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地熱資源開發(fā)利用

淺層地熱，可再生能源的下一個藍海？

  與風能、太陽能等新能源一樣，淺層地熱能在《可再生能源法》中被明確列入新能源所鼓勵的發(fā)展范圍，但在實際推廣利用中，所獲得的關(guān)注卻不是很高。目前我國淺層地熱利用的現(xiàn)狀如何？有哪些潛力？在開發(fā)中應(yīng)該注意什么問題？
  入冬以來，供暖問題一直是社會關(guān)注的焦點。國家發(fā)展改革委等六部門近日印發(fā)的《關(guān)于加快淺層地熱能開發(fā)利用促進北方采暖地區(qū)燃煤減量替代的通知》提出，到2020年，淺層地熱能在供熱（冷）領(lǐng)域得到有效應(yīng)用，應(yīng)用水平得到較大提升，在替代民用散煤供熱（冷）方面發(fā)揮積極作用，區(qū)域供熱（冷）用能結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化。
  與風能、太陽能等新能源一樣，淺層地熱能在《可再生能源法》中被明確列入新能源所鼓勵的發(fā)展范圍，但在實際推廣利用中，所獲得的關(guān)注卻不是很高。目前我國淺層地熱利用的現(xiàn)狀如何？有哪些潛力？在開發(fā)中應(yīng)該注意什么問題？中國經(jīng)濟導報記者日前走訪了業(yè)界學者和相關(guān)專家。
  淺層地熱能潛力巨大
  淺層地熱能是指地下200米以內(nèi)土壤和地下水中所蘊藏的地溫熱能，采用熱泵技術(shù)進行采集利用后，不僅可以供暖，還可以制冷。與光伏、風能、水能、生物質(zhì)能、海洋能、潮汐能等可再生能源相比，淺層地熱能具有分布廣泛、可循環(huán)再生、儲量巨大、可就近利用等優(yōu)點，而且受季節(jié)性影響較小。
  “在冬季利用地熱給居民供暖在丹麥運用就很廣泛。”丹佛斯中國副總裁車巍說。該公司是丹麥最大的跨國工業(yè)制造公司之一，一直致力于通過創(chuàng)新技術(shù)減少能源浪費和二氧化碳排放。
  目前,安徒生筆下的丹麥人又在創(chuàng)造另外一個“童話”——“能源童話”。車巍告訴記者，丹麥是全球能效最高的國家之一，經(jīng)濟總量與能耗、水耗和碳排放實現(xiàn)了脫鉤；到2030年，煤炭將退出丹麥電廠的燃料系統(tǒng)，到2035年，采暖系統(tǒng)全部由可再生能源驅(qū)動，并正在向2050全面建成零碳社會的戰(zhàn)略目標穩(wěn)步邁進。
  “丹麥敢于制定如此激進的目標，最重要的原因就是‘區(qū)域供暖’的廣泛使用?！避囄≌劦?，雖然丹麥是一個農(nóng)業(yè)國家，500多萬居民散居在大大小小的城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村之間，丹麥的冬季供暖系統(tǒng)，主要是運用很好的區(qū)域能源的技術(shù)，可再生能源在丹麥的熱力供應(yīng)中的比重已經(jīng)超過了天然氣和煤炭，穩(wěn)居首位。其中很大一部分是運用了地熱，并覆蓋了丹麥60%以上居民。
  記者了解到，“十二五”期間，國土資源部中國地質(zhì)調(diào)查局組織完成了我國336個地級以上城市淺層地熱能調(diào)查，31個省（區(qū)、市）地下熱水資源調(diào)查，基本查明我國地熱資源賦存條件、分布特征與開發(fā)利用現(xiàn)狀，初步評價了全國地熱資源量。結(jié)果表明，我國地熱資源年可開采量折合標準煤約26億噸，目前年開采量僅相當于2100萬噸標準煤，開發(fā)利用潛力巨大。
