增强型地热系统的现状及前景

增强型地热系统(EGS,Enhanced Geothermal Systems)是在干热岩(HDR,Hot Dry Rock)技术基础上提出来的,即将水通过井注入到人工产生的、张开的连通裂隙带中,水与岩体接触被加热,然后通过生产井返回地面,形成一个闭式回路,以提取热能。干热岩是一种没有或含有少量水或蒸汽等地下流体的热岩体,主要为变质岩或结晶岩类岩石,普遍埋藏于距地表2千米以下,温度在150oC以上,相对会引发环境问题的化石燃料和核能来说,具有分布广泛、资源量丰富、开发利用对环境影响小、安全性好、热能连续性好和利用效率高等特点,正愈来愈受到各国政府及相关研究机构与企业的重视。

自1973年美国开展Fenton Hill干热岩开发试验项目以来,近40年里,世界主要国家开展了一系列开发EGS的项目,如英国的Rosemanowes项目、日本的Hijori项目和瑞士的Basel项目,其中最为成功的是在法国Soultz建立的欧洲示范性EGS电厂,为世界第一个将EGS用于发电的项目,证实了EGS有望成为一种可持续、可再生和清洁的发电技术。

但是,EGS尚处于现场试验研发阶段,其商业性开发还面临着技术、资金、政策和民众接受程度等诸多方面的挑战。其中,研发和改进关键技术,如地质勘查技术、深部钻探技术、高温高压下的层间封闭技术、水力和化学激发技术和储层模拟技术等,是整个EGS开发中的重点和难点。这些关键技术的突破,可降低开发成本、减少环境影响和增加开发安全性,进而推动EGS的发展和商业化开发的有效实施。

随着国际上EGS相关领域研究工作的不断深入,预期这种地热资源在不远的将来会实现商业化开发和利用。像页岩气勘查开发一样,为改变我国在非常规能源开发利用上落后于世界主要发达国家的境况,非常有必要加强对国际EGS研究进展的跟踪分析和研究总结,以缩短我国在相关领域的研究进程,缩小与国际先进水平之间的差距。

为使相关领导和专家全面了解和掌握EGS先进技术理念的新进展和新突破,中国地质图书馆文献情报室通过对相关资料的收集、整理和分析工作,精选来自美国气候与能源解决方案中心(C2ES)、美国能源部(DOE)、美国劳伦斯利沃莫国家实验室(LLNL)、法国塞吉-蓬图瓦兹大学(Université de Cergy Pontoise)以及德国柏林自由大学(Freie Universit?t Berlin)和冰岛大学(University of Ice land)的5份资料,进行编译报道。虽然各报告间有时是讨论的同一个问题,但侧重点却完全不同,可以较为系统地反映增强型地热系统的开发现状及前景。具体包括:①简洁而全面地概述了EGS的基本情况;②评估了EGS的相关勘查开发技术;③介绍了截至到目前最为成功的EGS典型示范性现场试验项目——法国Soultz项目的发展历程;④通过对EGS中不同生产流体(水、二氧化碳(CO2)和异戊烷)优缺点的比较,讨论了用CO2作为生产流体的未来前景(目前对CO2增强型地热系统的研究仍处于模拟和室内试验阶段);⑤提出了更富创新性的观点——集CO2地质封存、卤水开采和地热能开采于一体。

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