地熱作為非化石能源的后起之秀,正在表現出強大的發(fā)展潛力。
2017年氣荒的出現為可再生能源供熱提供了施展身手的空間。在此形勢下,地熱受重視程度正在進(jìn)一步提升,北方地區清潔取暖規劃對地熱在北方地區清潔取暖中作用的發(fā)揮寄予厚望。地熱供熱在北方做成功了,南移也就有了底氣和資本。預計未來(lái)地熱供熱事業(yè)的發(fā)展將沿著(zhù)淺層深層并舉,南北結合,通過(guò)發(fā)揮示范工程領(lǐng)銜引導功能實(shí)現由點(diǎn)到面推進(jìn)的道路前行。
地調局的*新資源評價(jià)結果顯示:全國地熱資源年可開(kāi)采量折合標煤26億噸。其中中低溫水熱資源年可開(kāi)采量折合標煤18.65億噸,要分布在華北、蘇北、松遼、江漢等大中型盆地,每年可采資源量折合標煤18.28億噸。高溫水熱型資源主要分布在西藏自治區、云南、四川和臺灣省。
全國336個(gè)地級以上城市淺層地熱能資源每年可開(kāi)采量折合標煤7億噸,可用于建筑物供暖和制冷。336個(gè)地級以上城市80%以上的土地面積適宜利用淺層地熱能,可實(shí)現建筑物夏季制冷面積326億平方米,冬季供暖面積323億平方米。全國適宜開(kāi)發(fā)淺層地熱能的地區主要分布在中東部,包括北京、天津、等13個(gè)?。ㄊ校?。
此外,干熱巖開(kāi)發(fā)潛力巨大,我國干熱巖資源總量初步評估折合標煤達856萬(wàn)億噸。若按照國際通用規則,開(kāi)發(fā)利用其總量的2%,可利用規模亦達17萬(wàn)億噸標煤。
1地熱開(kāi)發(fā)利用規模不斷擴大
資源勘查取得進(jìn)展的同時(shí),我國地熱開(kāi)發(fā)利用力度也在逐年加大,地熱資源利用量連續多年位居全球之首。數據顯示,2014年我國地熱資源直接利用量達到48435GW,是美國地熱直接利用量的2倍多。在地熱直接利用構成中,用于供熱和制冷的地源熱泵利用方式占58%,水熱型地熱供暖占19%,溫泉洗浴占18%。2014年,我國水熱型地熱供暖比例首次超過(guò)溫泉洗浴,反映出我國地熱資源能源化利用步伐正在加快。
淺層地熱利用方面,截至2014年底全國淺層地熱能供暖制冷面積達3.92億平方米。地源熱泵機組總裝機容量達11.78GWt,開(kāi)發(fā)利用年增長(cháng)率遠高于世界上其他國家的增長(cháng)速度。目前全國除港、澳、臺地區外,31個(gè)省、自治區、直轄市均有開(kāi)發(fā)淺層地熱能的地源熱泵系統工程項目在運營(yíng),應用淺層地熱能資源進(jìn)行供暖和制冷的地源熱泵項目在中國已經(jīng)超過(guò)7000個(gè),這些項目多集中在華北和東北地區,建筑物類(lèi)型主要集中在辦公樓、賓館、醫院、商場(chǎng)、學(xué)校和住宅等。近年來(lái)長(cháng)江及珠江流域附近城市地源熱泵特別是江水源熱泵發(fā)展迅速。
2“氣荒”導致地熱發(fā)展拐點(diǎn)出現
2017年冬季國內大力推進(jìn)“煤改氣”主導的清潔取暖工程之后,全國大面積出現了天然氣供應不足現象。煤改氣雖不是氣荒現象的**原因,但應該是主要原因之一。
我國從根本上解決天然氣供應短缺問(wèn)題面臨較大的挑戰。政府和業(yè)界已經(jīng)注意到了這個(gè)問(wèn)題。并采取了一些措施予以改進(jìn)。從目前的動(dòng)向看,“天然氣+可再生能源”供熱模式預計會(huì )在接下來(lái)的清潔取暖過(guò)程中予以推廣,可再生能源供熱的比重會(huì )逐漸增長(cháng)。
可再生能源供熱體系中,地熱是非常有競爭力的能源。地熱的優(yōu)勢表現在資源量大,分布廣泛,取之不盡用之不竭。相對于其他可再生能源受季節、氣候等因素制約的供應特點(diǎn),地熱*大的特點(diǎn)是供應穩定。從產(chǎn)業(yè)實(shí)踐方面看,無(wú)論是國際社會(huì )還是國內,無(wú)論是中深層還是淺層地熱供暖都有成功的應用和實(shí)踐案例。中國石化在河北雄縣創(chuàng )建的地熱供暖“雄縣模式”就以清潔、安全、環(huán)保為品牌聞名國內外。目前雄縣模式正在有計劃地向大中城市和農村推廣。
