地热专家、国际地热协会理事郑克棪。 朱艳/摄
1962年毕业于南京大学水文地质专业的郑克棪,是继中国“地热之父”任湘之后,推动中国地热能研究和开发运用的功臣,也是发现北京城区地热田的贡献者之一,对我国的地热开发历程了如指掌。谈到地热资源,郑克棪如数家珍,比如《环境与生活》记者一问及北京大学、清华大学这两所高校的地热开发情况,他立即从电脑里找出一张表格,表格上详细记载着打井时间、井深、水温、每天出水量等数据……
40年前曾是中国地热能的春天
被“冷遇”多年的地热能源的研究和开发在40年后,再一次迎来春天。由于减少碳排放的当务之急,2012年10月24日,国务院常务会议讨论通过《能源发展“十二五”规划》,其中专门提到地热能的开发利用。
其实,早在上世纪70年代,我国的地热能开发曾迎来了第一个春天。当时因为石油危机,各国都急切地寻找新能源,中国也不例外,并将目光转向了地热。郑克棪恰好赶上了这个机遇。此后无论是地热“受宠”也好,被“冷遇”也罢,郑克棪都坚守在地热开发研究的岗位上。
1994年,郑克棪被联合国经济和社会事务部聘为咨询专家,在任7年间,他的主要工作是援助第三世界国家地热和地下水相关项目,曾三次被派往太平洋岛国密克罗尼西亚担任找水专家。后来他又担任了中国能源研究会地热专业委员会主任,现在的身份是中国能源研究会地热专业委员会专家委员会主任、国际地热协会理事。他说:“做了几乎一辈子的地热,现在就想为中国的地热事业多做一点事。”
人类对地热的利用,除了我们熟悉的温泉外,还包括供暖和制冷、养殖、灌溉、医疗等,郑克棪将这些都归纳为对地热能的直接利用范畴。
我国是开发利用温泉资源最早的国家之一,如北京小汤山温泉疗养院是地热发挥医疗作用的一个典型案例。在养殖方面,地热也发挥了自身优势,比如原产于非洲的罗非鱼,一亩水面可年产20000斤,而一般的草鱼、鲶鱼,一亩水面年产量为200斤,相差100倍!这是因为罗非鱼对氧气的需求比草鱼、鲶鱼少,可以很密集地养殖,“看起来,整个水里一锅鱼,密度很大。但是罗非鱼要温度,15℃的时候,它就不动了;12℃它就冻死了;20℃以上,它才能活蹦乱跳。”
地热发电比风电更稳定
很长一段时间以来,中国利用地热仅限于泡温泉澡,没把它作为能源来利用。“1970年,时任地质部(今国土资源部)部长的李四光首先提出把中国地热开发作为能源来开发。”其实,李四光当年也看到了环境问题。1970年11月6日,李四光对地质院校代表说,“地球是个庞大的热库……煤那么宝贵……子孙后代要骂我们把那么宝贵的东西都烧掉了,白白浪费掉了……煤既宝贵又讨厌,不仅把空气搞坏,还费人力、物力来运输,地热拿出来就可以发电,为什么不用?”
发电是利用地热的重要方式。地热能比太阳能、风能的能量品位高,而且可长期不间断,“一年365天,一天24小时老在那儿喷,而太阳能和风能则时有时无。”据世界能源理事会统计,一年365天,共计8760小时,地热能的利用系数是72%~76%,一些技术先进的国家能达到95%,也就是说一年可运行8322小时,设备维修时间很短。而普通火电厂的利用系数是50%多一些,风力发电是21%,太阳能发电是14%,即一年之中,太阳能发电设备真正运转的时间仅有1200多小时。我国目前最大的地热发电站——西藏羊八井地热发电厂,利用系数达到69%,略低于世界平均水平,即使这样,地热发电的优势仍很明显。
地热能与太阳能、风能一样,属于可再生资源,“因为地下的热有的是,用完了会自然补充上去。当然,集中利用在某个点上可能补充得稍慢一点,赶不上,那么就让它先‘休息’一会儿,用别的地方的。过个5年10年,这个点又可以再用。”
北京“温泉入户”不到百分之五
由于含有大量对人体有益的矿物质,温泉不但成就了大量商业性质的度假村,也刺激了地产界的“温泉入室”项目。然而3年前,北京市在全国率先禁止类似项目的审批,原因是天然温泉水是有限的,从健康角度讲,温泉只有“泡”才能产生效果,而“温泉入户”,大多采用淋浴的方式,这是对地热资源的极大浪费。“泡温泉能帮助有益的矿物质渗透到皮肤下面,淋浴的效果没那么好。”郑克棪解释道,而且由于温泉一般都进入了别墅,人不常住水不常用,管道里的水就变凉了,用的时候还要放掉这段管子里的冷水,这就又造成了浪费。
到目前为止,禁止“温泉入户”的省市,全国也就只有北京市。那么,北京市的温泉资源到底利用得怎么样?
