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中深层地热能开发利用的建议

核心提示: 目前,西咸新区沣西新城所采用的中深层地热能无干扰清洁供热技术,节能减排效果显著,为加快推进我省大气污染防治提供了参考价值,值得大力推广。

全面加强生态环境保护、坚决打好污染防治攻坚战是以习近平总书记为核心的党中央着眼于党和国家发展全局作出的重大战略部署。打好污染防治攻坚战必须全面推进绿色发展方式与生活方式。习近平总书记在党的十九大报告中明确指出,要推进绿色发展,构建市场导向的绿色技术创新体系,壮大节能环保产业、清洁生产产业和清洁能源产业,推进能源生产革命,构建低碳、高效的能源体系。我省关中地区大气污染防治工作形势严峻,据估算,该地区年污染排放量为环境容量的2.2倍,而在冬季,这一数值高达4倍;同时,该地区地热梯队相对较高,热源供给较好,尤其适合中深层地热能资源的开发利用。目前,西咸新区沣西新城所采用的中深层地热能无干扰清洁供热技术,节能减排效果显著,为加快推进我省大气污染防治提供了参考价值,值得大力推广。

一、关中地区中深层地热能资源开发利用现状

我省关中地区中深层地热资源储量巨大,属中低温地热资源,热储层内可利用的热量为8.07×1021焦,相当于标准煤2760亿吨,年开采量10548万立方米。开发之初,我省中深层地热资源主要被用于温泉或沐浴疗养,后来被用于种植和养殖,近年来,逐渐被规模化应用于冬季供暖,主要供暖城市为西安咸阳渭南等地,总供热面积为2200万平方米。目前,我省中深层地热能无干扰供热已实施约900万平方米。其中,西咸新区沣西新城中深层地热能无干扰供热面积为650万平方米,居全省第一。

二、中深层地热能无干扰清洁供热技术性能优良

中深层地热能无干扰清洁供热技术是通过钻机向地下2000-3000m深处的地层钻孔,在钻孔中安装封闭的金属套管换热器,不需要提取地下水,通过换热器内介质的循环流动,将地下深处的热能导出,并通过热泵机组等专业设备向建筑物供热。整个过程无废气、废液、废渣等任何排放。较之于传统的供热方式,该技术具有五大显著性特点:

一是分布式。地热能资源分布广泛,利用这项技术可以在建筑周围就近钻孔、在地下室就地建设机房,灵活满足采暖需求,用分布式系统实现供需精准匹配。以沣西新城同德佳苑小区为例,4孔直径20厘米的取热井,一间80平方米的换热站就能满足小区21栋楼、1080户居民的整个冬季供热需求。

二是无干扰。中深层地热能无干扰清洁供热技术相比传统浅层地热能热泵技术,节能、无污染、不受地面气候影响。这项技术利用密闭换热器内循环流动的介质带出地下热能,对地下2000-3000m、温度70℃至120℃的中深层地热能实现了“取热不取水”的无干扰换热,避免了地下水采空、尾水热污染或高压回灌的难题,是一种更加优质的地热能利用技术。

三是供能稳。经过对已投运项目连续3年的监测,地热能供暖完全可以保证冬季室内温度稳定达到20摄氏度到23摄氏度,供暖效果稳定可靠。目前该技术已被沣西新城用于万科地产、新城控股和紫薇地产等多个项目,涉及安居工程、商品住宅、商业综合体、办公写字楼、医院和学校等。

四是零排放。无干扰地热供热技术替代燃煤、燃气供热,实现了二氧化碳的“零排放”。2015年,沣西新城在同德佳苑、钓鱼台安置小区等项目上,探索利用中深层地热能无干扰清洁技术供热。经过几年的运行,经检测,以一个采暖季(4个月)为例,与传统供热相比,中深层地热能无干扰清洁供热应用可代替标准煤3.2万吨,减少排放CO2约8.6万吨,减少排放SO2约272吨,减少排放氮氧化物约500吨,减少排放粉尘约310吨。

五是能效高。这项技术利用了免费的地热,又结合了高效的热泵技术,同时由于不用铺设室外管网,减少了输送能耗和管网损失,全系统能效比可达4.0以上,相比传统浅层地源热泵技术节能30%以上,一个2500米深的换热孔就可以满足1.5-1.8万平方米建筑供热需求。2015年,沣西新城建成了全国首个中深层地热能无干扰清洁供热PPP项目,为12.5万平方米建筑清洁供暖,目前已经稳定运行四个采暖季,有力地证明了这项技术的可行性和可靠性。

三、中深层地热能无干扰清洁供热技术推广应用的瓶颈

(一)前期投入较高,运营资金压力大。由于各种供热方式执行相同的市政供热价格,而无干扰地热供热前期投资(280元/㎡)较之于燃煤(180元/㎡)、燃气(120元/㎡)集中供热前期投资高,因此,较大的前期投资成为技术推广的重要制约。加之,中深层地热能采暖项目建成后,全部入住和满负荷供暖需要经过较长时间,导致成本回收期变相延长,使得供热企业资金压力进一步加大。

