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雄安“地热”:低品位能源派上大用场

在北方冬季大量燃煤,导致空气欠佳的时候,还是“名不经传”的河北小县城——雄县,早在2009年就开始利用“地热”清洁供暖。

 

经过9年的建设,雄县已建成供暖能力460万平米,城区基本实现地热集中供热全覆盖,二氧化碳、二氧化硫、粉尘排放量均降至“零”,成为我国第一个“无烟城”。

 

新区确立已来,雄安一直保持着“神秘”。8月25日至27日在雄安召开的2018国际清洁取暖峰会暨工程应用展上,大多专家对雄安能源规划内容也是“点到为止”。无所不能(ID:caixinenergy)记者此次走进雄安,为您一探新区地热发展图景。

 

 

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 取热不取水,良性可持续循环  

 

在位于雄县市区鑫城居民区地下的一处换热站,无所不能(ID:caixinenergy)记者看到,在换热站内部,粗细不一的管道盘根错节,均由银色保温管包裹,电脑监控遍布全站,各项数据直接上传“地热调控指挥中心”。据换热站负责人介绍,该换热站可为方圆50万平方米的用户供暖。

 

像这样的换热站,雄安地区还有100多座。雄县已形成一套完善的地热资源开发利用可持续发展体系,包括地热资源勘探、评价、钻井成井、尾水回灌、梯级利用等技术。

 

该体系的核心便是“取热不取水”——真正做到取热后100%回灌地下水。是将开采上来的地下水,通过换热器“取走”热量,之后再回灌到地下同一水层,以保持地下水位的平稳。这一过程被称为“同层回灌”。为提高地热井的使用效率,还陆续开发出“两采一灌”和“五采三灌”的地热井群模式。

 

而“取走”热量,采用的也是“取热不取水”的间接换热法。自来水循环系统将“热”从换热器上取走,经由管网送到千家万户,温度降低后,回到换热站重新取热,如此循环往复,达到“取热不取水”的效果。

 

在中石化新星公司副总地质师兼雄安项目管理部总经理刘金侠看来,将热水抽取上来直接供暖的传统方法,引发了腐蚀、环保、水位下降等问题。新技术则是把水抽上来,热交换完后,把降了温的水,灌回同层,再重新形成地热水。这种“以灌定采”的利用方式,不仅要考虑同等水量回灌,还要考虑热恢复能力,所以并不是采得越少就越好,而是保持水量平衡。

 

“回灌其实更是一个成本问题,而不是技术问题。如果加压,肯定能将水回灌下去,但成本也会随之增高。幸好雄安地区地热资源良好,且易回灌,这无形当中减轻了企业成本负担。”刘金侠补充说。

1988年出版的《华北地热》一书中记载了雄县牛驼镇地热田的热储优势——埋藏浅、水温高、储量大、水质好,被视为国内公认最好的一块中深层地热田。

 

结合后续开采情况,中国地质调查局又增加了易回灌的特点。

 

中国雄安官网数据显示,雄县境内地热水储量达821.78亿立方米,相当于66.3亿吨标准煤,且埋藏较浅,在500至1200米之间,便于开发利用。雄县是地热开发利用程度最好的地区,安新和容城潜力巨大。

 

上世纪90年代,走在雄县的大街小巷,“温泉洗浴”比比皆是,经常有人私自打井开澡堂。当地学校、医院也纷纷打井取暖。

 

2000年前后,随着房地产开发,雄县地热资源呈现粗放式发展。全县各小区纷纷私自打井取暖。彼时,地热水使用后,直接排到地表,有时外溢结冰,造成了交通隐患。更糟的是,雄县地下水位还以每年10米的速度急剧下降。

 

这种无序发展直到2006年才有所好转。雄县政府国土资源局从国家开发银行贷款1000余万元,成立了专门开发地热资源的公司。同时规定,县城规划区域内,不再允许新增私人地热井。

 

良性发展的转折点出现在2009年。经雄县政府与专家多轮商议,最后明确集中解决两个问题:引入回灌技术、寻找充足资金。而就在当年,随着县政府与中石化新星石油有限责任公司签订了《地热开发合作协议》,上述问题得以解决。

 

2017年,地热能被纳入了国家十三五规划。从中央到地方相继推出相关政策法规。当年,国家发改委、国家能源局和国土资源部联合发布《地热能开发利用“十三五”规划》:到2020年,河北计划新增“浅层地热能供暖/制冷面积”7000万平方米,新增“水热型地热能供暖面积”1.1亿平方米。

 

随着设立雄安新区消息的公布,“地热能”成为新区第一个得到确认的具体投资领域。在今年8月发布的《中国地热能发展报告(2018)》白皮书中,提出先行先试培育地热能高质量发展示范区,包括建立雄安新区地热能区域性高效开发利用示范区。