1970年初,郑克棪还在国家地质部的水文地质工程地质大队工作,“部长一声令下就让这个队去做地热了。当时,北京已经有个小汤山温泉,海淀区有个温泉村,上世纪50年代这个温泉村还有水流出来,到1956年左右就流不出来了,这证明天然温泉会断流,有衰竭的时候。”后来,人们想到在断流的温泉上钻井,一年之后,温泉水就又冒出来了,40多年来,北京从原来的只有两三个大温泉,发展到现在已有500多眼井,而且,井的深度也在不断增加,在20世纪70年代,打井不到1000米,温泉水就出来了;现在最深的时候得钻到4000多米才出温泉水。
郑克棪说,北京市国土资源局地热管理处停止审批“温泉入户”房地产项目的另一个原因,是控制房价。当时,这类房子要比普通住宅贵约20%,“其实,这样的房子在全北京市不到5%。”
郑老并不认为这些可以成为反对温泉入户的理由,即使是温泉入户对温泉水有所浪费,也可以通过相应措施来解决,“人有钱了就希望生活得更好一点,就像五星级宾馆的标准是,热水龙头一开,7秒来热水;四星级宾馆是20秒;三星级宾馆,1分钟来热水。水管是一样的,为什么能7秒出热水呢?因为不用的热水一直在循环,不是像树枝一样,伸到你这,你是末端,而是一个岔路,流到你这再继续循环。”同理,“温泉入户”也可以采取与五星级宾馆相同的管道系统。此外,即使有冷水,也可以回灌到地下去,或者用电加热再利用,“都有矿物质,有医疗价值,干嘛要浪费呢?”
“国家应先做好示范工程”
上世纪70年代以后,我国地热发电在李四光的推动下曾出现了一段时间的繁荣景象,使中国在这方面走在世界前列。1971年4月28日,他在临终前一晚还对自己的女儿李林说:“我对地热工作比较放心,因为大家都重视它了,我希望能看到地热工作开花。”
在短短的时间内,李四光在全国推动建立了7个小型地热发电站。然而,时至今日,只有广东省梅州市丰顺县汤坑镇的邓屋村的地热电站还在使用,“已经换了3台机器,一台机器的寿命只有20年。”不过由于周边地热资源的滥采,这座被誉为我国第一座地热发电站的现状并不乐观。
还有一个严峻的现实是,高温地热发电最有优势,而我国的高温地热资源并不多,而且主要集中在西藏地区,1977年投入使用的西藏羊八井是目前我国最大的高温地热发电站,“温度一般在160~200℃,而其他国家的高温地热多数可达到260~300℃。”郑克棪解释,160℃的地热是以湿蒸汽的形式冒出来,其中只含13%的气,其余都是水,发电时要先把水和气分开,再用气来推动汽轮机发电,而260℃以上的地热就全部是干蒸汽,“像意大利、日本、美国的地热发电站出来的都是干蒸汽,一根管子通到汽轮机,就发电了。”
在推动地热投资项目屡屡受挫后,郑克棪像许多地热专家一样,一直在努力,希望国家对地热发电进行补助,“国家应该重视地热,毕竟投入还是相对少,西藏现在是26兆瓦的地热发电能力,其实它可以达到近300万兆瓦。”郑老说,国家必须先投入,做好一个示范工程,紧接着就会有投资商进入。为什么要国家补助?“商业投资必须有利润,计算多少年回收成本,靠自己卖电,风险很大。我向人推荐投资地热,但人家一听没补贴,就谈不下去了。”
与地热发电境遇截然不同的是,国家收购风电的价格是每度补贴0.53元,“我说给外国人听,他们很奇怪:‘中国的补贴是每度0.53元,发电的成本不要这么多吧!’”而太阳能光伏发电的补贴则高达每度电一元多。
今年1月10日,国家能源局、财政部、国土资源部、住房城乡建设部共同发布了《关于促进地热能开发利用的指导意见》,指导意见里提到给地热发电补助,但郑克棪认为现在还不能太乐观,还需要一个过程,因为地热的开采有其特殊性。“必须要准备好足够的资源,就拿钻井环节来说,并不是每个井都可以用的,不行就要重新换一个地方钻,羊八井1977年发电,到1991年才装完26兆瓦的发电机组。西藏羊易经过勘探,发现可以建30兆瓦的发电机组,去年开始钻,到11月那边就冰天雪地没法钻,今年3月才又上去钻,到现在还没有完工。”郑老此处谈到的羊易地热田,位于西藏当雄县羊八井区吉达乡南羊易村西侧,东距拉萨市72公里。
环境百科
“中国地热之父”任湘
地质学家、地热专家任湘,湖南省湘阴县(今汩罗市)人,他是我国杰出的无产阶级革命家任弼时同志的侄子。
1926年8月,任湘生于上海。1945年,他毕业于延安自然科学院(北京理工大学前身)农学系。1952年,他毕业于苏联莫斯科地质学院勘探系。1952年底,他从苏联回国,被分配到北京地质勘探学院工作,干了11年,从助教干到系主任,担负勘探地质学、稀有元素矿床及勘探学等专业新课的讲授,还撰写了《中国地热发电现状与展望》、《关于羊八井地热田深部热储的剖析》等30余部论著,他至今仍在为中国的地热开发事业贡献力量。
从20世纪70年代起,任湘一直没有脱离地质、地热的专业工作,参加了国家“七五”、“八五”地热科技攻关计划的执行,带领地热专业代表团出国考察,参加国际学术会议,主持全国地热资源评价和开发利用活动。
在担任华北地热中心主任和地热专业委员会主任期间,他为开发地热资源,七进西藏、十赴腾冲(滇西),他还和同事们探明西藏羊八井的一眼高温地热井的温泉温度,可高达320摄氏度,令世人为之震惊。意大利人对此深表怀疑,派专家带仪器前来测试,最后不得不心服口服地说:“你们中国是正确的。”因为任湘在地热方面的专业知识和成就,被国际地热专家称为“中国地热之父”。
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