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地熱能是化石能源的重要補充
——地熱供暖“鄆城模式”帶來的思考
發表時間:2018-12-05 來源:中國礦業報社 本報記者:武海煒

又到一年供暖季,熱烘烘的屋子和漫天霧霾之間似乎有著天然的、不可調和的矛盾。據專家介紹,散煤燃燒是影響北方地區冬季大氣環境質量的重要因素。

為了讓老百姓既能溫暖過冬,又能看到藍天白云,政府做了很大努力。今年4月2日,習近平總書記在中央財經委員會第一次會議上強調,加大力度推進生態文明建設、解決生態環境問題,堅決打好污染防治攻堅戰,推動我國生態文明建設邁上新臺階;今年年中,國務院印發《打贏藍天保衛戰三年行動計劃》,明確了大氣污染防治工作的總體思路、基本目標、主要任務和保障措施,提出了打贏藍天保衛戰的時間表和路線圖。

“煤改氣”“煤改電”也已經不是新鮮詞,減煤大計任重道遠。但是,從京津冀劃定“禁煤區”、以電代煤、以氣代煤,再到大規模的“煤改氣”,我們看到的是天然氣價格瘋漲,“氣荒”時有發生……其中一波三折,各種困難此起彼伏。

在今年9月召開的山東儒商大會上,俄羅斯外籍院士、中國地質學會地熱專業委員會秘書長、中國地質調查局地熱資源調查研究中心副主任、全國地熱資源調查評價工程首席專家王貴玲提出:地熱資源清潔、安全、穩定、高效,在未來能源結構中將占據重要位置,并呼吁推廣“鄆城模式”,促進農村清潔供暖。

地熱能究竟在未來的能源供應中占據怎樣的地位?何謂“鄆城模式”?日前,由山東省自然資源廳指導,山東省地礦局主辦的地熱供暖“鄆城模式”示范應用座談會在鄆城召開,除王貴玲院士以外,包括中國工程院院士、中國礦業大學(北京)教授、博士生導師武強,俄羅斯外籍院士、中國地質調查局科技外事部主任朱立新,中國礦業聯合會地熱專業委員會常務副主任李繼江,北京市地熱協會秘書長石小林在內的業界專家,山東省地礦局、自然資源廳、發改委、住建廳、能源局等部門負責人,以及陸特能源等相關企業人士齊聚鄆城,共同研討如何科學開發地熱資源,助力建設美麗中國。

 

 

“好鋼”用在“刀刃”上

武強院士介紹說,從中國能源消費結構看,建筑能耗是占比第二大的能耗行業,其中用于采暖、制冷的能耗占到60%,這個能耗量是非常大的。

 

鄆城縣武安鎮地熱供暖模式,實現100%同層回灌,取熱不取水

 

尤其是北方的冬季取暖問題,一直以來都是一團籠罩不散的愁云。燃煤鍋爐被認為是冬天霧霾的罪魁禍首,煤炭等石化燃料在燃燒過程中會釋放二氧化硫、一氧化碳、煙塵、放射性飄塵、氮氧化物、二氧化碳等多種空氣污染物,對人體的健康及生態環境的平衡都有著嚴重的危害。據有關專家介紹,在大氣污染重災區京津冀地區,每年散煤消費量超過4000萬噸,占區域煤炭使用總量的10%,但對污染物排放量的貢獻超過50%。

“煤改氣”行動主要就是為了解決燃煤取暖的污染問題。2017年3月,《京津冀及周邊地區2017年大氣污染防治工作方案》發布以來,一攬子政策陸續落地,除了出臺《關于京津冀及周邊地區執行大氣污染物特別排放限值的公告》、中央財政支持北方地區冬季清潔取暖試點工作啟動、環保部督查持續推進之外,河北、山西、山東等地紛紛發布天然氣利用指導意見和供暖規劃。據有關專家測算,熱力供暖每噸每小時消耗天然氣80立方米左右,若全國供暖鍋爐改造一半,帶來的需求增長就超過50億立方米/年。而事實上,目前全國每年的天然氣供應量也只有2000億立方米左右,其中2/3都用于民用,工業用氣只有大約600億立方米。

隨著我國加快推動能源生產和消費革命,新型城鎮化進程不斷提速和煤改氣穩步推進等因素,天然氣消費量持續增長。有研究機構預測,2018年全國用氣量或達2600億立方米,天然氣占一次能源消費量的比重在7.5%左右。同時,進口氣大幅增長,天然氣對外依存度升至40%。

“毋庸置疑,相比煤炭而言,天然氣是清潔能源,但是我們也要看到國內天然氣供不應求,很大比例要靠進口的現實。”武強院士表示,“其實供暖、制冷這樣的用能需求對熱源要求并不高,屬于只需要50攝氏度左右水溫就能解決的低品位能源需求。這樣的能源需求,完全可以用低品位的能源來解決,不需要耗費高品位、高污染的化學性能源。”

