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我国地热能开发利用模式渐行渐清晰
来源:地大热能 2018-11-30
  地热储量大、分布广,具有清洁环保、用途广泛、稳定性好、可循环利用等特点,与太阳能、风能相比不受季节、气候、昼夜变化等外界因素干扰的优势,使其成为我国开发新型基础能源的一种现实并具有竞争力的选择。
  近年来,为加强生态文明建设,治理大气污染、降低煤炭等化石能源消费占比,全国已普遍关注清洁能源的开发利用。
  2016年,地热能开发首次被写入全国经济社会发展总规划。根据《中国“十三五”地热产业发展规划》征求意见稿,到2020年,我国地热供暖/制冷面积将累计达16亿平方米,加上发电、种植、养殖、洗浴等,共可替代标准煤7210万吨。
  在展现产业重大发展契机的同时,征求意见稿中重点提到了要做好地热资源潜力勘查,形成地热产业方向和较为完整的地热能开发利用管理体系和政策体系,形成比较完备的地热能开发利用设备研发、标准体系、监测体系。
  在2014年的中国国际矿业大会上,曾有专家就提出,专业队伍建设、政策配套、产业结构优化和资源整合,是将地热能打造成为国民经济新的增长点的关键。
  两年过去,当前地热能开发利用的进程怎么样?记者近日对此进行了跟踪采访后发现:一个管理、技术、综合利用三者相互支撑促进的地热能发展模式正在渐渐清晰。
  构建全流程管理体系
  地热能一般是在当地即采即用。如何管理,直接关乎能不能用好这个资源。
  “地方上开发地热,需要政府支撑、企业合作。但现在很多地方没有设立专门的地热管理部门,导致地热资源的合理开发利用和矿权登记遇到困难。”在国家地热能源开发利用研究及应用技术推广中心经济所所长王延欣看来,在企地合作开发地热中,需要政府主导,成立专门的管理部门,实现资源科学高效开发。
  近年来,一些成功试点也体现出地热开发管理的重要性。2009年,河北省政府与中石化集团在河北雄县启动的合作试点,为地热能集中利用提供了一种行之有效的模式。经过6年的建设,雄县利用地热供暖面积385万平方米,90%以上的供暖采用了地热能,建成全国首个“无烟城”。其中,“四个统一”发挥了至关重要的作用。该县由政府统一制定地热勘探、开发、运行维护、暖费贴费收取等方面的优惠政策;成立地热管理办公室,对地热能的综合利用进行统一管理;编制地热发展专项规划,纳入城市建设和经济发展总体规划之中;授予中国石化集团地热资源开发特许经营权,进行整体开发。
  “截至2015年底,全市登记地热采矿权329个,供暖小区及公建项目352个,供暖面积达到2503万平方米,较‘十一五’末增加1259万平方米,增长101%。地热开发创造直接经济效益6.9亿元/年,创造间接经济效益3.9亿元/年,直接和间接带动从业人数约5000人;地热利用相当于年节约标准煤32.6万吨,减少二氧化碳排放77.5万吨。”这是记者从天津市国土资源和房屋管理局地热管理处拿到的一组数据。
  天津市在地热大规模开发利用上取得的成绩让其成为很多地区效仿的模板。天津市国土房管局地热管理处处长侯福志表示,地质条件好、起步早、范围广是天津能把地热做大的基础,但要想做强,形成一整套贯穿探-采-用的全流程管理体系很关键。
  2014年,天津市正式发布实施了全国第一部中低温地热钻探领域的地方行业标准——《中低温地热钻探技术规程》(DB 12/T 541-2014)。“十二五”期间,天津市又先后出台了《地热矿业权公开出让程序》等9项管理制度,组织编制了《中低温地热钻井技术规范》、《地热单(对)井资源评价技术规程》、《天津市浅层地热能勘查评价技术规程》等3项地方标准,基本形成依托制度和地方标准的规范体系。
  2015年,天津市通过串联改并联、优化评估论证程序等措施,提高了地热矿业权出让和审批效率,使探矿权出让时限由原来的199日缩短为122日,提高效率39%。这一改革举措赢得了管理相对人的肯定。
  此外,天津在证后监管方面做到了全覆盖。建立了专业的地热监测队伍和督察员队伍,依托信息化技术建立了地热开发动态监测系统,实现了开采量、回灌量、温度等基础数据的即时上传和数据共享,为依法加强资源保护等工作提供了基础。近5年累计征收地热矿业权价款1.95亿元,为地质勘查和资源保护工作提供了资金保障。
  注重保护和高效利用
  2013年1月,国家能源局、财政部、国土资源部、住房和城乡建设部等四部委联合印发了《关于促进地热能开发利用的引导意见》,提出到2020年全国地热能开发利用的引导思想和战略目标。该文件的出台,标志着我国地热产业步入了快速发展时期。目前,我国浅层地热能利用年均增长率超过30%,31个省份均有开展浅层地热能的开发利用活动。
  地热总量大,是不是意味着可以无节制地开采?
