對天津市地熱資源科學開發利用的思考

■ 高鳳棟/展民曉

（天津市地質礦產勘查開發局，天津 300191）

“十八大”提出了生態文明建設放在突出地位，國務院對天津城市總體規劃的批復，要求天津建設成為國際港口城市、北方經濟中心和生態城市，對濱海新區的定位是逐步建設成為經濟繁榮、社會和諧、環境優美的宜居生態型新城區，都對生態環境、生態文明建設提出了重要要求，實質是對經濟發展方式，特別是資源能源利用方式轉變提出了重要要求。地熱能作為一種綠色環保、可再生的能源，可以很好地緩解天津的能源問題。因此，應及時、科學地對天津地區的地熱資源進行勘查開發和綜合利用，使之更好地為本地區的經濟發展服務。

1 天津市地熱資源開發利用現狀及問題

1.1 開發利用現狀

天津市地熱資源較豐富，具有分布面積廣、熱儲類型多的特點，各熱儲形成相對獨立的地下熱水系統。截至2008年，天津市共有地熱井300多眼，從目前的使用狀況來看，80%以上用于居民取暖、洗浴及生活用水，同時也包括如工業用水、種植養殖、礦泉水等。全市地熱開采井和回灌井共計290余眼，其中孔隙型熱儲層年開采量1100萬m3；巖溶裂隙型熱儲層年開采量1350萬m3；年總開采量2450萬m3，地熱水年回灌量462萬m3，約占總開采量的18.8%。

地熱資源的開發利用已顯現出相當的魅力和生命力，開發和利用好地熱資源，將對人類和社會發展產生不可低估的作用，對節能減排也有著深遠的意義。根據可再生能源中長期發展規劃目標“到2010年，地熱能年利用量達到400萬噸標準煤，到2020年，地熱能年利用量達到1200萬噸標準煤?！碧旖蚴杏心芰?、有條件達到全國先進水平。

1.2 存在的問題

(1)地熱資源利用率低，管理水平不高。地熱利用結構和方式單一，利用技術、工藝及配套設備陳舊，供熱井以供暖為例，以簡單的直接供熱為主要方式，其熱能利用率不足30%。地熱排放溫度過高，不僅直接導致地熱能利用率下降，還會形成新的環境污染。

(2)地熱開采布局不合理。地熱井主要集中在市區及近郊，使得這些地區水位下降較快，對地質環境造成一定的影響。

(3)地熱回灌量嚴重偏低，有待調整提高。

(4)地熱資源研究落后于開發。地熱研究基本上是一種靜態研究，對這些年開采利用的動態研究不足，對地熱開發利用的可持續性產生一定影響。

(5)地熱應用領域較窄。地熱發電尚未進行嘗試，地熱供暖的梯級利用還沒有全面推行。

但是隨著地熱資源開發的規模化、集中化，已經造成熱儲層壓力（水位）的迅速下降，因此急需掌握地熱資源的開采動態變化規律，并以此為基礎進行地熱資源開發利用規劃，優先在地熱行業上有所作為，使地熱開發實現科學管理、有序開發、合理利用，并實現地熱資源的可持續開發，使地熱資源成為促進生態宜居城市、助力“美麗天津建設”的關鍵。

2 加強地熱產業的戰略研究是當務之急

2.1 加強地熱產業的戰略研究有利于保證地熱資源的可持續利用

地熱資源的開發要堅持科學發展第一位的原則，以經濟效益為出發點，寓環境保護于經濟增長之中，依靠物質與能量梯級循環利用的資源配置模式，提高資源利用率和能量轉換率。天津市對全市的地熱資源做了較為詳細的規劃，提出了地熱資源利用的分區概念，包括限制開采區、控制開采區和鼓勵開采區。

一是限制開采區，由于該區域地熱開采已超采或達到飽和，熱儲壓力下降快，因此需要嚴格地控制開采，增加回灌，對現有地熱開采利用系統進行改建。二是控制開采區，在該區域內有一定的資源儲量，部分地段尚有一定潛力，地熱開采已初具規模，熱儲壓力下降速率中等，開采布局有待調整。保證本區內采灌平衡，即新增開采量應小于該區域內增加的回灌量，也應采用梯級、綜合、高效利用新技術，提高資源利用率。地熱供熱項目采用回灌開發模式。三是鼓勵開采區，本區域開發程度低，開采規模小，年水位下降速率小，是資源潛能較大的地區?？紤]到熱儲層對開采強度反應的滯后現象，應遵循穩步推開原則，使地熱井布局科學合理。同時也在提高該地區建設規劃程度，形成科學規范開發利用，實行項目高起點，優先考慮建設規劃程度高、集約化技術水平高、綜合效益高的項目，限制或禁止單一分散式開發模式。