新近發(fā)布的《北方地區冬季清潔取暖規劃(2017-2021年)》以及《關(guān)于加快淺層地熱能開(kāi)發(fā)利用促進(jìn)北方采暖地區燃煤減量替代的通知》中明確指出地熱發(fā)展的三個(gè)重點(diǎn)。一是積極推進(jìn)水熱型(中深層)地熱供暖,在經(jīng)濟較發(fā)達、束較高的京津冀魯豫和生態(tài)環(huán)境。脆弱的青藏高原及毗鄰區,將地熱能供暖納入城鎮基礎設施建設范疇,集中規劃,統一開(kāi)發(fā)。到2021年供暖面積達5億平米。二是大力開(kāi)發(fā)淺層地熱能供暖,在京津冀魯豫的主要城市及中心城鎮等地區,優(yōu)先發(fā)展再生水源,積極發(fā)展地源,適度發(fā)展地表水源,鼓勵采用供暖、制冷、熱水聯(lián)供技術(shù),在替代民用散煤供熱(冷)方面發(fā)揮積極作用。到2021年供暖面積達5億平米。三是繼續做好工業(yè)余熱回收供暖,對具備工業(yè)余熱供熱的工業(yè)企業(yè),鼓勵其采用余熱余壓利用等技術(shù)進(jìn)行對外供暖。到2021年供暖面積達2億平米(不含電廠(chǎng)余熱)?!皻饣摹爆F象使得地熱跳躍式發(fā)展的拐點(diǎn)正在出現。
3地熱供熱發(fā)展路線(xiàn)圖設想
從地熱供熱技術(shù)路徑看,首先是地熱供熱應該走淺層地熱供熱與中深層供熱齊頭并進(jìn)道路。具體思路是有中深層資源的地區,在確?;毓鄺l件下應優(yōu)先開(kāi)發(fā)中深層資源,比如中國石化在河北雄縣的地熱資源開(kāi)發(fā)就做的非常成功,目前已在城區實(shí)現地熱供暖面積600多萬(wàn)平方米,實(shí)現地熱供暖零排放,零污染,取熱不取水。目前這種模式在雄縣周邊的農村地區也有一定的推廣和嘗試。中石化在雄縣地熱開(kāi)發(fā)取得成功之后計劃在“十三五”時(shí)期在全國再建20個(gè)無(wú)煙城。在中深層資源不具備的地區,可考慮大力推廣淺層地熱能開(kāi)發(fā)利用。淺層地熱能分布廣泛,不僅涵蓋土壤熱源,還包括地表水、城市污水、江河湖泊水源一級工業(yè)余熱等熱源,具有大面積推廣利用的資源基礎。過(guò)去一致認為淺層地熱開(kāi)發(fā)利用在我國的適宜區主要在中東部,但是近年國內一些企業(yè)先后在西藏、龍江等極寒地區也取得了淺層地熱能開(kāi)發(fā)突破,這些突破和進(jìn)展對今后極寒地區淺層地熱能開(kāi)發(fā)有重大的示范意義。
其次是地熱供熱在區域布局方面將表現出南北結合,由北向南推進(jìn)特點(diǎn)。目前的發(fā)展態(tài)勢是不僅北方地區冬季需要供暖,傳統的夏熱冬冷地區供暖呼聲也日益高漲。進(jìn)入本世紀以來(lái),方屢發(fā)雨雪冰凍天氣使得南方地區加強冬季供暖的呼聲日益高漲。目前在南方部分城市已經(jīng)開(kāi)始了地熱集中供暖。比如南京一些小區的冬季供熱就是依靠水源熱泵方式,水源是長(cháng)江水。地熱資源分布廣泛,特別是淺層地熱資源可以大面積利用。隨著(zhù)地熱在北方地區清潔取暖中的作用的發(fā)揮,地熱的供熱區域將不斷擴大,由北向南。
再次是發(fā)展地熱供熱應重視示范工程的**功能,這是技術(shù)路線(xiàn)。地熱供熱目前有蓬勃發(fā)展之勢,但發(fā)展規模畢竟較小,尚處于起步階段,因此應有意識的樹(shù)立一些示范工程并將其發(fā)展模式予以推廣,比如雄縣模式。從經(jīng)濟角度看,地熱開(kāi)發(fā)利用目前面臨的*大挑戰是初投資高,投資回收期長(cháng),但運行起來(lái)則具有運行成本低的優(yōu)勢。因此,發(fā)展地熱供熱需要從政策、技術(shù)創(chuàng )新、管理方面入手,結合地熱供熱的特點(diǎn),為其發(fā)展創(chuàng )造適宜的生存“土壤”。
4加快地熱供熱發(fā)展的保障措施
一是明晰地熱的能源屬性,消除多頭管理現象。
實(shí)踐中遇到的一個(gè)涉及管理體制和運行機制的突出問(wèn)題是水務(wù)管理部門(mén)和礦產(chǎn)資源管理部門(mén)關(guān)于地熱管理的職能交叉,這已影響地熱開(kāi)發(fā)進(jìn)程,如要求地熱開(kāi)發(fā)企業(yè)辦理采礦許可證和取水許可證就是之一。90年代國務(wù)院法制局《國務(wù)院法制局關(guān)于勘查、開(kāi)采礦泉水地下熱水行政管理適用法律有關(guān)問(wèn)題和復函》指出地熱具有水資源和礦產(chǎn)資源的雙重屬性,地熱開(kāi)發(fā)適用于《中華人民共和國礦產(chǎn)資源法》、《中華人民和國礦產(chǎn)資源法實(shí)施細則》和礦產(chǎn)資源補償費征收管理規定。但當年中編辦印發(fā)的《關(guān)于礦泉水地熱水管理職責分工問(wèn)題的通知》認定地熱具有水資源和礦產(chǎn)資源的雙重屬性,要求地熱開(kāi)發(fā)辦雙證(即取水許可證、采礦許可證)。政出多門(mén)導致地熱管理較為混亂,如今各地的管理也是千差萬(wàn)別,非常不利于地熱大發(fā)展。就發(fā)展趨勢看,地熱開(kāi)發(fā)應建立主管和協(xié)管機制,礦產(chǎn)資源管理部門(mén)主管,水務(wù)管理部門(mén)協(xié)管,取消多頭收費,減輕企業(yè)負擔。
