业各时期发展目标、重点任务及保障措施作了详细阐释。《意见》提出,到2025年,地热能供暖(制冷)面积将比2020年增加50%;在资源条件好的地区,建设一批地热能发电示范项目,全国地热能发电装机容量比2020年翻一番;到2035年,地热能供暖(制冷)面积及地热能发电装机容量力争比2025年翻一番。

  2020年,全国地热供暖(制冷)面积大致在14亿平方米,其中水热型中深层供暖面积为5.8亿平方米、浅层供暖面积为8.1亿平方米。按照《意见》规划,到2025年,供暖面积预期达到21亿平方米;到2035年,达到42亿平方米。2020年,全国地热发电装机容量为50兆瓦,按照规划,到2025年预期达到100兆瓦,到2035年达到200兆瓦。

  多年来,中国地热直接利用率一直位居世界第一,目前地热开发利用正转向热电一体化方向。除了高温发电,未来干热岩和中低温发电也将被提上日程。

  全球地热投资开始跟进

  2022年地热投资增速已“显山露水”

  为有效提升减排水平,同时保障能源供应稳定,全球能源行业在投资优化方面已作出系列调整。睿咨得公司的报告显示,2022年,全球能源行业的投资会出现一定程度的变化,其中地热投资增速明显高于其他领域。地热投资总盘较其他领域虽然依旧较小,但正由过去的“微不足道”逐渐壮大。

  中长期地热钻井、投资将保持增长

  根据国际地热大会和国际能源署(IEA)的统计报告,未来5年,全球地热能发电装机容量增量可能达到3.4吉瓦,呈持续稳定的增长态势。到2040年,全球地热发电装机容量将增至82吉瓦,是当前水平的5倍以上,全球地热发电发展空间不可低估。

  碳中和催生的气候技术投资增长将带动地热发电技术进步,继而拉动地热投资增长。根据睿咨得公司的报告,全球与地热发电相关的钻井工作量投入未来10年将呈大幅增长态势。各国对地热AGS(先进地热系统技术)和EGS(增强型地热系统技术)等前沿技术研发的持续投入增长,将推动地热发电技术迈上新台阶,继而带来全球地热发电装机容量的跨越式上升和运营成本的大幅下降。

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