慕尼黑地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

慕尼黑地區(qū)的中深層地?zé)崮?/a>開發(fā)起步于上世紀(jì)90年代，早期以淺層溫泉洗浴為主。在政府可再生能源激勵(lì)計(jì)劃政策的激勵(lì)下，2008年進(jìn)入爆發(fā)式增長(zhǎng)階段。慕尼黑市政公用事業(yè)公司(SWM, Stadtwerke München GmbH)是德國(guó)最大的市政能源供應(yīng)商，2012年該公司制定了積極的地?zé)岚l(fā)展計(jì)劃。在過去的十幾年里，盡管存在區(qū)域和全球經(jīng)濟(jì)不確定性影響，慕尼黑地?zé)岙a(chǎn)業(yè)一直保持了較強(qiáng)的發(fā)展勢(shì)頭。該區(qū)中深層地?zé)豳Y源開發(fā)深度從幾百米到大于5000米，利用溫度從20℃到160℃，利用方式從也從早期的洗浴轉(zhuǎn)變到供暖、發(fā)電等規(guī)模開發(fā)利用為主（圖1）。目前，慕尼黑地區(qū)共運(yùn)行66個(gè)地?zé)犴?xiàng)目，其中有21個(gè)供暖項(xiàng)目，地?zé)崮?/a>目前為大約一半的市政區(qū)域供熱網(wǎng)絡(luò)供熱，地?zé)?/a>供能約200MWth，并計(jì)劃在2035年翻一番到達(dá)400MWth。慕尼黑地區(qū)地?zé)崽?/a>屬于中低溫地?zé)崽?/a>，供暖項(xiàng)目規(guī)劃服務(wù)期50年，投資回報(bào)期在15年左右，因此，地?zé)峁?/a>項(xiàng)目不需要依賴于政府補(bǔ)貼現(xiàn)有6家地?zé)岚l(fā)電廠運(yùn)營(yíng)，裝機(jī)容量30MW，并計(jì)劃新建的地?zé)?/a>廠可能多達(dá)12個(gè)。2019年11月霍爾茨基興熱電聯(lián)產(chǎn)地?zé)岚l(fā)電廠正式落成，提供3.4MW的清潔電力和24MW的熱力供應(yīng)。地?zé)?/a>發(fā)電項(xiàng)目初期經(jīng)濟(jì)性則依賴于德國(guó)政府的固定上網(wǎng)電價(jià)和補(bǔ)貼政策。

慕尼黑地?zé)岙a(chǎn)業(yè)快速發(fā)展因素分析

慕尼黑地?zé)岙a(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展得益于該區(qū)豐富的地?zé)豳Y源基礎(chǔ)和政府積極的能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略規(guī)劃。適度的財(cái)政刺激政策帶動(dòng)了企業(yè)開發(fā)地?zé)豳Y源的積極性，推動(dòng)了地?zé)崮芸碧?/a>開發(fā)技術(shù)的快速發(fā)展。這一過程中，在政府積極宣傳和引導(dǎo)下，民眾對(duì)地?zé)豳Y源的認(rèn)可度越來越高。

豐富的地?zé)豳Y源基礎(chǔ)

阿爾卑斯北側(cè)的磨拉石盆地是典型的前陸盆地，是德國(guó)三大地?zé)針?gòu)造區(qū)之一。該盆地的形成與阿爾卑斯山的演化密切相關(guān)，磨拉石沉積以阿爾卑斯山碎屑巖為主。盆地從西南部的瑞士到東部的奧地利，綿延300多公里，主要由第三紀(jì)磨拉石沉積、白堊紀(jì)、上侏羅統(tǒng)（Malm馬爾姆）至中侏羅統(tǒng)（Dogger多格）和三疊紀(jì)沉積物充填構(gòu)成。北側(cè)地層埋深淺，向南呈楔狀埋深逐漸加深。慕尼黑占據(jù)了前陸盆地的最有利的熱儲(chǔ)發(fā)育位置。上侏羅統(tǒng)Malm巖溶裂縫儲(chǔ)層是該區(qū)最具潛力的地?zé)?/a>含水層，具有分布面積廣、構(gòu)造單一、厚度適中的特征。熱儲(chǔ)產(chǎn)水量大、礦化度低、水質(zhì)腐蝕性小的特征使Malm熱儲(chǔ)成為該區(qū)地?zé)崮荛_發(fā)利用的主要目標(biāo)。其次，白堊紀(jì)砂巖也可用于地?zé)崮?/a>的利用，古近紀(jì)熱儲(chǔ)層由于埋藏淺溫度低則主要用于溫泉洗浴。