  记者注意到,今年新出台的《天津市地热资源管理实施办法》首次引入了安全利用的概念,并把地表水热储回灌政策要求制度化。采访中,多位业内专家也均提出,地热开发前期要做好资源评价,开发利用中要重视资源保护,保证整个地热资源的可持续开发,不能过量开采。
  据了解,目前,我国对地热资源的利用,主要是通过开采利用地热载体——地热水,但随着开采量的增大和开采时间的延续,热水的循环补给量小于开采量,热水位逐年下降的趋势日益显现,直接影响到地热资源的深度开发。地热回灌问题已引起了不少地区的重视,尤其是早期开发利用的盆地型热田地区,如北京、天津、华北等地,建立了“采灌结合、以灌定采、取热不取水”的雄县开发利用模式。
  近年来,在关注安全开发的同时,地热资源的集约节约利用被放在了更加重要的位置。其中,地热资源梯级利用、现代高效农业、多能源集成等正不断拓展地热资源利用的外延,并取得了成效。
  天津市使用地热资源的农业种植和水产养殖单位共11家,面积超过1000万平方米。北京市最大的地热供暖社区项目北苑家园,是集住宅、商业、办公于一体的综合性建筑群,供暖面积40.6万平方米,不仅实现了地热水的梯级利用,同时还结合水源热泵系统,满足了小区内的冬季供暖和夏季供冷需求。
  已启动的国内首例地热梯级利用国家示范工程——博野“发电+工业应用+供暖+现代农业”一体化项目,把高于90℃的用于地热发电,70℃~90℃的用于供暖,剩余的尾水进行农业灌溉。完成后可实现地热发电装机5兆瓦,供暖面积为200万平方米。
  2013年在河北省辛集市启动的复合能源利用系统,通过地热能、太阳能、生物质能等可再生能源及工业余热和常规能源的复合能源利用,结合能源动态调节技术进行系统集成,提高能源开发利用效率。预计到2030年,辛集市将形成:皮革工业区利用深层地热能、污水源热泵、工业余热、太阳能共同供热;新城镇清洁化工园区利用深层地热能、工业余热和太阳能共同供热;中心城区南部区域以地热为主、工业余热为辅,中心城区其它地区以深层地热供热为主,以浅层地热能为辅助;各乡镇利用深层地热进行集中供热。届时,配合市政建设,供暖面积将达6000万平方米。
  在石化行业,初步建成了一批油田采油污水余热工业、民用示范项目,将低品位回注污水余热转化成能够满足原油外输和掺水加热以及边远矿区供暖需要的热源,替代了过去的燃油和天然气加热炉,节能减排效果显著。
  积极参与国家重大工程
  地热资源根据温度不同大体分为发电和直接利用两种方式。高温地热资源主要用于发电;中温和低温地热资源则以直接利用为主;对于25℃以下的浅层地热能,可利用地源热泵进行供暖和制冷。
  地热集中供暖,替代的是燃煤供暖锅炉和直燃的散煤。目前,我国供暖锅炉和直燃散煤等约为6亿吨~7亿吨/年,大力发展地热供暖对改善大气环境具有十分重要的作用。据悉,截至2015年年底,我国已形成年利用地热供暖/制冷面积4.94亿平方米,实现年替代标准煤1450万吨,减排二氧化碳3750万吨,带来了良好的经济效益、社会效益和环境效益。
