地熱資源開發(fā)利用

我國地熱能開發(fā)利用模式漸行漸清晰

  地熱儲量大、分布廣,具有清潔環(huán)保、用途廣泛、穩(wěn)定性好、可循環(huán)利用等特點,與太陽能、風能相比不受季節(jié)、氣候、晝夜變化等外界因素干擾的優(yōu)勢,使其成為我國開發(fā)新型基礎能源的一種現(xiàn)實并具有競爭力的選擇。
  近年來,為加強生態(tài)文明建設,治理大氣污染、降低煤炭化石能源消費占比,全國已普遍關注清潔能源開發(fā)利用。
  2016年,地熱能開發(fā)首次被寫入全國經(jīng)濟社會發(fā)展總規(guī)劃。根據(jù)《中國十三五地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》征求意見稿,到2020年,我國地熱供暖/制冷面積將累計達16億平方米,加上發(fā)電、種植、養(yǎng)殖、洗浴等,共可替代標準煤7210萬噸。
  在展現(xiàn)產(chǎn)業(yè)重大發(fā)展契機的同時,征求意見稿中重點提到了要做好地熱資源潛力勘查,形成地熱產(chǎn)業(yè)方向和較為完整的地熱能開發(fā)利用管理體系和政策體系,形成比較完備的地熱能開發(fā)利用設備研發(fā)、標準體系、監(jiān)測體系。
  在2014年的中國國際礦業(yè)大會上,曾有專家就提出,專業(yè)隊伍建設、政策配套、產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化和資源整合,是將地熱能打造成為國民經(jīng)濟新的增長點的關鍵。
  兩年過去,當前地熱能開發(fā)利用的進程怎么樣?記者近日對此進行了跟蹤采訪后發(fā)現(xiàn):一個管理、技術、綜合利用三者相互支撐促進的地熱能發(fā)展模式正在漸漸清晰。
  構建全流程管理體系
  地熱能一般是在當?shù)丶床杉从?。如何管理,直接關乎能不能用好這個資源。
  “地方上開發(fā)地熱,需要政府支持、企業(yè)合作。但現(xiàn)在很多地方?jīng)]有設立專門的地熱管理部門,導致地熱資源合理開發(fā)利用和礦權登記遇到困難?!痹趪?a href="http://kaichele.cn/t/地熱.html" >地熱能源開發(fā)利用研究及應用技術推廣中心經(jīng)濟所所長王延欣看來,在企地合作開發(fā)地熱中,需要政府主導,成立專門的管理部門,實現(xiàn)資源科學高效開發(fā)
  近年來,一些成功試點也體現(xiàn)出地熱開發(fā)管理的重要性。2009年,河北省政府與中石化集團在河北雄縣啟動的合作試點,為地熱能集中利用提供了一種行之有效的模式。經(jīng)過6年的建設,雄縣利用地熱供暖面積385萬平方米,90%以上的供暖采用了地熱能,建成全國首個無煙城”。其中,“四個統(tǒng)一”發(fā)揮了至關重要的作用。該縣由政府統(tǒng)一制定地熱勘探、開發(fā)、運行維護、暖費貼費收取等方面的優(yōu)惠政策;成立地熱管理辦公室,對地熱能的綜合利用進行統(tǒng)一管理;編制地熱發(fā)展專項規(guī)劃,納入城市建設和經(jīng)濟發(fā)展總體規(guī)劃之中;授予中國石化集團地熱資源開發(fā)特許經(jīng)營權,進行整體開發(fā)。
  “截至2015年底,全市登記地熱采礦權329個,供暖小區(qū)公建項目352個,供暖面積達到2503萬平方米,較‘十一五’末增加1259萬平方米,增長101%。地熱開發(fā)創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益6.9億元/年,創(chuàng)造間接經(jīng)濟效益3.9億元/年,直接和間接帶動從業(yè)人數(shù)約5000人;地熱利用相當于年節(jié)約標準煤32.6萬噸,減少二氧化碳排放77.5萬噸?!边@是記者從天津市國土資源和房屋管理局地熱管理處拿到的一組數(shù)據(jù)。
  天津市在地熱大規(guī)模開發(fā)利用上取得的成績讓其成為很多地區(qū)效仿的模板。天津市國土房管局地熱管理處處長侯福志表示,地質條件好、起步早、范圍廣是天津能把地熱做大的基礎,但要想做強,形成一整套貫穿探-采-用的全流程管理體系很關鍵。
  2014年,天津市正式發(fā)布實施了全國第一部中低溫地熱鉆探領域的地方行業(yè)標準——《中低溫地熱鉆探技術規(guī)程》(DB 12/T 541-2014)?!笆濉逼陂g,天津市又先后出臺了《地熱礦業(yè)權公開出讓程序》等9項管理制度,組織編制了《中低溫地熱鉆井技術規(guī)范》、《地熱單(對)井資源評價技術規(guī)程》、《天津淺層地熱能勘查評價技術規(guī)程》等3項地方標準,基本形成依托制度和地方標準的規(guī)范體系。
  2015年,天津市通過串聯(lián)改并聯(lián)、優(yōu)化評估論證程序等措施,提高了地熱礦業(yè)權出讓和審批效率,使探礦權出讓時限由原來的199日縮短為122日,提高效率39%。這一改革舉措贏得了管理相對人的肯定。
  此外,天津在證后監(jiān)管方面做到了全覆蓋。建立了專業(yè)的地熱監(jiān)測隊伍和督察員隊伍,依托信息化技術建立了地熱開發(fā)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)了開采量、回灌量、溫度等基礎數(shù)據(jù)的即時上傳和數(shù)據(jù)共享,為依法加強資源保護等工作提供了基礎。近5年累計征收地熱礦業(yè)權價款1.95億元,為地質勘查和資源保護工作提供了資金保障。
  注重保護和高效利用
  2013年1月,國家能源局、財政部、國土資源部、住房和城鄉(xiāng)建設部等四部委聯(lián)合印發(fā)了《關于促進地熱能開發(fā)利用的指導意見》,提出到2020年全國地熱能開發(fā)利用的指導思想和戰(zhàn)略目標。該文件的出臺,標志著我國地熱產(chǎn)業(yè)步入了快速發(fā)展時期。目前,我國淺層地熱能利用年均增長率超過30%,31個省份均有開展淺層地熱能的開發(fā)利用活動。
  地熱總量大,是不是意味著可以無節(jié)制地開采?
