雄安「地熱」:低品位能源派上大用場

雄安“地热”:低品位能源派上大用场

【無所不能 文 | 張琪】在北方冬季大量燃煤,導致空氣欠佳的時候,還是“名不經傳”的河北小縣城——雄縣,早在2009年就開始利用“地熱”清潔供暖。

經過9年的建設,雄縣已建成供暖能力460萬平米,城區基本實現地熱集中供熱全覆蓋,二氧化碳、二氧化硫、粉塵排放量均降至“零”,成為我國第一個“無煙城”。

自新區確立已來,雄安一直保持著“神秘”。8月25日至27日在雄安召開的2018國際清潔取暖峰會暨工程應用展上,大多專家對雄安能源規劃內容也是“點到為止”。無所不能(ID:caixinenergy)記者此次走進雄安,為您一探新區地熱發展圖景。

取熱不取水,良性可持續循環

在位於雄縣市區鑫城居民區地下的一處換熱站,無所不能(ID:caixinenergy)記者看到,在換熱站內部,粗細不一的管道盤根錯節,均由銀色保溫管包裹,電腦監控遍佈全站,各項數據直接上傳“地熱調控指揮中心”。據換熱站負責人介紹,該換熱站可為方圓50萬平方米的用戶供暖。

像這樣的換熱站,雄安地區還有100多座。雄縣已形成一套完善的地熱資源開發利用可持續發展體系,包括地熱資源勘探、評價、鑽井成井、尾水回灌、梯級利用等技術。

該體系的核心便是“取熱不取水”——真正做到取熱後100%回灌地下水。是將開採上來的地下水,通過換熱器“取走”熱量,之後再回灌到地下同一水層,以保持地下水位的平穩。這一過程被稱為“同層回灌”。為提高地熱井的使用效率,還陸續開發出“兩採一灌”和“五采三灌”的地熱井群模式。

而“取走”熱量,採用的也是“取熱不取水”的間接換熱法。自來水循環系統將“熱”從換熱器上取走,經由管網送到千家萬戶,溫度降低後,回到換熱站重新取熱,如此循環往復,達到“取熱不取水”的效果。

在中石化新星公司副總地質師兼雄安項目管理部總經理劉金俠看來,將熱水抽取上來直接供暖的傳統方法,引發了腐蝕、環保、水位下降等問題。新技術則是把水抽上來,熱交換完後,把降了溫的水,灌回同層,再重新形成地熱水。這種“以灌定採”的利用方式,不僅要考慮同等水量回灌,還要考慮熱恢復能力,所以並不是採得越少就越好,而是保持水量平衡。

“回灌其實更是一個成本問題,而不是技術問題。如果加壓,肯定能將水回灌下去,但成本也會隨之增高。幸好雄安地區地熱資源良好,且易回灌,這無形當中減輕了企業成本負擔。”劉金俠補充說。

1988年出版的《華北地熱》一書中記載了雄縣牛駝鎮地熱田的熱儲優勢——埋藏淺、水溫高、儲量大、水質好,被視為國內公認最好的一塊中深層地熱田。

結合後續開採情況,中國地質調查局又增加了易回灌的特點。

中國雄安官網數據顯示,雄縣境內地熱水儲量達821.78億立方米,相當於66.3億噸標準煤,且埋藏較淺,在500至1200米之間,便於開發利用。雄縣是地熱開發利用程度最好的地區,安新和容城潛力巨大。

上世紀90年代,走在雄縣的大街小巷,“溫泉洗浴”比比皆是,經常有人私自打井開澡堂。當地學校、醫院也紛紛打井取暖。

2000年前後,隨著房地產開發,雄縣地熱資源呈現粗放式發展。全縣各小區紛紛私自打井取暖。彼時,地熱水使用後,直接排到地表,有時外溢結冰,造成了交通隱患。更糟的是,雄縣地下水位還以每年10米的速度急劇下降。

這種無序發展直到2006年才有所好轉。雄縣政府國土資源局從國家開發銀行貸款1000餘萬元,成立了專門開發地熱資源的公司。同時規定,縣城規劃區域內,不再允許新增私人地熱井。

良性發展的轉折點出現在2009年。經雄縣政府與專家多輪商議,最後明確集中解決兩個問題:引入回灌技術、尋找充足資金。而就在當年,隨著縣政府與中石化新星石油有限責任公司簽訂了《地熱開發合作協議》,上述問題得以解決。

2017年,地熱能被納入了國家十三五規劃。從中央到地方相繼推出相關政策法規。當年,國家發改委、國家能源局和國土資源部聯合發佈《地熱能開發利用“十三五”規劃》:到2020年,河北計劃新增“淺層地熱能供暖/製冷面積”7000萬平方米,新增“水熱型地熱能供暖面積”1.1億平方米。

隨著設立雄安新區消息的公佈,“地熱能”成為新區第一個得到確認的具體投資領域。在今年8月發佈的《中國地熱能發展報告(2018)》白皮書中,提出先行先試培育地熱能高質量發展示範區,包括建立雄安新區地熱能區域性高效開發利用示範區。

