找痛點(diǎn)解難點(diǎn)！業(yè)內大咖共同探討水熱型地熱的未來(lái)

自去年以來(lái)，我國多省市關(guān)停取締了大量違法、違規地熱井，引發(fā)社會(huì )廣泛關(guān)注。近期，多省市召開(kāi)地熱井整改、關(guān)停工作調度會(huì )，水熱型地熱發(fā)展再度引發(fā)業(yè)內熱議。我國水熱型地熱利用的未來(lái)發(fā)展方向是什么?如何切實(shí)加強地熱高效取水和有效回灌技術(shù)的研究?亟需業(yè)內人士更多思考。

2021年9月9日下午，由中國技術(shù)監督情報協(xié)會(huì )地熱產(chǎn)業(yè)工作委員會(huì )、北京中航環(huán)宇新能源研究院共同主辦，地熱加APP、《中國地熱》雜志聯(lián)合承辦的“地熱加·水熱型地熱的未來(lái)”線(xiàn)上公益研討會(huì )在線(xiàn)上召開(kāi)。多位知名地熱專(zhuān)家大咖同近300名與會(huì )人員，探討交流了水熱型地熱未來(lái)發(fā)展趨勢及方向，助力地熱產(chǎn)業(yè)持續高質(zhì)量發(fā)展。

因地制宜：地熱能開(kāi)發(fā)與管理的真諦

今年年初，國家能源局發(fā)布《關(guān)于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》，提出“因地制宜推廣各類(lèi)可再生能源供暖技術(shù)”?！吨腥A人民共和國國民經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展第十四個(gè)五年規劃和2035年遠景目標綱要》著(zhù)重提出，“因地制宜開(kāi)發(fā)利用地熱能。”

對此，中國地熱產(chǎn)業(yè)工作委員會(huì )專(zhuān)家委員會(huì )主任鄭克棪指出，因地制宜的提出“正確而及時(shí)”。他說(shuō)，地球是世界最大的不均質(zhì)體，世界各地儲存地熱資源的地熱田全都處在不同的地質(zhì)條件中，地熱開(kāi)發(fā)不可能服從某個(gè)統一的模式，地熱管理也決不是一刀切。

“地熱資源的分布受地質(zhì)條件約束控制，各地有溫度高低，熱水中礦物質(zhì)含量有多寡，它們分別適宜各自不同的可利用方式”。鄭克棪進(jìn)一步指出，因地制宜就是根據當地資源的具體情況，采用不同的地熱開(kāi)發(fā)利用方式。比如，高溫地熱可以發(fā)電;發(fā)電后溫度降低了可以供暖;溫度不夠了可以采用熱泵。熱水礦物質(zhì)少的可直接送入管線(xiàn)供暖;但礦物質(zhì)多的有腐蝕和結垢問(wèn)題，要用熱交換器換熱后再輸送。

清潔供暖因地制宜還表現在技術(shù)和經(jīng)濟的可行性分析方面。鄭克棪介紹，選擇最佳供暖方案要做技術(shù)和經(jīng)濟可行性分析，技術(shù)效率差不多的就選更經(jīng)濟便宜的。“水熱型地熱資源條件好的地區，地熱供暖最適宜，但若那里地熱條件不好，不適宜鉆地熱井，那就選其他的方法。”

因地制宜原則還涉及地熱資源管理。在國外，一個(gè)公司承擔一個(gè)地熱田的開(kāi)發(fā)，熱儲工程專(zhuān)業(yè)的工程師在負責各項監測和構建模型擬合時(shí)，隨時(shí)以數據指導開(kāi)發(fā)方案作必要的調整，自成一個(gè)系統。而在中國，地熱開(kāi)發(fā)管理現狀較亂，各地的管理機構地熱管理處有屬于自然資源系統，也有屬于水務(wù)系統，還有屬于建設系統的單位。

“地熱管理應該實(shí)施專(zhuān)業(yè)的管理，尊重地熱資源開(kāi)發(fā)因地制宜原則，盡量簡(jiǎn)化，越管越復雜繁瑣總不是方向。”鄭克棪強調，地熱的開(kāi)發(fā)管理不是簡(jiǎn)單的行政管理，要遵循科學(xué)、依靠技術(shù)。

資源豐富：水熱型地熱開(kāi)發(fā)潛力巨大

水熱型地熱能利用是我國地熱產(chǎn)業(yè)“主力軍”。自2019年3月1日起實(shí)施的中華人民共和國能源行業(yè)標準NB/T 10097-2018《 地熱能術(shù)語(yǔ)》規定，水熱型地熱資源是指賦存于天然地下水及其蒸汽中的地熱資源。

據記者了解，水熱型地熱能源一般深度在4000米以淺，由地下水作為載體，可以通過(guò)抽取熱水或者水汽混合物提取熱量。水熱型地熱取暖技術(shù)通過(guò)開(kāi)采井抽取地熱水，在換熱站將熱量傳遞給供熱管網(wǎng)中的循環(huán)水，后者輸送給用戶(hù)。