  2017年初國家發(fā)展改革委發(fā)布的《地熱能開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》指出，目前，淺層地熱能供暖（制冷）技術(shù)已基本成熟。淺層地熱能應(yīng)用主要使用熱泵技術(shù)，2004年后年增長率超過30%，應(yīng)用范圍擴展至全國，其中80%集中在華北和東北南部，包括北京、天津、河北、遼寧、河南、山東等地區(qū)。截至2015年底，全國淺層地熱能供暖（制冷）面積達到3.92億平方米，全國水熱型地熱能供暖面積達到1.02億平方米。地熱能年利用量約2000萬噸標準煤。
  開發(fā)利用仍處起步階段
  “隨著傳統(tǒng)能源的緊缺和人們對開發(fā)新能源和再生能源的重視以及熱泵技術(shù)的日益成熟，淺層地熱能的開發(fā)利用得到了快速發(fā)展。但是，由于發(fā)展時間短，總體上還處于起步階段。”參與該調(diào)查的中國地質(zhì)調(diào)查局專家告訴中國經(jīng)濟導報記者。
  首先，對淺層地熱能勘查、評價的重要性尚認識不足。她表示，“我國幅員遼闊，各地區(qū)地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的復雜性和多變性，導致各地區(qū)巖（土）層的導熱性和水文地質(zhì)參數(shù)差異巨大，在一個地區(qū)能成功應(yīng)用的地下?lián)Q熱系統(tǒng)，在另一地區(qū)往往并不適用。由于對淺層地熱能勘查、評價的重要性尚認識不足，一些水源熱泵工程承包方在不了解各地區(qū)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和回灌工藝的情況下，盲目承包水源熱泵系統(tǒng)工程，導致出現(xiàn)了許多不該出現(xiàn)的問題，如抽取的地下水回灌不下去，不僅浪費了寶貴的地下水資源，還造成了不良的生態(tài)、環(huán)境和經(jīng)濟后果。”
  “淺層地熱能開發(fā)利用應(yīng)加強前期地質(zhì)勘查工作，工程設(shè)計有依據(jù)，才能做到工程運行后期冷熱均衡，保證可持續(xù)利用?！彼硎尽?/div>
  同時，調(diào)查組發(fā)現(xiàn)，我國的地源熱泵工程規(guī)模普遍比國外的大，國外大部分都集中在1萬平方米以下，我國十幾萬平方米的工程很多，而且建設(shè)規(guī)模有越來越大的趨勢，現(xiàn)在20萬~30萬平方米的工程很多城市都有。工程越大對地下環(huán)境的要求越高，尤其是大量地埋管換熱器集中在一個地塊，在城市里不但沒有充足的地下空間，而且對地下環(huán)境的影響也很大。有些工程把成百上千的地埋管換熱器集中布置在一塊地方，長期運行后，在中間部位的換熱器的換熱能力大大下降，從而影響整個地源熱泵系統(tǒng)的效率，甚至導致系統(tǒng)的癱瘓。
  “淺層地熱能開發(fā)運行中，應(yīng)對地熱場進行長期監(jiān)測，掌握區(qū)域內(nèi)地質(zhì)參數(shù)變化情況，積累數(shù)據(jù)與經(jīng)驗，改進工程設(shè)計。避免系統(tǒng)運行對地下環(huán)境產(chǎn)生的間接影響，同時又可以保障工程運行效能比?！彼硎?，淺層地熱能開發(fā)利用是一項涉及多專業(yè)的系統(tǒng)工程，關(guān)鍵技術(shù)多而復雜，但目前市場準入制度不嚴，設(shè)計施工人員素質(zhì)、技術(shù)水平良莠不齊，造成部分項目運行成本偏高、資源浪費，一定程度上制約了該技術(shù)推廣應(yīng)用。
  部分城市積累了一定經(jīng)驗