慕尼黑-雄安地?zé)峋?/a>深度-溫度圖

Malm熱儲(chǔ)巖性以塊狀或厚層狀分布的石灰?guī)r和白云巖組成，熱儲(chǔ)厚度普遍超過600m?？紫兑匀芏春腿芸p為主，近平行于阿爾卑斯山分布的多條正斷層形成良好的運(yùn)移通道。熱儲(chǔ)溫度隨埋深增加而增高，從北部的40℃增加到盆地南部深處的160℃以上。因此，溫泉洗浴及區(qū)域供熱廠一般分布在盆地北部，熱電聯(lián)產(chǎn)廠則分布于地?zé)釡囟?/a>更高的南部地區(qū)。

積極的政策扶持

慕尼黑地?zé)岙a(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展產(chǎn)生于德國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的宏觀背景下。德國(guó)國(guó)內(nèi)整體上能源緊缺，同時(shí)作為歐盟主要成員也是應(yīng)對(duì)氣候變化領(lǐng)域的積極倡導(dǎo)者，主客觀兩方面的因素促成了德國(guó)成為較早重視可再生能源利用的國(guó)家之一。2000年，德國(guó)《可再生能源法》出臺(tái)后，每隔2—4年就會(huì)根據(jù)應(yīng)用情況針對(duì)性的進(jìn)行一次調(diào)整，這種頻繁的修訂成為德國(guó)可再生能源立法的一個(gè)顯著特點(diǎn)。該法規(guī)定政府通過項(xiàng)目融資、市場(chǎng)激勵(lì)、信貸優(yōu)惠以及提供地?zé)岚l(fā)電上網(wǎng)電價(jià)等多種方式支持地?zé)崮茉?/a>的開發(fā)。

2004年，聯(lián)邦政府資助開展了大量地?zé)豳Y源勘查工作，并發(fā)布了慕尼黑地區(qū)地?zé)豳Y源潛力評(píng)價(jià)報(bào)告，闡明了該區(qū)地?zé)崮荛_發(fā)的巨大潛力。2012年慕尼黑市政公用事業(yè)公司制定了積極的地?zé)岚l(fā)展計(jì)劃，提出到2025年實(shí)現(xiàn)100%可再生能源電力，2040年以中深層地?zé)?/a>為主100%可再生熱力的雙百計(jì)劃，同年修訂的可再生能源法，提出地?zé)岚l(fā)電補(bǔ)貼0.25€/kWh，EGS發(fā)電0.05€/kWh的具體補(bǔ)貼政策。對(duì)于深層地?zé)峁┡?/a>和發(fā)電廠，提供了最多每家熱廠200萬歐元和400米以上的鉆井成本的補(bǔ)償金。2021年進(jìn)一步提出了在現(xiàn)有200MWth的地?zé)峁┡?/a>的基礎(chǔ)上，2035年翻一番達(dá)到400MWth的規(guī)模的計(jì)劃。

2013年慕尼黑西南部Geretsried探井的失利以及大規(guī)模地?zé)衢_發(fā)的計(jì)劃促使在政府支持下，由DMT公司于2015-2016年實(shí)施了全球范圍最大規(guī)模的城市三維地震，主要范圍是慕尼黑城市南部的潛力區(qū)，總面積達(dá)170km2。由于采用了城市適用的可控震源，并未引起明顯的強(qiáng)烈振動(dòng)，從而避免了城市地下設(shè)施的損壞。大范圍三維地震的實(shí)施提高了該區(qū)的勘探程度，降低了地?zé)峥碧介_發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。慕尼黑地區(qū)從最初的幾個(gè)地?zé)岬V權(quán)發(fā)展到現(xiàn)在超過50個(gè)地?zé)峥碧?/a>/開采礦權(quán)，單個(gè)礦權(quán)的平均面積約為80km2，地熱能開采權(quán)證首次授予50年，到期后可以優(yōu)先延長(zhǎng)，目前地?zé)岬V權(quán)幾乎覆蓋了整個(gè)慕尼黑地區(qū)。