中國科學(xué)院院士汪集暘在致本次公益研討會(huì )的賀信中指出，“水熱型地熱相對于所謂‘干熱巖’埋藏淺、開(kāi)發(fā)易、成本低、效率高，應該是地熱資源開(kāi)發(fā)利用的主力，結合我國的地質(zhì)構造條件，無(wú)論東、西、南、北、中都有很大的開(kāi)發(fā)潛力。”

“截止2019年底全國水熱型地熱供暖面積達到2.82億m²，年增長(cháng)率達到12.4%，其中河北、河南、山東、天津等省市地熱供暖面積均已超過(guò)3000萬(wàn)m²。”中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員龐忠和說(shuō)。

據不完全統計，截至2020年底，天津市水熱型地熱供暖面3812萬(wàn)m²，淺層地熱約1291萬(wàn)m²;河北省水熱型地熱供暖面積約6000萬(wàn)m²，淺層地熱面積約4500萬(wàn)m²;山東省水熱型地熱供暖面積約6100萬(wàn)m²。

“京津冀魯豫是全國中低溫地熱資源開(kāi)發(fā)早、利用規模大、利用技術(shù)較為先進(jìn)的地區，對節能減排的貢獻也是非常大的。”天津地熱勘探開(kāi)發(fā)設計院總工程師趙蘇民以天津為例介紹說(shuō)，2020年地熱資源供熱總量約為740.89萬(wàn)吉焦，折合標準煤25.28萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放量60萬(wàn)噸，節能減排效益明顯。

中石化綠源地熱能開(kāi)發(fā)有限公司技術(shù)總監孫彩霞介紹，目前我國地熱資源年可利用量折合標煤0.21億噸，其中水熱型地熱開(kāi)采率僅為0.2%，淺層地熱能開(kāi)采率為2.3%，地熱資源的開(kāi)發(fā)潛力巨大。

強化回灌：水熱型地熱利用重要舉措

地熱回灌是為避免地熱廢水直排引起地熱水位下降而采取的措施，同時(shí)也是保證地熱資源開(kāi)發(fā)可持續利用的必要條件。近年來(lái)，業(yè)內編制完成了NB/T 10099—2018《地熱回灌技術(shù)要求》、DZ/T 0330-2019《砂巖熱儲地熱尾水回灌技術(shù)規程》等標準。

為加大地熱回灌保護力度，河北省提出，補辦取水許可和采礦許可手續的地熱供暖項目，地熱尾水同層回灌量應不低于95%。山東省提出，開(kāi)采孔隙熱儲型地熱資源的回灌率不低于80%，開(kāi)采巖溶熱儲型地熱資源的回灌率不低于90%。

中石化綠源公司自2009年進(jìn)駐河北雄縣，逐步替代燃煤和原有直采直排系統，實(shí)現城區95%地熱集中供熱，打造了中國首座“無(wú)煙城”。孫彩霞在總結“雄縣模式”時(shí)說(shuō)，其核心在于實(shí)現了區域化水熱型地熱開(kāi)發(fā)的三個(gè)統一，即“統一規劃、統一開(kāi)發(fā)、統一管理”。她稱(chēng)之為“雄縣模式”是地熱能高效、高質(zhì)量發(fā)展的典范。

記者從孫彩霞展示的“雄縣城區地熱開(kāi)采區塊某井2017-2021年水溫動(dòng)態(tài)變化曲線(xiàn)圖”看到，從2017年到現在，地熱開(kāi)采井的出口溫度，上下波動(dòng)幅度幾乎沒(méi)有變化——從70度到70.8度，僅有不到1度的變化幅度。

孫彩霞展示的另一張圖片，“雄縣城區地熱開(kāi)采區塊監測井水位埋深(2011-2021)年動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)圖”呈現出近幾年雄縣地熱水位埋深的動(dòng)態(tài)，其中2018年、2019年、2020年，這三年地熱水位幾乎保持穩定。“上世紀70年代初開(kāi)發(fā)地熱的時(shí)候地熱水是自噴的，后續幾年，水位埋深持續下降，為了地熱可持續開(kāi)發(fā)，我們按照采灌均衡的模式，把地熱水回灌下去，近幾年水位基本持平了。”孫彩霞說(shuō)，“這是近幾年我們完全實(shí)現地熱回灌，另外雄縣周邊關(guān)停取締非法開(kāi)采井所帶來(lái)的一個(gè)效果。”

地熱回灌有力地促進(jìn)了地熱資源可持續利用。經(jīng)記者核實(shí)，2004年北京小湯山地熱田加大生產(chǎn)性回灌后，2005～2007年連續3年水位上升1.20m、0.84m、0.35m，上升幅度2.39m。2017年北京9個(gè)地熱田繼續開(kāi)采和回灌的監測，小湯山、城區、良鄉、天竺4個(gè)地熱田均出現水位上升，上升幅度在0.33m～1.28m。

