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浅层地热可再生能源的下一个蓝海?

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发表于 2018-9-2 12:25:28 |显示全部楼层
  摘要:与风能、太阳能等新能源一样,浅层地热能在《可再生能源法》中被明确列入新能源所鼓励的发展范围,但在实际推广利用中,所获得的关注却不是很高。目前我国浅层地热利用的现状如何?有哪些潜力?在开发中应该注意什么问题?
  入冬以来,供暖问题一直是社会关注的焦点。国家发展改革委等六部门近日印发的《关于加快浅层地热能开发利用促进北方采暖地区燃煤减量替代的通知》提出,到2020年,浅层地热能在供热(冷)领域得到有效应用,应用水平得到较大提升,在替代民用散煤供热(冷)方面发挥积极作用,区域供热(冷)用能结构得到优化。
  与风能、太阳能等新能源一样,浅层地热能在《可再生能源法》中被明确列入新能源所鼓励的发展范围,但在实际推广利用中,所获得的关注却不是很高。目前我国浅层地热利用的现状如何?有哪些潜力?在开发中应该注意什么问题?中国经济导报记者日前走访了业界学者和相关专家。
  浅层地热能是指地下200米以内土壤和地下水中所蕴藏的地温热能,采用热泵技术进行采集利用后,不仅可以供暖,还可以制冷。与光伏、风能、水能、生物质能、海洋能、潮汐能等可再生能源相比,浅层地热能具有分布广泛、可循环再生、储量巨大、可就近利用等优点,而且受季节性影响较小。
  “在冬季利用地热给居民供暖在丹麦运用就很广泛。”丹佛斯中国副总裁车巍说。该公司是丹麦最大的跨国工业制造公司之一,一直致力于通过创新技术减少能源浪费和二氧化碳排放。
  目前,安徒生笔下的丹麦人又在创造另外一个“童话”“能源童话”。车巍告诉记者,丹麦是全球能效最高的国家之一,经济总量与能耗、水耗和碳排放实现了脱钩;到2030年,煤炭将退出丹麦电厂的燃料系统,到2035年,采暖系统全部由可再生能源驱动,并正在向2050全面建成零碳社会的战略目标稳步迈进。
  “丹麦敢于制定如此激进的目标,最重要的原因就是区域供暖的广泛使用。”车巍谈到,虽然丹麦是一个农业国家,500多万居民散居在大大小小的城镇和乡村之间,丹麦的冬季供暖系统,主要是运用很好的区域能源的技术,可再生能源在丹麦的热力供应中的比重已经超过了天然气和煤炭,稳居首位。其中很大一部分是运用了地热,并覆盖了丹麦60%以上居民。
  记者了解到,“十二五”期间,国土资源部中国地质调查局组织完成了我国336个地级以上城市浅层地热能调查,31个省(区、市)地下热水资源调查,基本查明我国地热资源赋存条件、分布特征与开发利用现状,初步评价了全国地热资源量。结果表明,我国地热资源年可开采量折合标准煤约26亿吨,目前年开采量仅相当于2100万吨标准煤,开发利用潜力巨大。
  2017年初国家发展改革委发布的《地热能开发利用“十三五”规划》指出,目前,浅层地热能供暖(制冷)技术已基本成熟。浅层地热能应用主要使用热泵技术,2004年后年增长率超过30%,应用范围扩展至全国,其中80%集中在华北和东北南部,包括北京、天津、河北、辽宁、河南、山东等地区。截至2015年底,全国浅层地热能供暖(制冷)面积达到3.92亿平方米,全国水热型地热能供暖面积达到1.02亿平方米。地热能年利用量约2000万吨标准煤。
  “随着传统能源的紧缺和人们对开发新能源和再生能源的重视以及热泵技术的日益成熟,浅层地热能的开发利用得到了快速发展。但是,由于发展时间短,总体上还处于起步阶段。”参与该调查的中国地质调查局专家告诉中国经济导报记者。