持續(xù)的技術(shù)進(jìn)步

政府的支持下，隨著供暖和發(fā)電利用市場(chǎng)規(guī)模的快速增長(zhǎng)，進(jìn)一步帶動(dòng)了地?zé)嵯嚓P(guān)科研活動(dòng)。萊布尼茨應(yīng)用地球物理研究所（LIAG）對(duì)慕尼黑地?zé)?a href="http://kaichele.cn/t/資源.html" >資源的勘探起到關(guān)鍵作用。2016年由慕尼黑工業(yè)大學(xué)、埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)和拜羅伊特大學(xué)聯(lián)合組成巴伐利亞地?zé)崧?lián)盟對(duì)地熱能領(lǐng)域的研究和實(shí)踐問題進(jìn)行聯(lián)合深入研究。2020年以來，該聯(lián)盟又加入了慕尼黑應(yīng)用科技大學(xué)等多所研究機(jī)構(gòu)，創(chuàng)建了一個(gè)在科學(xué)、商業(yè)和政治之間傳遞知識(shí)和數(shù)據(jù)的平臺(tái)。

采用大井筒分支井、水平井等施工技術(shù)提高地面作業(yè)管理效率。采用大井筒高排量電潛泵組合，單井產(chǎn)量由開發(fā)初期的50~80m3/h提高到現(xiàn)階段的大于300m3/h，大大提高了地?zé)崮?/a>的單井產(chǎn)出效率。

由于有機(jī)朗肯循環(huán)和卡琳娜循環(huán)技術(shù)上的不斷成熟，地?zé)?a href="http://kaichele.cn/t/發(fā)電廠.html" >發(fā)電廠能夠從大于90℃的低品味熱源中提取熱量發(fā)電，這種技術(shù)降低了能夠發(fā)電的地?zé)?a href="http://kaichele.cn/t/資源.html" >資源門檻溫度，提高地?zé)崮馨l(fā)電的利用效率，而德國(guó)Adoratec公司、Maxxtec公司等均掌握這方面的核心技術(shù)，發(fā)電效率接近20%，用于熱電聯(lián)產(chǎn)有效提高地?zé)崮艿木C合利用率。

產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合促進(jìn)了地?zé)徙@井等相關(guān)技術(shù)的提升，千米進(jìn)尺鉆速?gòu)?008年的20天提高到2016年的11天，通常占項(xiàng)目總開支的40%左右的鉆井費(fèi)用從1500歐元/米降低到1100歐元/米。不斷提高的鉆井效率進(jìn)一步降低了地?zé)崮荛_發(fā)利用的成本，提高項(xiàng)目的整體收益。

政府積極引導(dǎo)民眾接受度高

2006年至2009年，在國(guó)家地質(zhì)調(diào)查局支持下，萊布尼茨應(yīng)用地球物理研究所（LIAG）開發(fā)并負(fù)責(zé)運(yùn)維開放式“德國(guó)地?zé)嵝畔⑾到y(tǒng)”（GeotIS），該項(xiàng)目的重點(diǎn)是德國(guó)三大盆地的中深層地?zé)豳Y源。GeotIS以矢量地?zé)岬貓D為基礎(chǔ)，集成了熱儲(chǔ)溫度、深度、厚度和導(dǎo)水率等多項(xiàng)參數(shù)?？梢杂苫ヂ?lián)網(wǎng)通過該系統(tǒng)方便地訪問德國(guó)許多地區(qū)的地?zé)岬刭|(zhì)和地球物理數(shù)據(jù)。通過GeotIS的建立有助于規(guī)劃部門、投資者和審批部門等形成對(duì)地?zé)豳Y源潛力的統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，同時(shí)也提高了民眾對(duì)地?zé)豳Y源的接受程度。