  党的十八届五中全会提出,要推动低碳循环发展,建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系,实施近零碳排放区示范工程。这为地热资源大规模利用提供了广阔的发展空间。
  王延欣告诉记者,现在中石化新星企业在雄县进行的试点,不但对城区供暖,而且开始与城区周边的新农村建设结合起来,目前已经和9个城镇签订协议,除了保证雄县城区的供暖之外,还要保证新农村供热。据悉,“十三五”期间计划实现65万平方米新农村供暖,目前已经实现48万平方米供暖需求。
  众所周知,我国地热资源直接利用总量多年来位居世界第一。2014年年底,我国地热直接利用发生了可喜的变化,地热供暖比例首次超过温泉洗浴,其中地源热泵为58%,地热供暖为19%,温泉洗浴为18%。我国地热开发的能源性、技术性更加突出。然而直到2015年年底,我国地热发电总装机容量仅为27.88兆瓦。
  “干热岩要想达到商业化利用还有一段路要走,现在的问题是存在技术瓶颈,很多无法使用,可以使用的效率又不太高。温暖藏区、光明藏区,地热在脱贫致富方面可以做很多工作。”在2016中国国际矿业大会上,中国地质调查局水文地质环境地质研究所所长王贵玲先容,根据“十二五”期间中国地质调查局对地热资源进行的调查评价,若实施回灌,地热供暖可以替代18.84亿吨标准煤,地热发电有1/3三峡电站的发电潜力,对改善我国能源结构具有十分重要的意义。
  《中国“十三五”地热产业发展规划》征求意见稿提出了开展京津冀协同发展地热资源综合利用、中原及黑龙江中深层地热供暖、长江经济带浅层地热能利用、西藏地热发电、干热岩发电示范基地建设等五个重大工程。不难看出,地热即将成为新能源体系和资源扶贫中的重要一员。
  据了解,“十三五”期间,中国地质调查局将重点开展西南地区,特别是川西藏南地区,松辽平原、华北平原等地区的地热勘查工作,降低商业资金进入开发地热资源的勘探风险,推动地热资源的规模化利用。在西部地区进行干热岩开发试验,主控建造和循环试验等一些技术研发工作,希翼在“十三五”末能够实现干热岩发电,“十四五”、“十五五”可以达到国际领先技术水平。
  王贵玲认为,目前,应该规范浅层低温能利用市场,大力推进浅层地温能在建筑物、供暖制冷方面的利用,积极推动浅层地温能的利用以及技术模式,总结不同类型地区的利用类型与模式。同时,他表示,应当科学利用,加强回灌,保持地热资源、水热型地热资源的可持续利用。
  盆地地区的回灌技术是地热资源开发的主要瓶颈问题。近年来,国家地热能源开发利用研究及应用技术推广中心——中国石化集团新星企业开展了回灌技术攻关,目前已实现灰岩热储层100%回灌,砂岩地层回灌取得阶段性成果,并力图通过研究打破砂岩热储规模化开发的瓶颈,开辟地热开发新“蓝海”。据悉,目前,山东商河、乐陵试验井回灌率超过80%,已实现工业化推广;陕西咸阳正在进行回灌试验,文林2号井回灌系统已经取得国家专利局颁发的“砂岩地热尾水经济回灌系统”技术专利,自然回灌量连续两个采暖季保持在100立方米/小时以上,最大瞬间回灌量达148立方米/小时,回灌率达到100% 。
 

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