  首先,对浅层地热能勘查、评价的重要性尚认识不足。她表示,“我国幅员辽阔,各地区地质和水文地质条件的复杂性和多变性,导致各地区岩(土)层的导热性和水文地质参数差异巨大,在一个地区能成功应用的地下换热系统,在另一地区往往并不适用。由于对浅层地热能勘查、评价的重要性尚认识不足,一些水源热泵工程承包方在不了解各地区地质、水文地质条件和回灌工艺的情况下,盲目承包水源热泵系统工程,导致出现了许多不该出现的问题,如抽取的地下水回灌不下去,不仅浪费了宝贵的地下水资源,还造成了不良的生态、环境和经济后果。”
  “浅层地热能开发利用应加强前期地质勘查工作,工程设计有依据,才能做到工程运行后期冷热均衡,保证可持续利用。”她表示。
  同时,调查组发现,我国的地源热泵工程规模普遍比国外的大,国外大部分都集中在1万平方米以下,我国十几万平方米的工程很多,而且建设规模有越来越大的趋势,现在20万~30万平方米的工程很多城市都有。工程越大对地下环境的要求越高,尤其是大量地埋管换热器集中在一个地块,在城市里不但没有充足的地下空间,而且对地下环境的影响也很大。有些工程把成百上千的地埋管换热器集中布置在一块地方,长期运行后,在中间部位的换热器的换热能力大大下降,从而影响整个地源热泵系统的效率,甚至导致系统的瘫痪。
  “浅层地热能开发运行中,应对地热场进行长期监测,掌握区域内地质参数变化情况,积累数据与经验,改进工程设计。避免系统运行对地下环境产生的间接影响,同时又可以保障工程运行效能比。”她表示,浅层地热能开发利用是一项涉及多专业的系统工程,关键技术多而复杂,但目前市场准入制度不严,设计施工人员素质、技术水平良莠不齐,造成部分项目运行成本偏高、资源浪费,一定程度上制约了该技术推广应用。
  我国浅层地热能开发利用近年来年均增长速度在10%以上,截至2015年底,我国利用浅层地热能实现建筑物供暖制冷的地区主要分布在北京、天津、河北、辽宁、山东、湖北、江苏、上海等人口密集的城市区,其中京津冀地区开发利用规模最大,约占全国的20%。如沈阳市地源热泵应用项目620多个,实现建筑物供暖面积达3600余万平方米,相当于沈阳市集中供暖面积的17%,年替代标准煤162万吨,减少二氧化碳排放387万吨。浅层地热能还在北京奥运村等重大工程中得到很好利用,多年运转效果良好。
  根据中国地质调查局的调查,雄安新区的地热资源具有埋藏浅、温度高、水质好、易回灌等特点。雄安新区的核心区均为适宜区和较适宜区,土壤源热泵仅在北部部分区域出现较适宜区,核心区大部分为适宜区。
  中国工程院院士卢耀如告诉中国经济导报记者,雄安新区浅层地热资源十分丰富,加强资源调查评价、理论与技术创新,有望建成地热能开发利用的全球样板。
  据介绍,目前雄县城区基本实现了地热集中供热全覆盖,成为我国第一个“无烟城”,成功打造了技术可复制、经验可推广的“雄县模式”。主城区采用供热以中深层地热为主,浅层地热、再生水余热、垃圾发电余热为辅,在中心建筑密度高的商业区域考虑燃气等清洁能源为补充的“地热+”多能互补方案,可解决雄安新区的供热制冷需求。目前看,雄县是开发利用程度最好的地区,安新和容城开发利用程度较低,均具有巨大的开采潜力。
  中国经济导报记者从天津市国土房管局了解到,天津市地热资源分布面积达8700多平方千米,主要分布在中心城区、滨海新区、东丽区、津南区、西青区、北辰区、武清区西南部、宝坻区、静海区和宁河区等区域。该市从2010年就开始进行浅层地热开发利用试点工作。