自2009年慕尼黑東南部的Unterhaching地?zé)犴?xiàng)目用于發(fā)電后，由于在Unteraching項(xiàng)目井場(chǎng)檢測(cè)到了微地震事件，隨后，研究人員建立了一個(gè)有五個(gè)臺(tái)站的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)熱電廠進(jìn)行地震監(jiān)測(cè)。在后續(xù)將近兩年的觀察期內(nèi)，測(cè)量?jī)x器共記錄了101個(gè)微震事件，僅一次達(dá)到2.1級(jí)，評(píng)估認(rèn)為可能與該區(qū)延伸至基底結(jié)晶巖層深處的斷層有關(guān)，不會(huì)對(duì)地表附近的建筑物造成損壞性影響，科學(xué)的評(píng)估消除了民眾對(duì)地?zé)衢_發(fā)的擔(dān)憂。

2016年，德國(guó)聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)管理局建立全國(guó)性的能源轉(zhuǎn)型數(shù)據(jù)平臺(tái)SMARD并負(fù)責(zé)運(yùn)維，以展示可再生能源融入能源供應(yīng)系統(tǒng)演變進(jìn)程。平臺(tái)可以實(shí)時(shí)查詢可再生能源生產(chǎn)利用數(shù)據(jù)。從地?zé)岙a(chǎn)品到服務(wù)平臺(tái)的智能升級(jí)，進(jìn)一步提高了民眾對(duì)地?zé)崮荛_發(fā)利用的接受度。

慕尼黑地區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)簡(jiǎn)圖

雄安新區(qū)地?zé)岚l(fā)展現(xiàn)狀及存在問題

雄安新區(qū)地?zé)岚l(fā)展歷程

雄安新區(qū)構(gòu)造上處于渤海灣盆地冀中坳陷的中部凸起區(qū)，主要由容城凸起、牛駝鎮(zhèn)凸起、霸縣凹陷、保定凹陷、高陽低凸起、饒陽凹陷等構(gòu)造單位組成。區(qū)內(nèi)被牛東斷裂、容東斷裂和牛南斷層分割為雄縣、容城和高陽3個(gè)地?zé)崽?/a>，地?zé)崽?/a>面積覆蓋新區(qū)80%以上，地?zé)崽?/a>以新生界為蓋層，薊縣系霧迷山組熱儲(chǔ)埋藏頂面埋深600~4000m不等，具有溫度高，連通性，礦化度低等特點(diǎn)，是我國(guó)東部中深層地?zé)豳Y源最有利的地區(qū)之一。根據(jù)新區(qū)地?zé)?a href="http://kaichele.cn/t/資源.html" >資源的勘探、開發(fā)、利用的規(guī)模及技術(shù)特征可以劃分為四個(gè)階段，早期粗放型開發(fā)階段、科學(xué)開發(fā)階段以及2017年雄安新區(qū)成立后向高質(zhì)量開發(fā)過渡階段與2025年之后全面引領(lǐng)發(fā)展期。

上個(gè)世紀(jì)70年代至2009年之前為粗放型開發(fā)階段，以小規(guī)模粗放型自然開采為主，實(shí)現(xiàn)了該區(qū)中深層地?zé)崂?/a>從無到有的轉(zhuǎn)變。尤其是“六五”期間，華北地?zé)嵫芯?/a>項(xiàng)目揭示了牛駝鎮(zhèn)凸起、容城凸起的地?zé)豳Y源開發(fā)的巨大潛力，并得出碳酸鹽巖是本區(qū)主要熱儲(chǔ)層的基本結(jié)論。隨著地?zé)峋?/a>開采規(guī)模逐年增大，由于缺少地?zé)嵛菜?/a>回灌工作地下水位迅速下降，地?zé)峋?/a>不再自流，且地?zé)嵛菜?/a>的地表排放對(duì)土壤與淺層地下水形成干擾。