  記者注意到,今年新出臺的《天津市地熱資源管理實施辦法》首次引入了安全利用的概念,并把地表水熱儲回灌政策要求制度化。采訪中,多位業(yè)內(nèi)專家也均提出,地熱開發(fā)前期要做好資源評價,開發(fā)利用中要重視資源保護,保證整個地熱資源的可持續(xù)開發(fā),不能過量開采。
  據(jù)了解,目前,我國對地熱資源的利用,主要是通過開采利用地熱載體——地熱水,但隨著開采量的增大和開采時間的延續(xù),熱水的循環(huán)補給量小于開采量,熱水位逐年下降的趨勢日益顯現(xiàn),直接影響到地熱資源的深度開發(fā)。地熱回灌問題已引起了不少地區(qū)的重視,尤其是早期開發(fā)利用盆地型熱田地區(qū),如北京、天津、華北等地,建立了“采灌結合、以灌定采、取熱不取水”的雄縣開發(fā)利用模式。
  近年來,在關注安全開發(fā)的同時,地熱資源的集約節(jié)約利用被放在了更加重要的位置。其中,地熱資源梯級利用、現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)、多能源集成等正不斷拓展地熱資源利用的外延,并取得了成效。
  天津市使用地熱資源的農(nóng)業(yè)種植水產(chǎn)養(yǎng)殖單位共11家,面積超過1000萬平方米。北京市最大的地熱供暖社區(qū)項目北苑家園,是集住宅、商業(yè)、辦公于一體的綜合性建筑群,供暖面積40.6萬平方米,不僅實現(xiàn)了地熱水梯級利用,同時還結合水源熱泵系統(tǒng),滿足了小區(qū)內(nèi)的冬季供暖和夏季供冷需求。
  已啟動的國內(nèi)首例地熱梯級利用國家示范工程——博野“發(fā)電+工業(yè)應用+供暖+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)一體化項目,把高于90℃的用于地熱發(fā)電,70℃~90℃的用于供暖,剩余的尾水進行農(nóng)業(yè)灌溉。完成后可實現(xiàn)地熱發(fā)電裝機5兆瓦,供暖面積為200萬平方米。
  2013年在河北省辛集市啟動的復合能源利用系統(tǒng),通過地熱能太陽能、生物質能可再生能源工業(yè)余熱和常規(guī)能源的復合能源利用,結合能源動態(tài)調(diào)節(jié)技術進行系統(tǒng)集成,提高能源開發(fā)利用效率。預計到2030年,辛集市將形成:皮革工業(yè)區(qū)利用深層地熱能、污水源熱泵工業(yè)余熱、太陽能共同供熱;新城鎮(zhèn)清潔化工園區(qū)利用深層地熱能、工業(yè)余熱太陽能共同供熱;中心城區(qū)南部區(qū)域以地熱為主、工業(yè)余熱為輔,中心城區(qū)其它地區(qū)以深層地熱供熱為主,以淺層地熱能為輔助;各鄉(xiāng)鎮(zhèn)利用深層地熱進行集中供熱。屆時,配合市政建設,供暖面積將達6000萬平方米。
  在石化行業(yè),初步建成了一批油田采油污水余熱工業(yè)、民用示范項目,將低品位回注污水余熱轉化成能夠滿足原油外輸和摻水加熱以及邊遠礦區(qū)供暖需要的熱源,替代了過去的燃油和天然氣加熱爐,節(jié)能減排效果顯著。
  積極參與國家重大工程
  地熱資源根據(jù)溫度不同大體分為發(fā)電直接利用兩種方式。高溫地熱資源主要用于發(fā)電;中溫和低溫地熱資源則以直接利用為主;對于25℃以下的淺層地熱能,可利用地源熱泵進行供暖和制冷。
  地熱集中供暖,替代的是燃煤供暖鍋爐和直燃的散煤。目前,我國供暖鍋爐和直燃散煤等約為6億噸~7億噸/年,大力發(fā)展地熱供暖對改善大氣環(huán)境具有十分重要的作用。據(jù)悉,截至2015年年底,我國已形成年利用地熱供暖/制冷面積4.94億平方米,實現(xiàn)年替代標準煤1450萬噸,減排二氧化碳3750萬噸,帶來了良好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。
