图2 南澳大利亚州Cooper盆地Habanero 3钻孔流动试验(2008年3月)。

 

 

增强型地热系统(EGS—Enhanced Geothermal Systems)是指在干热岩（Hot Dry Rock）技术基础上提出来的。美国能源部的定义是采用人工形成地热储层的方法，从低渗透性岩体中经济地采出相当数量深层热能的人工地热系统。

 

增强型地热系统通过注入井注入水在地下实现循环，进入人工产生的、张开的连通裂隙带，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(图1)。这个概念本身是一个简单的推断，是模仿天然发生的热水型地热循环系统——即现在在全世界大约71个国家，商业生产电能和直接利用热能所采用的系统。

 

建立增强型地热系统的第一步是进行勘探，以鉴别和确定最适宜的开发区块。然后施工足够深度的孔钻，达到可利用的岩体温度，进一步核实和量化特定的资源及相应的开发深度。如果钻遇低渗透性岩体，则对其进行水压致裂，以造成采热所需的大体积储水层，并与注入井-生产井系统实现适当的连通。如果钻遇的岩体在有限的几何界限内具有足够的自然渗透性，采热工艺就可能采用类似于石油开采所采用的注水或蒸汽驱油的成熟方法。其他的采热办法，包括井下换热器或热泵，或交替注入和采出(吞吐)的方法。

 

EGS电站在运行中没有温室气体排放、土地使用适度、总的环境影响小，成本低廉，技术也较成熟，具有深度开发的潜力。

 

 

澳大利亚有3个特殊的地质因素，使之拥有世界级的干热岩资源。

 

首先，澳大利亚具备异常高的、放射性的元古代花岗岩。最著名的例证就是澳大利亚南部的平均大地热流为92±10 毫瓦/平方米，而全球平均仅为51~54毫瓦/平方米。其次，在板块尺度上，澳大利亚正逐步靠近印度尼西亚，引起水平方向上的挤压，通常，也会自然地产生近水平裂缝及断层。因此澳大利亚具有广泛的干热岩分布。

 

第三个特殊地质因素是沉积岩盆地占了澳大利亚陆地的绝大部分。世界上最大的自流盆地，下伏了大约22％的澳大利亚陆块。井口处地下水出水温度为30-100℃。盆地是开发地热能最具吸引力的地方，因为这些地方不仅能提供天然的阻断深部热的盖层，还能形成渗透性的含水层。

 

2007年，澳大利亚地球科学家对澳大利亚5Km以浅地壳内高于150℃的地热能做了估算。按照2005年澳大利亚电能的消耗，使用5Km以浅地壳内1％的能量，可供澳大利亚使用26000年，这还是基于不考虑地壳能的可再生性及不利用大于5Km深度能量的前提。尽管EGS项目地区的重要性潜力尚需进一步完全验证，但发展地热能的倡导者相信有足够的信息来证明：仅地球动力学公司在澳大利亚南部Cooper盆地地热能产区的热湿裂隙花岗岩就蕴含着巨大的能量潜力，在将来或可支持零排放标准下大于10,000兆瓦的发电能力（图2）。而位于澳大利亚南部的Paralana项目区平均温度200℃、覆盖面积仅20Km2、厚1Km的干热岩，就能够支持向全国电能市场提供520兆瓦/年的电量达25年之久。深层地热能具有成为澳大利亚重要基础能源的潜力。

 

目前EGS发电成本为45美元/兆瓦时，核电为60美元/兆瓦时，而在温室气体减排的压力之下，化石能源发电在进行二氧化碳的捕集之后的成本大幅增加，其中燃气-蒸汽联合循环发电约为66美元/兆瓦时、煤电约为56美元/兆瓦时。另外，根据美国麻省理工学院和澳大利亚MMA得出的结论，EGS发电的成本也要比其它形式的可再生能源低，因此，EGS发电在成本上具有很强竞争力。

 

澳大利亚政府保证能源安全和减轻气候变化风险的政治愿望、对低放射性可再生能源研发的鼓励和深层地热能广泛分布产生的优势市场认同，以及地热资源场地的申请许可制度等方面诸多因素都成为刺激澳大利亚EGS发展的动力。

 

 

澳大利亚政府在2004年发布的《保证澳大利亚未来能源安全》的白皮书中将EGS列为以澳大利亚为市场领导的技术，并承诺对地热勘探（研究）、评估（概念验证）、示范工程进行支持。截止到2008年4月，澳大利亚政府已经向地热工程及其研究投入了3200万美元。进一步的政府财政支持对EGS发电进入能源市场也至关重要，澳大利亚政府正准备确定资金支持的敏感性与有效性。

 

 

自2001年澳大利亚第一个勘探许可证颁发，截至2008年4月，已有33家公司通过审批，加入到可再生、零排放的地热能开发行动中来，取得的项目投资达8.32亿美元（2002~2013年），主要用于证实和开发深层地热能，尤其是深层地热能资源，这33家公司包括10家专门的EGS公司。在面积近18.7万km2 的204个获得许可证的地区对地热资源进行调查后得出的结论显示，目前地热利用大部分集中于EGS 电站项目，其中约80%位于南澳大利亚州。

 

澳大利亚联邦政府正准备制定一个自2011年起开始实施的国家减排计划，目标是到2020年使用可再生能源达6万吉瓦时，即澳大利亚2020年全部能耗的20％。为实现这一计划，未来5年内EGS工程将迅速实施。一些成功的研究（勘探）和概念验证工程，到2011年至少达10项；一些位于不同的地质构造中的地热发电示范工程，到2012年至少达3项，地热发电示范工程取得的巨大成功将使投资团体确信地热能的存在。到2030年，对EGS的需求至少达到全国总装机容量的6.8％（5吉瓦时），到2050年将超过10%。EGS发电市场将会非常广阔。

 

《科学时报》 (2008-8-11 专题 综合)