雄安新區(qū)地?zé)?a href="http://kaichele.cn/t/地質(zhì).html" >地質(zhì)簡(jiǎn)圖

2009年，以雄縣政府與中石化新星公司簽訂地?zé)衢_發(fā)合作協(xié)議為標(biāo)志，該區(qū)的地?zé)豳Y源利用進(jìn)入科學(xué)開發(fā)階段，政企合作共同推進(jìn)雄縣地?zé)?a href="http://kaichele.cn/t/資源.html" >資源的科學(xué)開發(fā)利用。通過科研攻關(guān)形成了該區(qū)適用的熱儲(chǔ)評(píng)價(jià)技術(shù)、采灌均衡技術(shù)、定向鉆井技術(shù)、間接換熱技術(shù)、高效集輸技術(shù)、梯級(jí)利用技術(shù)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與高效運(yùn)營(yíng)技術(shù)等一系列從地?zé)豳Y源勘探、評(píng)價(jià)、鉆完井、尾水回灌、梯級(jí)利用的完整技術(shù)體系，提高了地?zé)崂?/a>率，降低了運(yùn)營(yíng)成本，地?zé)嵛菜?/a>的大范圍回灌減緩了地下水位快速下降的趨勢(shì)，初步實(shí)現(xiàn)了采灌平衡下的可持續(xù)開發(fā)。截至目前，新星公司在雄安新區(qū)建成供熱能力700萬平米。通過政企合作、統(tǒng)一規(guī)劃建成全國(guó)首座“無煙城”，形成了經(jīng)驗(yàn)可推廣、技術(shù)可復(fù)制的“雄縣模式”。

2017年隨著雄安新區(qū)的成立，千年雄安高質(zhì)量建設(shè)規(guī)劃的逐步落實(shí)，新區(qū)的地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展由高速開發(fā)進(jìn)入向高質(zhì)量開發(fā)的過渡階段，2025年之后地?zé)崂?/a>技術(shù)先進(jìn)，進(jìn)入全面引領(lǐng)發(fā)展期。地?zé)豳Y源的開發(fā)有效支撐了雄安新區(qū)綠色低碳之城的建設(shè)，地?zé)嵊绊懥Τ掷m(xù)提升，雄安模式引領(lǐng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

基于上述對(duì)慕尼黑地?zé)岚l(fā)展條件的對(duì)比分析結(jié)合雄安新區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀，可有如下結(jié)論及認(rèn)識(shí)：

（1）加大基礎(chǔ)勘探工作投入，適當(dāng)補(bǔ)充高精度地震工作量，強(qiáng)化地?zé)岬刭|(zhì)勘查基礎(chǔ)工作。發(fā)展利用探井、地震與非震勘查資料相結(jié)合，開展裂縫精細(xì)刻畫與地層漏失層位預(yù)測(cè)技術(shù)，準(zhǔn)確定位資源、預(yù)報(bào)風(fēng)險(xiǎn)，提高雄安新區(qū)地?zé)峥碧介_發(fā)精度和效益。

（2）堅(jiān)持科學(xué)可持續(xù)開發(fā)，打造地?zé)岙a(chǎn)業(yè)高質(zhì)量開發(fā)的“雄安模式”，通過持續(xù)的監(jiān)管、技術(shù)革新、管理升級(jí)促進(jìn)由“雄縣模式”進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展形成政府有業(yè)績(jī)、企業(yè)有效益，居民有實(shí)惠的高質(zhì)量發(fā)展的“雄安模式”。

（3）實(shí)時(shí)引導(dǎo)建立地?zé)岚l(fā)電示范項(xiàng)目，引領(lǐng)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。堅(jiān)持供暖利用為主其它方式為輔的地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展方向的同時(shí)，建立地?zé)岚l(fā)電示范項(xiàng)目，積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

（4）加強(qiáng)地?zé)岬V業(yè)權(quán)建設(shè)管理，制定積極、可預(yù)期的地?zé)峁芾?a href="http://kaichele.cn/t/政策.html" >政策。保證企業(yè)的基本權(quán)益，促進(jìn)行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。充分發(fā)揮地?zé)嵩?a href="http://kaichele.cn/t/碳中和.html" >碳中和目標(biāo)中的作用。