把脈方向：共話(huà)水熱型地熱發(fā)展趨勢

地熱健康可持續發(fā)展，離不開(kāi)強監管、嚴規范。趙蘇民說(shuō)，加強用途管控是水熱型地熱未來(lái)發(fā)展方向之一，通過(guò)用途管控，來(lái)保證地熱資源的規范化管理。

“十四五”期間，天津市新立礦業(yè)權只用于供暖，不再新增生活用水用途。除天津外，北京市規劃和自然資源委員會(huì )近期發(fā)布的《北京市礦產(chǎn)資源總體規劃(2021-2025)(草案)》對地熱資源開(kāi)發(fā)應用亦強調了“強化用途管控”——促進(jìn)現有的非供暖用途的采礦權向供暖利用轉型，不能實(shí)現供暖轉型的采礦權到期后不再延續。

除了管理層面，在技術(shù)應用方面來(lái)講，龐忠和認為“多能互補”是水熱型地熱未來(lái)發(fā)展的新方向。他介紹，將“穩定”的地熱能與不穩定的風(fēng)能、太陽(yáng)能、工業(yè)余熱等相結合，即“地熱+”多能互補儲/供能系統。以雄安新區起步區為例，規劃通過(guò)“地熱+”中深層地熱供能模式實(shí)現供暖制冷面積1億平方米。

龐忠和介紹，在地熱資源條件好的地方，為了擴大地熱水可利用范圍，提高地熱能利用率，可將不同使用目的、不同使用溫度要求的換熱設備通過(guò)串聯(lián)運行的方式，將地熱流體的熱量由高溫到低溫逐級提取利用。

地熱產(chǎn)業(yè)持續高質(zhì)量發(fā)展，離不開(kāi)政府頂層設計。趙蘇民認為，政府部門(mén)“聯(lián)合審批”是水熱型地熱未來(lái)發(fā)展的重要方向。以天津市為例，2012年，天津市國土資源和房屋管理局(現為天津市規劃和自然資源局)會(huì )同天津市水務(wù)局，以會(huì )議紀要的形式確定了對水熱型地熱項目進(jìn)行聯(lián)合審批。“聯(lián)合審批包括遞交項目申請，如何進(jìn)行初審、開(kāi)專(zhuān)家論證會(huì )、如何進(jìn)行驗收等一系列過(guò)程都做了會(huì )議紀要。”趙蘇民進(jìn)一步說(shuō)，從2012年開(kāi)始到現在，天津還在延續這樣的做法，而且兩個(gè)局之間對水熱型地熱項目的管理政策更加統一，也更加明晰，操作起來(lái)也更加方便。

正視問(wèn)題：尊重規律，加強行業(yè)自律

“目前來(lái)講，回灌可能是制約水熱型地熱項目能否得到生存的一個(gè)最主要的因素。”趙蘇民說(shuō)，早些年天津以開(kāi)發(fā)為主，目前以規范為主。“十四五”期間，天津地熱項目將全部按照規范來(lái)執行。“規范整頓不合規的地熱井，期限到2022年10月底，到期未補建回灌井，即使采礦權證未到期也將全部封停。”

“目前水熱型地熱開(kāi)發(fā)存在系統思維問(wèn)題，這其中包括政治思維、管理思維、技術(shù)思維等，需要綜合考慮。”他認為，目前業(yè)內一些企業(yè)沒(méi)有按照水熱型規律去做，而是按照企業(yè)自身的需要去做，“想取多少地熱就開(kāi)發(fā)多少地熱，回灌不了我不管，缺乏一個(gè)系統思維”。

“河北肅寧縣為加大地熱回灌率，2200-2300米深的地熱井目前基本上‘一采兩灌’。”趙蘇民表示這是在河北嚴格政策下，保護地熱資源、可持續開(kāi)發(fā)，加大地熱回灌力度的一個(gè)典范，“如何在政府的監管下，做好水熱型地熱可持續開(kāi)發(fā)，這里面有很多工作要做。”

他特別指出，目前地熱行業(yè)缺乏自律，“如何來(lái)規范約束我們自身的行為非常重要，如果我們自己做不好，市場(chǎng)上五花八門(mén)各種技術(shù)，而且這些新技術(shù)的能效或者說(shuō)其貢獻到底有多大，還有待商榷。”

“現在水熱型地熱在某些地方被嚴格封井取締，水熱型地熱似乎做錯了什么，實(shí)際上水熱型地熱資源本身并沒(méi)有錯，我們一定要按照水熱型地熱資源開(kāi)發(fā)利用規律，規范化的去做好我們自身的工作，我想水熱型地熱資源開(kāi)發(fā)前景仍然是非常好的。”趙蘇民說(shuō)。

(注：原文刊登于2021年9月刊《中國地熱》雜志)