他認為,應該加大對地熱的開發利用,彌補化石能源供應缺口。“好鋼”用在“刀刃”上,將化石能源這樣的高品位能源用在類似于發電這樣的高品位能源需求領域,發揮其更大的、更有效的作用。

 

要溫度更要清潔度

“跟其他發達國家相比,我國的人均能耗嚴重落后,連日本韓國的一半都不到。黨的十九大為未來發展繪制了宏偉藍圖,我們要實現社會主義現代化強國的夢想,就要提升老百姓的生活水平。”武強院士表示。

他認為,在能源短缺、環境壓力大的情況下,怎么保障老百姓基本的取暖需求和對藍天白云的渴求事關重大,這也是能源礦產界應該考慮的問題。地熱能無疑是平衡化石能源短缺、污染和人民對美好生活向往之間矛盾的一把利劍。

“地球本身就是個巨大的能量庫,深層地熱資源豐富,被寄予調整能源結構,實現綠色、清潔、低碳、可持續發展的厚望,但過去由于人們對地熱資源認知程度不夠、資金投入不足、綜合利用模式不夠成熟等原因,導致地熱資源開發利用程度低。”山東省地礦局魯南地質工程勘察院院長譚現峰介紹說。

“山東是我國東部地熱資源開發利用條件最好的地區之一,淺層地熱能利用規模在未來10年內將占據主導地位。”王貴玲判斷說,“山東主要城市近70%地區適合淺層地熱能開發,供暖面積潛力可達31.88億平方米。在山東省的主要地級城市中,有68.55%的地區適宜地埋管地源熱泵系統開發利用,46.22%的地區適宜地下水地源熱泵系統開發利用。”

根據王貴玲推斷,山東省主要城市淺層地熱能被利用后,若考慮土地利用系數,淺層地熱能年可利用總量折合標煤為6602萬噸,年減排放氮氧化物、二氧化硫、二氧化碳等5815萬噸。目前,山東省淺層地熱能年利用量折合標準煤40萬噸,地熱供暖建筑面積達到4000萬平方米。

地熱能開發已有很久的歷史,取暖、旅游等方面利用也比較廣泛,但山東省地礦局探索形成的“鄆城模式”,卻為農村供暖大規模推廣復制提供了很好的參考。山東鄆城縣作為“2+26”通道城市和山東省農村地區5個試點縣之一,山東省地礦局依據當地地熱資源開發利用優勢,實施地熱清潔能源供暖,建立可復制、可推廣的開發利用模式。

推陳出新的“鄆城模式”

既然地熱開發利用先例不少,地熱供暖也已經不是什么新鮮事了,那“鄆城模式”究竟有哪些創新之處呢?

山東省地礦局局長張忠明介紹說,“鄆城模式”的主要特點體現在兩個“新”上。首先是運作模式新。按照上級有關文件要求,該局探索推行了“政府引導、地勘跟進、企業投資、百姓受益、生態改善、鄉村振興”的新農村地熱供暖“鄆城模式”,開創了全省乃至全國新農村供暖新局面,可推廣可復制,具有非常典型的示范引領作用。

“政府引導”,即各級政府支持清潔能源供暖的指導意見和配套實施方案,對開展清潔能源供暖工作提供了重大利好。鄆城縣積極響應黨中央和省委、省政府的戰略部署,通過編制供暖規劃、制定優惠政策、升級改造電網、優化市場環境、給予獎補資金等一系列措施,大力引導和發展清潔能源供暖工作。

“地勘跟進”,即魯南院作為省內地勘工作的主力軍,掌握了大量的地質資料,擁有專業精干的人才隊伍和先進的技術裝備,充分發揮立足公益的地質服務職能,主動對接政府,融入地方發展,通過跟進地質服務,提供可靠和充足的清潔能源保障,助推鄉村振興和新舊動能轉換工程。

“企業投資”,即充分發揮市場在資源配置中的作用,吸引社會資本參與,拓寬融資渠道,促進投資主體多元化,引進社會責任感強、實力雄厚、技術領先的央企和民企參與合作,利用靈活的投融資模式,進行項目市場化運作。優勢互補,能夠確保地熱資源開發的科學性、經濟性和可持續性。

“百姓受益”,即地熱供暖是廣大北方地區人民群眾溫暖過冬、減少霧霾天氣的迫切需求,同時也大大減少了因燃煤取暖和電代煤、氣代煤造成的安全事故隱患、成本過高、氣源不足等問題。以100平方米的住房為例,往年靠燒炭取暖至少要兩噸煤,費用在4000元左右,采用地熱供暖后,僅需1900多元就可以了,大大減輕了百姓生活負擔。

“生態改善”,即按10萬平方米的供暖面積計算,開發利用地熱資源年替代標準煤1700噸,年減排二氧化碳4200噸、二氧化硫30噸、氮氧化物10噸、懸浮質粉塵14噸,節能減排效益突出,生態改善作用明顯。