截至目前,雄安新區簽約供暖面積已達738萬平米,建成供熱能力602萬平米,建設地熱站51座,地熱井123口,鋪設供熱管網450公里。雄縣實現了461萬平方米,容城實現141萬平方米。

低品位能源發展,亟需管理辦法

“在雄縣,拿下地熱開發權需要層層審批,國土要管,水利要管,環保要管,同時還牽扯礦權,地熱礦權很多地區是一井一礦權,像雄縣就可以一小範圍的10口井一個礦權。在開發初期,各部門的關係還沒有捋順,走了些彎路。”劉金俠告訴記者。

雄安新區設立後,雄縣對於地熱開採更加重視。對此,劉金俠認為,首先要做的一件事就是規範管理。農村地區管理混亂、私自打井、亂採亂伐現象嚴重,雄安新區成立後,首先要摸底,合法的有多少,無證的有多少。這將為制定地熱管理辦法奠定基礎。“先停下來,捋順了,規範了,再啟動。”

據悉,國家地熱局已牽頭對雄安新區地熱進行勘查,企業也參與其中。劉金俠透露:“中石化新星也參與到了雄安新區能源規劃方案的討論當中,這個方案已經基本成型,但涉及保密,很多內容不便透露。相信規劃很快就能出臺,最早在今年九、十月份。”

被問及為什麼“相比風能、太陽能,地熱能發展沒有那麼快”,劉金俠解釋稱,國家十一五、十二五規劃都出臺了相應的風能、太陽能管理辦法和補貼政策,這是因為當年中國正處於高速發展、GDP快速增長階段,需要電力快速提升以配合經濟發展。

目前十三五規劃則強調能源結構調整、清潔取暖、綠色低碳,講究綠水青山,對電力的需求有所減緩,對於綠色低品位能源需求隨之增加。在這個時間點上,地熱便能發揮到應有的作用。

所以現階段,地熱能還沒有獲得國家補貼。劉金俠指出:“由於有關地熱管理辦法沒有出臺,盲目推出補貼政策,很可能引發濫採亂伐、地下水破壞等環境問題,到時候再補救就很難了。”據悉,國家能源局已牽頭制定地熱管理辦法。

在沒有補貼的情況下,中石化新星公司在雄縣地區紮根9年,對於是否盈利,

劉金俠對記者坦言,盈利與否和地下資源有關,資源好、易回灌讓企業大大節約成本,目前雄縣已實現精細化管理,盈利是有的,但不多,可以說是“微利”。畢竟目前地熱供熱價格與煤炭持平,雄縣是16元/平方米,容城是22元/平方米。

在被問及雄安人對於地熱供暖的態度,劉金俠稱,在縣城裡,由於地熱資源良好,用戶的室內溫度有所保障,再加上供熱價格與煤炭一樣,所以無論從環境和收費來說,用戶都很滿意。

在周邊農村,2016年做了“煤改地熱”的嘗試。與“煤改氣”“煤改電”同樣面臨著建築保溫差的難題,以前一口井可以供15萬平方米,到農村只能供5萬平方米,前期成本就高了。不過目前已在雄安新區周邊農村打取地熱井38口,供熱能力達98萬平方米。

“雄縣模式”可複製推廣

在2018國際清潔取暖峰會暨工程應用展上,與會專家學者就北方清潔取暖展開廣泛討論,有城市代表建議合理推進“煤改氣”,也有人建議熱電鍋爐清潔化更為重要,但幾乎所有專家都在強調“因地制宜”。

劉金俠也稱,地熱也不是包打天下,只是說在有些地區能夠做一些貢獻。千萬不要誇大這種能源,因為地熱仍替代不了大的能源,只是一種良好補充。雄安新區地熱資源豐富,但不能說全部使用地熱,也不現實。“我個人認為在建築密度大的主城區貢獻量為30%至40%,對於特色鎮、特色村,地熱用量可以提升。目前該地區水溫仍達不到發電的程度,但能在供暖上發揮優勢。”

目前,“雄縣模式”已樹立全國行業標杆:聯手中石化實現地熱供暖全覆蓋,打造首個地熱替代燃煤鍋爐的“無煙城”,該模式將推向全國。

據估計,中國擁有全球約六分之一的地熱資源,地熱能發展潛力巨大。其中,以青藏高原為核心,北至新疆喀什,南到滇西、川西,蘊藏著極為豐富的高溫地熱。東部也有豐富的中低溫地熱資源,主要集中在松遼盆地、渤海灣盆地、江漢盆地等處,冬可供採暖,夏可供製冷。

劉金俠指出,“雄縣模式”已經在山東、河南、山西得到推廣,未來還將在更多地方嘗試。“需要指出的是,‘雄縣模式’推廣重在內涵,即技術先進、採灌均衡,不破壞資源、統一規劃、中央監控。只有這樣,才能真正走出一條經驗可複製、技術可推廣的綠色之路。”

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