 

截至目前,雄安新区签约供暖面积已达738万平米,建成供热能力602万平米,建设地热站51座,地热井123口,铺设供热管网450公里。雄县实现了461万平方米,容城实现141万平方米。

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 低品位能源发展,亟需管理办法  

“在雄县,拿下地热开发权需要层层审批,国土要管,水利要管,环保要管,同时还牵扯矿权,地热矿权很多地区是一井一矿权,像雄县就可以一小范围的10口井一个矿权。在开发初期,各部门的关系还没有捋顺,走了些弯路。”刘金侠告诉记者。

 

雄安新区设立后,雄县对于地热开采更加重视。对此,刘金侠认为,首先要做的一件事就是规范管理。农村地区管理混乱、私自打井、乱采乱伐现象严重,雄安新区成立后,首先要摸底,合法的有多少,无证的有多少。这将为制定地热管理办法奠定基础。“先停下来,捋顺了,规范了,再启动。”

 

据悉,国家地热局已牵头对雄安新区地热进行勘查,企业也参与其中。刘金侠透露:“中石化新星也参与到了雄安新区能源规划方案的讨论当中,这个方案已经基本成型,但涉及保密,很多内容不便透露。相信规划很快就能出台,最早在今年九、十月份。”

 

被问及为什么“相比风能、太阳能,地热能发展没有那么快”,刘金侠解释称,国家十一五、十二五规划都出台了相应的风能、太阳能管理办法和补贴政策,这是因为当年中国正处于高速发展、GDP快速增长阶段,需要电力快速提升以配合经济发展。

 

目前十三五规划则强调能源结构调整、清洁取暖、绿色低碳,讲究绿水青山,对电力的需求有所减缓,对于绿色低品位能源需求随之增加。在这个时间点上,地热便能发挥到应有的作用。

 

所以现阶段,地热能还没有获得国家补贴。刘金侠指出:“由于有关地热管理办法没有出台,盲目推出补贴政策,很可能引发滥采乱伐、地下水破坏等环境问题,到时候再补救就很难了。”据悉,国家能源局已牵头制定地热管理办法。

 

在没有补贴的情况下,中石化新星公司在雄县地区扎根9年,对于是否盈利,

刘金侠对记者坦言,盈利与否和地下资源有关,资源好、易回灌让企业大大节约成本,目前雄县已实现精细化管理,盈利是有的,但不多,可以说是“微利”。毕竟目前地热供热价格与煤炭持平,雄县是16元/平方米,容城是22元/平方米。

 

在被问及雄安人对于地热供暖的态度,刘金侠称,在县城里,由于地热资源良好,用户的室内温度有所保障,再加上供热价格与煤炭一样,所以无论从环境和收费来说,用户都很满意。

 

在周边农村,2016年做了“煤改地热”的尝试。与“煤改气”“煤改电”同样面临着建筑保温差的难题,以前一口井可以供15万平方米,到农村只能供5万平方米,前期成本就高了。不过目前已在雄安新区周边农村打取地热井38口,供热能力达98万平方米。

 

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 “雄县模式”可复制推广  

在2018国际清洁取暖峰会暨工程应用展上,与会专家学者就北方清洁取暖展开广泛讨论,有城市代表建议合理推进“煤改气”,也有人建议热电锅炉清洁化更为重要,但几乎所有专家都在强调“因地制宜”。

 

刘金侠也称,地热也不是包打天下,只是说在有些地区能够做一些贡献。千万不要夸大这种能源,因为地热仍替代不了大的能源,只是一种良好补充。雄安新区地热资源丰富,但不能说全部使用地热,也不现实。“我个人认为在建筑密度大的主城区贡献量为30%至40%,对于特色镇、特色村,地热用量可以提升。目前该地区水温仍达不到发电的程度,但能在供暖上发挥优势。”

 

目前,“雄县模式”已树立全国行业标杆:联手中石化实现地热供暖全覆盖,打造首个地热替代燃煤锅炉的“无烟城”,该模式将推向全国。

 

据估计,中国拥有全球约六分之一的地热资源,地热能发展潜力巨大。其中,以青藏高原为核心,北至新疆喀什,南到滇西、川西,蕴藏着极为丰富的高温地热。东部也有丰富的中低温地热资源,主要集中在松辽盆地、渤海湾盆地、江汉盆地等处,冬可供采暖,夏可供制冷。

 

刘金侠指出,“雄县模式”已经在山东、河南、山西得到推广,未来还将在更多地方尝试。“需要指出的是,‘雄县模式’推广重在内涵,即技术先进、采灌均衡,不破坏资源、统一规划、中央监控。只有这样,才能真正走出一条经验可复制、技术可推广的绿色之路。”

 

责编 | 张旭东



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