“鄉村振興”,即實施地熱清潔能源供暖,不僅能夠解決百姓冬季取暖問題,還可以利用地熱資源發展生態農業和旅游康養,引進溫室種植、水產養殖等產業,建立多元功能為一體的地熱能產業體系,帶動當地經濟發展,打造鄉村振興“齊魯樣板”。

二是開發利用技術新。以山東省地熱清潔能源勘查開發工程研究中心為技術支撐,通過地熱高效梯級利用、尾水回灌技術研究、監測系統建設等方面,建設魯西南獨具特色的地熱資源開發利用示范工程。

高效梯級利用示范,主要通過板換和熱泵技術,將地熱流體逐級提取熱量,分別供應不同的建筑系統和種植養殖基地,實現地熱資源高效利用,提高綜合效益;尾水回灌技術,地熱流體通過板換器換熱,換熱后的尾水進行除砂、除鐵處理,防止堵塞濾水管網和滲流裂隙通道。利用巖溶熱儲裂隙發育的優勢,實現取熱不取水,完全回灌,有利于解決地熱尾水外排的問題,改變地熱水水位、水溫逐年下降的現狀;建立地熱監測系統,對地熱井水位、水溫、輸水管線、用戶供暖效果進行監測分析,動態調節系統運行參數,使供暖系統的運行更加合理、經濟、穩定,達到節約能源、提高經濟效益的目的。

地熱供暖實現“三贏”

11月末,天氣漸冷,北方各地已經進入了供暖季。記者前往鄆城縣武安鎮新農村地熱供暖示范項目供暖小區實地查看地熱供暖效果。

在地熱供暖小區居民家中,男主人穿著短袖招呼客人,客廳溫度計顯示室溫達到22攝氏度,老人小孩普遍反映供暖效果不錯,整個冬天都熱乎乎的,天再冷家里都很舒服。

記者了解到,位于鄆城縣武安鎮的地熱供暖項目共施工兩眼地熱井,孔深分別為936米和980米,取水層位為奧陶系巖溶熱儲,這是在菏澤地熱地質條件最不利地段打出了水量、水溫均較優良的地熱井,單井出水量大于100立方米/時,水溫40攝氏度~42攝氏度。項目采用“一抽一灌”的方式開發利用地熱資源,利用板換提取熱量,尾水全部回灌,實現了取熱不取水,無污染、零排放。

該項目地熱井可供暖面積約10萬平方米,覆蓋了武安鎮3個社區共800戶居民。目前,實際供暖面積達到5萬平方米,共400余戶。經過了2017年供暖季的運行,室內供暖溫度普遍達到18攝氏度~22攝氏度,回灌井水位埋深穩定在25米,達到了預期要求。

武安鎮的地熱供暖項目真正實現了經濟效益、環境效益和社會效益的“三贏”。首先是經濟效益可觀,項目收取供暖費為19元/平方米,較城區集中供熱價格每平方米低2元,去年運營一個供暖季后,實際產生利潤約35萬元,節約環境治理費用20萬元/年。據相關負責人介紹,該項目預計6年左右可以收回投資。其次是環境效益值得期待。如果按供暖面積5萬平方米計算,運行后節煤量相當于標準煤884噸/年,減排二氧化碳2100噸/年。另外,該項目具有非常重要的社會效益。鄆城武安鎮新農村地熱清潔供暖開創了山東省乃至全國新農村供暖新局面,將會與城市集中供暖的“雄安模式”互為補充,形成“政府引導、地勘跟進、企業投資、百姓受益、生態改善、鄉村振興”的農村地熱供暖“鄆城模式”。

除了武安鎮以外,鄆城縣隨官屯鎮文昌苑社區及唐塔街道羅莊社區的地熱供暖設施即將建成投入使用。文昌苑社區距離鄆城城區約22千米,屬城市熱力管網無法覆蓋的地區,社區建有二層農居、高層住宅和學校,總建筑面積約10萬平方米,共829戶5000余居民;唐塔街道羅莊社區位于鄆城縣唐塔街道羅莊社區,共500余戶2000多居民,供暖面積約7萬平方米,主要為多層住宅。2017年,政府取締分散式燃煤鍋爐供暖后,羅莊社區因無熱源,對居民生活造成嚴重的影響。

對于像鄆城武安鎮、隨官屯鎮這樣的北方農村來說,實現清潔取暖已成為廣大農民對美好生活的重要夙求。確保北方地區群眾安全取暖過冬是認真貫徹落實黨中央、國務院打好污染防治攻堅戰、打贏藍天保衛戰,服務鄉村振興戰略,推進新舊動能轉換重大工程的重要舉措。“鄆城模式”的出現,隱約中傳遞出一個信號——地熱能將成為化石能源重要的補充,為實現人民對美好生活和藍天白云的向往,起到至關重要的保障作用。□


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