  黨的十八屆五中全會提出,要推動低碳循環(huán)發(fā)展,建設清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系,實施近零碳排放區(qū)示范工程。這為地熱資源大規(guī)模利用提供了廣闊的發(fā)展空間。
  王延欣告訴記者,現(xiàn)在中石化新星公司在雄縣進行的試點,不但對城區(qū)供暖,而且開始與城區(qū)周邊的新農(nóng)村建設結合起來,目前已經(jīng)和9個城鎮(zhèn)簽訂協(xié)議,除了保證雄縣城區(qū)的供暖之外,還要保證新農(nóng)村供熱。據(jù)悉,“十三五”期間計劃實現(xiàn)65萬平方米新農(nóng)村供暖,目前已經(jīng)實現(xiàn)48萬平方米供暖需求。
  眾所周知,我國地熱資源直接利用總量多年來位居世界第一。2014年年底,我國地熱直接利用發(fā)生了可喜的變化,地熱供暖比例首次超過溫泉洗浴,其中地源熱泵為58%,地熱供暖為19%,溫泉洗浴為18%。我國地熱開發(fā)的能源性、技術性更加突出。然而直到2015年年底,我國地熱發(fā)電總裝機容量僅為27.88兆瓦。
  “干熱巖要想達到商業(yè)化利用還有一段路要走,現(xiàn)在的問題是存在技術瓶頸,很多無法使用,可以使用的效率又不太高。溫暖藏區(qū)、光明藏區(qū),地熱在脫貧致富方面可以做很多工作?!痹?016中國國際礦業(yè)大會上,中國地質調(diào)查局水文地質環(huán)境地質研究所所長王貴玲介紹,根據(jù)“十二五”期間中國地質調(diào)查局對地熱資源進行的調(diào)查評價,若實施回灌,地熱供暖可以替代18.84億噸標準煤,地熱發(fā)電有1/3三峽電站的發(fā)電潛力,對改善我國能源結構具有十分重要的意義。
  《中國十三五地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》征求意見稿提出了開展京津冀協(xié)同發(fā)展地熱資源綜合利用、中原及黑龍江中深層地熱供暖、長江經(jīng)濟帶淺層地熱能利用西藏地熱發(fā)電、干熱巖發(fā)電示范基地建設等五個重大工程。不難看出,地熱即將成為新能源體系和資源扶貧中的重要一員。
  據(jù)了解,“十三五”期間,中國地質調(diào)查局將重點開展西南地區(qū),特別是川西藏南地區(qū),松遼平原、華北平原等地區(qū)的地熱勘查工作,降低商業(yè)資金進入開發(fā)地熱資源勘探風險,推動地熱資源的規(guī)模化利用。在西部地區(qū)進行干熱巖開發(fā)試驗,主控建造和循環(huán)試驗等一些技術研發(fā)工作,希望在“十三五”末能夠實現(xiàn)干熱巖發(fā)電“十四五”、“十五五”可以達到國際領先技術水平。
  王貴玲認為,目前,應該規(guī)范淺層低溫能利用市場,大力推進淺層地溫能建筑物、供暖制冷方面的利用,積極推動淺層地溫能的利用以及技術模式,總結不同類型地區(qū)的利用類型與模式。同時,他表示,應當科學利用,加強回灌,保持地熱資源、水熱型地熱資源的可持續(xù)利用。
  盆地地區(qū)的回灌技術是地熱資源開發(fā)的主要瓶頸問題。近年來,國家地熱能源開發(fā)利用研究及應用技術推廣中心——中國石化集團新星公司開展了回灌技術攻關,目前已實現(xiàn)灰?guī)r熱儲層100%回灌,砂巖地層回灌取得階段性成果,并力圖通過研究打破砂巖熱儲規(guī)模化開發(fā)的瓶頸,開辟地熱開發(fā)新“藍海”。據(jù)悉,目前,山東商河、樂陵試驗井回灌率超過80%,已實現(xiàn)工業(yè)化推廣;陜西咸陽正在進行回灌試驗,文林2號井回灌系統(tǒng)已經(jīng)取得國家專利局頒發(fā)的“砂巖地熱尾水經(jīng)濟回灌系統(tǒng)”技術專利,自然回灌量連續(xù)兩個采暖季保持在100立方米/小時以上,最大瞬間回灌量達148立方米/小時,回灌率達到100% 。