  随着该市地热资源开发利用规模的提高,保护压力逐渐加大,特别是该市历史上形成的地热开采单井利用后未经回灌直接排放,造成热储压力持续下降,直接影响到地热资源的可持续开发利用。此外,出售地热水行为也将导致个别区域地面沉降,地热尾水排放还可能带来热污染问题。针对这些问题,该市目前正在严查出售地热水行为,实现保护性开发。同时,在制定矿业权市场基准价时,对地热开发用于供暖实行了优惠政策,供热用途的地热矿业权市场基准价为0.3~1.7元/立方米,非供热用途的地热矿业权市场基准价为0.7~2.2元/立方米。
  《地热能开发利用“十三五”规划》要求,在“十三五”时期,新增地热能供暖(制冷)面积11亿平方米,其中:新增浅层地热能供暖(制冷)面积7亿平方米;新增水热型地热供暖面积4亿平方米。到2020年,地热供暖(制冷)面积累计达到16亿平方米,地热发电装机容量约530MW。2020年地热能年利用量7000万吨标准煤,地热能供暖年利用量4000万吨标准煤。京津冀地区地热能年利用量达到约2000万吨标准煤。
  业内人士初步估算,“十三五”期间,浅层地热能供暖(制冷)可拉动投资约1400亿元。
  “地热作为有效的清洁能力,应该大力发展,但一定要因地制宜,不能一哄而上。”车巍表示。
  如何做到因地制宜?《通知》也做了相应的要求:相关地区要充分考虑本地区经济发展水平、区域用能结构、地理、地质与水文条件等,结合地方供热(冷)需求,对现有非清洁燃煤供暖适宜用浅层地热能替代的,应尽快完成替代;对集中供暖无法覆盖的城乡结合部等区域,在适宜发展浅层地热能供暖的情况下,积极发展浅层地热能供暖。
  同时根据供热资源禀赋,因地制宜选取浅层地热能开发利用方式。对地表水和污水(再生水)资源禀赋好的地区,积极发展地表水源热泵供暖;对集中度不高的供暖需求,在不破坏土壤热平衡的情况下,积极采用分布式土壤源热泵供暖;对水文、地质条件适宜地区,在100%回灌、不污染地下水的情况下,积极推广地下水源热泵技术供暖。
  中国地质调查局调查组建议,城市新区、重大工程、新农村建设及旧城改造过程中,应大力推广利用浅层地热能供暖制冷。当前应重点在我国中东部的北京、天津、上海等13个省(市)优先推广浅层地热能开发利用。鉴于浅层地热能开发利用工程初始投资较大,建议加大政策扶持力度。
  《通知》对于扶持政策作了详细的规定,浅层地热能开发利用项目运行电价和供暖收费按照《国家发展改革委关于印发北方地区清洁供暖价格政策意见的通知》等相关规定执行。对通过合同能源管理方式实施的浅层地热能利用项目,按有关规定享受税收政策优惠,并在中央预算内资金积极支持浅层地热能利用项目建设。同时,将浅层地热能供暖纳入供暖行业支持范围,符合当地供热管理相关要求的浅层地热能供热企业作为热力产品生产企业和热力产品经营企业享受供热企业相关支持政策。
  《通知》还要求支持社会资本参与开发。鼓励相关地区创新投融资模式、供热体制和供热运营模式,进一步放开城镇供暖行业的市场准入,大力推广政府和社会资本合作(PPP)模式,积极支持社会资本参与浅层地热能开发。鼓励投资主体发行绿色债券实施浅层地热能开发利用。鼓励金融机构、融资租赁企业创新金融产品和融资模式支持浅层地热能开发利用。鼓励相关地区创新投融资模式、供热体制和供热运营模式,进一步放开城镇供暖行业的市场准入,大力推广政府和社会资本合作(PPP)模式,积极支持社会资本参与浅层地热能开发等。
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