  我國淺層地熱能開發(fā)利用近年來年均增長速度在10%以上，截至2015年底，我國利用淺層地熱能實現(xiàn)建筑物供暖制冷的地區(qū)主要分布在北京、天津、河北、遼寧、山東、湖北、江蘇、上海等人口密集的城市區(qū)，其中京津冀地區(qū)開發(fā)利用規(guī)模最大，約占全國的20%。如沈陽市地源熱泵應(yīng)用項目620多個，實現(xiàn)建筑物供暖面積達3600余萬平方米，相當于沈陽市集中供暖面積的17%，年替代標準煤162萬噸，減少二氧化碳排放387萬噸。淺層地熱能還在北京奧運村等重大工程中得到很好利用，多年運轉(zhuǎn)效果良好。
  根據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局的調(diào)查，雄安新區(qū)的地熱資源具有埋藏淺、溫度高、水質(zhì)好、易回灌等特點。雄安新區(qū)的核心區(qū)均為適宜區(qū)和較適宜區(qū)，土壤源熱泵僅在北部部分區(qū)域出現(xiàn)較適宜區(qū)，核心區(qū)大部分為適宜區(qū)。
  中國工程院院士盧耀如告訴中國經(jīng)濟導報記者，雄安新區(qū)淺層地熱資源十分豐富，加強資源調(diào)查評價、理論與技術(shù)創(chuàng)新，有望建成地熱能開發(fā)利用的全球樣板。
  據(jù)介紹，目前雄縣城區(qū)基本實現(xiàn)了地熱集中供熱全覆蓋，成為我國第一個“無煙城”，成功打造了技術(shù)可復制、經(jīng)驗可推廣的“雄縣模式”。主城區(qū)采用供熱以中深層地熱為主，淺層地熱、再生水余熱、垃圾發(fā)電余熱為輔，在中心建筑密度高的商業(yè)區(qū)域考慮燃氣等清潔能源為補充的“地熱+”多能互補方案，可解決雄安新區(qū)的供熱制冷需求。目前看，雄縣是開發(fā)利用程度最好的地區(qū)，安新和容城開發(fā)利用程度較低，均具有巨大的開采潛力。
  中國經(jīng)濟導報記者從天津市國土房管局了解到，天津市地熱資源分布面積達8700多平方千米，主要分布在中心城區(qū)、濱海新區(qū)、東麗區(qū)、津南區(qū)、西青區(qū)、北辰區(qū)、武清區(qū)西南部、寶坻區(qū)、靜海區(qū)和寧河區(qū)等區(qū)域。該市從2010年就開始進行淺層地熱開發(fā)利用試點工作。
  隨著該市地熱資源開發(fā)利用規(guī)模的提高，保護壓力逐漸加大，特別是該市歷史上形成的地熱開采單井利用后未經(jīng)回灌直接排放，造成熱儲壓力持續(xù)下降，直接影響到地熱資源的可持續(xù)開發(fā)利用。此外，出售地熱水行為也將導致個別區(qū)域地面沉降，地熱尾水排放還可能帶來熱污染問題。針對這些問題，該市目前正在嚴查出售地熱水行為，實現(xiàn)保護性開發(fā)。同時，在制定礦業(yè)權(quán)市場基準價時，對地熱開發(fā)用于供暖實行了優(yōu)惠政策，供熱用途的地熱礦業(yè)權(quán)市場基準價為0.3~1.7元/立方米，非供熱用途的地熱礦業(yè)權(quán)市場基準價為0.7~2.2元/立方米。
  將迎來黃金發(fā)展期
  《地熱能開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》要求，在“十三五”時期，新增地熱能供暖（制冷）面積11億平方米，其中：新增淺層地熱能供暖（制冷）面積7億平方米；新增水熱型地熱供暖面積4億平方米。到2020年，地熱供暖（制冷）面積累計達到16億平方米，地熱發(fā)電裝機容量約530MW。2020年地熱能年利用量7000萬噸標準煤，地熱能供暖年利用量4000萬噸標準煤。京津冀地區(qū)地熱能年利用量達到約2000萬噸標準煤。