二是加快全國地熱管理平臺建設和行業(yè)標準規范制定。
業(yè)界普遍呼吁建立全國地熱管理信息平臺,并希望借助該平臺掌握地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展*新動(dòng)態(tài)與需求。平臺的建設和運營(yíng)也可以為相關(guān)決策部門(mén)提供地熱產(chǎn)業(yè)宏觀(guān)調控、規劃制定和政策動(dòng)態(tài)調整*前沿的“窗口”信息。目前地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展規模較小,發(fā)展較為初級,無(wú)論是地熱供熱還是發(fā)電均缺乏規范的行業(yè)標準,需要加快制定??蓪⒁恍┏晒\行的項目視為地熱開(kāi)發(fā)利用的示范工程,通過(guò)總結其發(fā)展經(jīng)驗和規律,特別是技術(shù)和管理方面的亮點(diǎn),提取行業(yè)發(fā)展標準和規范制定的有效元素。
三是盡快形成國家與地方兩級規劃體系,加大地熱供熱政策扶持力度。
全國地熱十三五發(fā)展規劃已經(jīng)出臺,北京、河北也已經(jīng)率先出臺本省市的地熱發(fā)展的十三五規劃。建議各地在國家規劃的基礎上續出臺本地區地熱發(fā)展十三五規劃,明確發(fā)展目標和技術(shù)路線(xiàn),形成國家與地方兩級地熱發(fā)展規劃體系,并以國家和地方規劃為基礎出臺相關(guān)扶持政策。結合發(fā)展路線(xiàn)圖,近中期應重點(diǎn)研究制定地熱供熱扶持政策,鼓勵按照因地制宜原則發(fā)展地熱供熱,鼓勵中深層與淺層地熱供熱協(xié)同發(fā)展,鼓勵建立集地熱與天然氣、其他可再生能源于一體的多能互補的分布式能源供熱項目建設。
四是重視地熱供熱關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和應用。
地熱資源開(kāi)發(fā)利用技術(shù)是一門(mén)多學(xué)科的綜合技術(shù),技術(shù)難度較大。盡管在過(guò)去幾年的快速發(fā)展進(jìn)程中,國內地熱界在地熱開(kāi)發(fā)利用技術(shù)方面取得了一定程度進(jìn)展,但依然有不少技術(shù)難題需要攻克。當前地熱資源開(kāi)發(fā)利用無(wú)論是淺層、中深層還是干熱巖資源開(kāi)發(fā)利用均面臨重大技術(shù)挑戰。比如淺層資源供熱和制冷過(guò)程中遇到的熱平衡和冷堆積問(wèn)題,中深層資源的地熱水回灌問(wèn)題以及干熱巖開(kāi)發(fā)的靶區定位、人工壓裂以及微地震技術(shù)等。對這些影響地熱深度開(kāi)發(fā)利用的重大關(guān)鍵技術(shù),需要依據地熱發(fā)展目標制定相應的技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)圖,明確各個(gè)節點(diǎn)目標,開(kāi)展相關(guān)研究和生產(chǎn)時(shí)間并制定落實(shí)好保障措施。
五是加大地熱專(zhuān)業(yè)人才隊伍培養力度。
人才隊伍的形成是地熱發(fā)展的決定性因素。目前參與地熱產(chǎn)業(yè)的各類(lèi)經(jīng)濟主體中,除相關(guān)管理機構外,相關(guān)行業(yè)協(xié)會(huì )和科研機構也逐漸如2012年天津大學(xué)成立了中低溫熱能高效利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗室,部分高校還計劃開(kāi)設地熱專(zhuān)業(yè)研究生教育等。目前地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中暴露的很多問(wèn)題與人才的缺乏有很大關(guān)系,應該建立科學(xué)有效的地熱專(zhuān)業(yè)人才形成機制,借助科研院所、行業(yè)聯(lián)盟等機構的力量,加大對地熱專(zhuān)業(yè)的人才培養力度。