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可持续专栏 | 巴菲特看上的地热发电,中国市场如何?

可持續專欄 | 巴菲特看上的地熱發電,中國市場如何?

華爾街見聞 ·  06/19 19:52

深藏地下的電能正在成爲科技巨頭和財閥們眼中的清潔資源富礦。

近日谷歌與禾倫·巴菲特帝國旗下的 NV Energy 簽署協議,從Fervo Energy運營的地熱設施購買115兆瓦可再生能源,爲其位於內華達州的數據中心供電。

可再生風電場或太陽能發電場不僅爲數萬戶家庭供電,其中很大一部分還貢獻於谷歌、Meta、X和亞馬遜這樣的科技巨頭在世界各地運營的數據中心。

巨頭們對清潔電力的挖掘已經從地表探伸到地下。早在幾年前巴菲特就開始關注地熱,2023 年伯克希爾哈撒韋能源擁有的可再生能源發電能力中已經有4%來自地熱能;爲了實現減排承諾,谷歌對地熱能的關注始於2021年。

地熱發電究竟能帶來多少環境效益?在與美國地熱資源儲量差不多的中國,這種可持續清潔電力的發展現狀又如何?

低成本,低碳排

地熱發電是利用地下熱水和蒸汽爲動力源的一種新型發電技術,其基本原理與火力發電類似,但不同的是這種發電方式是可持續的。

根據地熱能協會估計,目前全球地熱能僅利用總潛能的6.9%,政府間氣候變化專門委員會則估計全球地熱能潛能在35吉瓦至2太瓦之間,因爲其提取的熱量僅佔地球內部熱能很小的一部分。

這種發電方式還具有顯著的經濟和環境效益。一方面,與其他類型的儲能方式相比,地熱儲能具有成本低的優勢。

一項針對荷蘭深層含水層儲能系統的經濟效益分析發現,大型深層含水層儲能系統中注入75℃熱水時,提取每吉焦熱能的成本價格僅爲3.5歐元,如果將熱水溫度進一步提升,儲能將進一步下降。同樣,另一項研究通過深層含水層儲能系統的平準化能源成本計算模型,預測了荷蘭深層含水層儲能系統的平準化能源成本,大約爲每吉焦熱能2.76歐元,而同期天然氣平準化能源成本達到了10歐元以上。

而另一方面,從節能減排的角度來看,地熱儲能技術在減少二氧化碳排放量方面的貢獻相當可觀。根據對瑞典地區的一項研究發現,採用深層含水層儲能系統與太陽能供熱系統相結合的辦法,比現有能源供應體系節能16吉瓦時,二氧化碳減排量達到了2654噸。

對荷蘭地區的深層含水層儲能系統的評估結果顯示,使用深層含水層儲能將節約83%的化石燃料,減排二氧化碳達到了31000噸。

政府間氣候變化專門委員會的報告稱,地熱能發電站的溫室氣體排放量平均約爲每千瓦時45克二氧化碳,還不到傳統燃煤電廠排放量的5%。

但中國石油大學碳中和未來技術學院的一位專家表示,地熱儲能技術在運行過程中也可能造成其他環境問題。這種影響主要來自於以含水層型地熱儲能爲主的地熱儲能方式,尤其是淺層技術在流體回灌和採熱過程中,地面流體攜帶重金屬元素、有害微生物等有害物質進入地下水系統,同時在地熱過程中將地下含水層中的有害物質帶入地表淺層水系,對飲用水源造成污染。

中國的難題

爲了促進地熱能資源的開發利用,希臘、印度尼西亞、秘魯等多個國家設定了地熱發展目標。

2021年,中國國家發展改革委員會、國家能源局和財政部等多部門也聯合發佈《關於促進地熱能開發利用的若干意見》提出,到2025年,在資源條件好的地區建設一批地熱能發電示範項目,全國地熱能發電裝機容量比2020年翻一番;到 2035 年,地熱能發電裝機容量力爭比2025年翻一番。

事實上,中國地熱發電實踐始於1970 年,廣東豐順地熱發電站的投產使中國成爲世界上第八個成功利用地熱進行發電的國家。之後,河北懷來、江西宜春等地陸續建成了中低溫小型地熱發電站。早在1977年,中國第一座兆瓦級高溫地熱電站在西藏羊八井就已經發電成功。

然而,大多數地熱發電站在運行一段時間後,由於效率和經濟效益不佳等問題而關閉;之後中國地熱發電產業發展幾乎停滯,地熱發電裝機容量未出現明顯增長,中國深層地熱發電尚處於探索階段,僅有少量試驗機組運行,未實現規模化發電。

中國地熱資源儲量豐富,地熱資源分佈呈現從中部向東部和西南部地熱資源增多、溫度升高的趨勢。《地熱能開發利用“十三五”規劃》指出,中國淺層地熱能年可開採資源量摺合7億噸標準煤;水熱型地熱能資源量摺合1.25萬億噸標準煤,年可開採量摺合19億噸標準煤;埋深3000-10000米乾熱巖型地熱能基礎資源量摺合標準煤 856萬億噸。

不過,中國科學院地質與地球物理研究所的報告也顯示,目前中國可勘探地熱資源以中低溫地熱爲主,這也是中國地熱資源儲量與美國相當,但是發電裝機容量相差甚遠的原因之一。

截止2020年底,中國地熱發電裝機容量爲44.56兆瓦,與《地熱能開發利用“十三五”規劃》中計劃新增地熱發電裝機容量500兆瓦的目標差距較大;地熱發電裝機容量從20世紀70年代末的第8位下降到目前的近20位,地熱發電裝機不足全球的1%,發展明顯落後於國外。

“中國地熱資源開發存在地質背景複雜,資源富集機理不清,埋藏深度大,工程地質條件複雜,開發技術難度大,一定程度上限制了地熱資源的開發利用。由於前期的勘探和技術投入巨大,地熱發電站的效益有待評估,由於技術問題,利潤也不高,經濟性也制約了進一步發展。”上述研究所一位研究人士如是解釋道。

當下全球地熱發電國家共30個,地熱發電裝機容量15.95吉瓦,相比2015年增長約27%,排名前五的國家分別爲美國、印度尼西亞、菲律賓、土耳其和肯尼亞。據國際能源署 (IEA)預測,2040年全球地熱直接裝機容量將達到650吉瓦。

直接利用主要集中在歐洲區域,法國、德國、匈牙利等國應用溫度高於100℃的地熱資源進行供暖,目前法國地熱直接利用裝機容量524兆瓦,德國460兆瓦,匈牙利319兆瓦。據Rystad Energy預測,受能源危機影響,至2030年歐盟各國將鑽探約1100口地熱井用於區域供暖。

譯文內容由第三人軟體翻譯。


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