  業(yè)內(nèi)人士初步估算，“十三五”期間，淺層地熱能供暖（制冷）可拉動投資約1400億元。
  “地熱作為有效的清潔能力，應(yīng)該大力發(fā)展，但一定要因地制宜，不能一哄而上。”車巍表示。
  如何做到因地制宜？《通知》也做了相應(yīng)的要求：相關(guān)地區(qū)要充分考慮本地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平、區(qū)域用能結(jié)構(gòu)、地理、地質(zhì)與水文條件等，結(jié)合地方供熱（冷）需求，對現(xiàn)有非清潔燃煤供暖適宜用淺層地熱能替代的，應(yīng)盡快完成替代；對集中供暖無法覆蓋的城鄉(xiāng)結(jié)合部等區(qū)域，在適宜發(fā)展淺層地熱能供暖的情況下，積極發(fā)展淺層地熱能供暖。
  同時根據(jù)供熱資源稟賦，因地制宜選取淺層地熱能開發(fā)利用方式。對地表水和污水（再生水）資源稟賦好的地區(qū)，積極發(fā)展地表水源熱泵供暖；對集中度不高的供暖需求，在不破壞土壤熱平衡的情況下，積極采用分布式土壤源熱泵供暖；對水文、地質(zhì)條件適宜地區(qū)，在100%回灌、不污染地下水的情況下，積極推廣地下水源熱泵技術(shù)供暖。
  中國地質(zhì)調(diào)查局調(diào)查組建議，城市新區(qū)、重大工程、新農(nóng)村建設(shè)及舊城改造過程中，應(yīng)大力推廣利用淺層地熱能供暖制冷。當前應(yīng)重點在我國中東部的北京、天津、上海等13個?。ㄊ校﹥?yōu)先推廣淺層地熱能開發(fā)利用。鑒于淺層地熱能開發(fā)利用工程初始投資較大，建議加大政策扶持力度。
  《通知》對于扶持政策作了詳細的規(guī)定，淺層地熱能開發(fā)利用項目運行電價和供暖收費按照《國家發(fā)展改革委關(guān)于印發(fā)北方地區(qū)清潔供暖價格政策意見的通知》等相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。對通過合同能源管理方式實施的淺層地熱能利用項目，按有關(guān)規(guī)定享受稅收政策優(yōu)惠，并在中央預(yù)算內(nèi)資金積極支持淺層地熱能利用項目建設(shè)。同時，將淺層地熱能供暖納入供暖行業(yè)支持范圍，符合當?shù)?a href="http://kaichele.cn/t/供熱管理.html" >供熱管理相關(guān)要求的淺層地熱能供熱企業(yè)作為熱力產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)和熱力產(chǎn)品經(jīng)營企業(yè)享受供熱企業(yè)相關(guān)支持政策。
  《通知》還要求支持社會資本參與開發(fā)。鼓勵相關(guān)地區(qū)創(chuàng)新投融資模式、供熱體制和供熱運營模式，進一步放開城鎮(zhèn)供暖行業(yè)的市場準入，大力推廣政府和社會資本合作（PPP）模式，積極支持社會資本參與淺層地熱能開發(fā)。鼓勵投資主體發(fā)行綠色債券實施淺層地熱能開發(fā)利用。鼓勵金融機構(gòu)、融資租賃企業(yè)創(chuàng)新金融產(chǎn)品和融資模式支持淺層地熱能開發(fā)利用。鼓勵相關(guān)地區(qū)創(chuàng)新投融資模式、供熱體制和供熱運營模式，進一步放開城鎮(zhèn)供暖行業(yè)的市場準入，大力推廣政府和社會資本合作（PPP）模式，積極支持社會資本參與淺層地熱能開發(fā)等。
（來源：中國分布式能源網(wǎng)；作者：王敏）