(二)虽有政策护航,但并未有效落实。目前,国家已经颁布了诸多有关电能替代的政策文件,鼓励实施电能替代,提高资源利用率。但在具体实施时,虽然中深层地热供热系统的用电负荷低于居民夏季空调用电负荷,但供热系统用电仍被国家电网要求接入居民小区的专用变压器,不得接入公用变压器,使得中深层地热供热系统建设投资进一步增大,无法享受国家和省上给予的优惠电价政策。

(三)技术攻关和系统整合能力不强。中深层地热能无干扰清洁供热系统的建设是一项集钻井工程、暖通工程和机电设备安装工程等于一体的多学科系统性工程,钻井工程采用的石油钻井工艺已经相当成熟,套管采用J55特种钢材制造,在拥有地质勘察资料的基础上,中石化、陕西延长等多家企业的钻井公司均可实施。在热泵配备上,有约克、特灵等专业化公司。但在业务整合、集成应用和推广实施上需要一家掌握技术核心、系统集成能力强、业务综合水平高的企业来完成。

(四)地热能产业整体发育不完全。目前,就全省范围而言,中深层地热无干扰清洁供热覆盖面积非常有限。一方面,广大市民对中深层地热能供热的社会认知度整体较低,作为市政供热基础配套设施,业主们在供热方式的选择上较为保守,对新模式、新技术的应用较为谨慎。另一方面,目前掌握中深层地热能核心技术的企业相对较少,国内中深层地热无干扰供热产业体系尚未形成,高温热泵等核心设备无法量产,导致项目大规模推广应用严重受阻。

四、加快关中地区中深层地热能无干扰清洁供热技术推广应用的建议

(一)强化组织领导,加强沟通协调。由发改委牵头,国土、住建、环保、质监等部门各司其职、协同配合,做好中深层地热能资源开发和产业建设运营等方面的分析总结,加快组织编制我省关中地区中深层地热能资源专项发展规划。组织和引导能源企业和科研院所积极开展中深层地热钻井、无干扰换热及单井取热等关键技术的联合攻关。建立“资源勘查、技术研发、项目规划、开发利用、环境监测”等环节紧密衔接的完整信息链,及时梳理中深层地热能开发利用及监督管理中的重点与难点,加强沟通反馈,研究解决方案。

(二)加快市场培育,促进产业发展。以关中地区城镇新建住宅和公共建筑为重点,将中深层地热能无干扰清洁供热技术利用纳入城镇新建基础设施工程技术方案,使中深层地热能资源的无干扰开发利用与城乡建设规划有机结合。提高社会资本参与中深层地热能资源无干扰开发利用的政策执行力,并挑选经济实力强、技术含量高、社会责任强的大型国有控股能源企业作为政府地热开发利用的主要合作伙伴,推进西咸新区对沣西能源公司增资扩股。简化行政审批流程,开辟企业绿色通道,大力发展从事与中深层地热能产业相关的技术支持、法律咨询、融资贷款及广告宣传的配套服务企业。

(三)完善政策支持,强化保障措施。用好中央环境保护大气污染防治专项资金和中央财政支持北方地区清洁取暖试点城市专项资金,着重加大对试点地区示范项目及增量成本较大项目的财政支持力度。在国家既有扶持政策的基础上,加大对关中地区中深层地热能无干扰清洁供热企业的减税降费力度,制定更具吸引力的税收优惠政策。严格落实优惠电价政策,统筹试点地区电网与市政电力通道,允许中深层地热能无干扰清洁供热系统接入公用变压器,在项目规划设计阶段就将供热系统用电负荷纳入公用变压器设计范围。

(四)加强社会宣传,引导绿色消费。加大对“生态文明建设”与“绿色发展理念”的社会宣传力度。从企业生产的角度,着重突出宣传中深层地热能无干扰清洁技术对于地区节能减霾、提升环境效益和社会效益的重要作用,营造全社会共同支持的良好氛围。对于企业,采用“政策宣讲”加“科普宣传”的方式,培养其“绿色发展”的主动性和自觉性;从居民生活的角度,着重宣传中深层地热能等清洁能源对于改善空气质量、减少雾霾影响,提升健康指数、提高生活品质等方面的积极作用,引导其践行绿色低碳的生活方式,树立绿色消费理念,主动自愿使用。〔作者分别系中共陕西省委党校(陕西行政学院)高职教育教务处处长、教授;中共陕西省委党校(陕西行政学院)中国特色社会主义理论研究中心经济师;西咸新区沣西新城改革创新发展局副局长〕

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责任编辑:窦娣
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