2.2 加強地熱產業的戰略研究有利于優化地熱產業結構

利用地熱資源，應實現合理開發與節約使用相結合。要堅持“科學合理開發、開發保護并重”的原則，通過調整產業結構，控制能耗高的利用方式，有步驟地淘汰落后的、耗能高的設備，使設備和系統向節約型方向發展。以供熱為例加強能源的管理工作，對各種能源的分配計劃要嚴格控制，實行總量控制；依靠科學技術，在開發能源的同時，建立起資源保護系統，強化回灌開發的管理措施；采用先進技術，實現梯級綜合利用，提高資源利用率；改進工藝技術，優化系統參數；合理使用新材料，物盡其用；加強管理，杜絕浪費現象。

應引導地熱產業可持續發展，轉變地熱開發雜亂無序、地熱井遍地開花的狀態，使其能形成經濟效益和地質環境保護雙贏的局面，在地熱利用中受益。要深入研究，尋找在綜合利用方面的切入點。

2.3 加強地熱產業的戰略研究是地礦局自身經濟發展戰略的需要

天津地礦局在地熱勘查方面和開鑿地熱井方面已成熟，一方面加強地熱產業的戰略研究可以繼續保證其在地熱科研方面的優勢，加強地熱資源勘查和開發，正確引導地熱利用；另一方面也是布局整個地熱產業的有利時機，應和政府相互配合，在地熱整體規劃的指導下，快速切入地熱產業，形成特色產業鏈。目前天津市國土資源和房屋管理局在分析全區資源量、熱儲特征和開發現狀以及熱儲壓力動態特征基礎上，提出總量控制和利用方式控制的措施：短期（至2010年）開采總量控制在3300萬m3/年，其中孔隙型熱儲開采量1700萬m3/年，基巖巖溶裂隙型熱儲開采量1600萬m3/年；利用方式控制：孔隙型熱儲為開發生活熱水、洗浴，小規模供熱；基巖熱儲以供熱為主。

3 地熱產業發展的基本思路和方向

3.1 地熱勘查開發和研究

地熱勘查開發和研究是整個地熱產業的頂端，對地熱資源的勘查、開發、監測和保護，起著決定性的作用，這一部分也是政府關注的焦點，肩負著地熱資源利用戰略的重任。地熱勘查開發和研究要堅持宏觀調控，協調統一，既要充分發揮市場機制，加大宏觀調控力度，又要力求與其他規劃協調統一。以《天津市經濟和社會發展第十個五年計劃綱要》和《全國礦產資源規劃》為指導，緊密結合社會發展需求，以市場為導向，重點加強市場需求大的地熱資源勘查評價工作，確保本區規劃與全國性規劃銜接，與《天津市城市總體規劃》、近期建設規劃保持統一，為天津經濟發展保駕護航。

同時促進和培養商業性地熱市場的建設，提高地熱勘查工作在城市化進程、環境保護等方面的作用。在已有勘查和開發工作的基礎上，積極提出地熱開采與回灌布局的科學利用方案，努力實現開發與保護并舉，進行全區統籌規劃，以有效地保護生態環境、防治災害，保證地熱資源的可持續開發利用。

地熱勘查開發和研究堅持科技創新，提高勘查精度和水平。在地熱勘查工作中，要產、學、研相結合，促進新理論、新技術、新方法的應用。提高地熱地質研究精度，為合理開發地熱資源提供技術保障與依據。地熱綜合利用研究，包括深層地熱、淺層和地能轉換熱能等三個層次的研究。天津地礦局地熱院、地勘院和地調院均對地熱開發的不同層次進行了研究，應選擇形成產業和經濟效益的突破口，并逐步形成產業鏈條。

加快地熱能源利用新方法、新渠道研究與實施。世界上對地熱利用的方式多種多樣，地熱干燥除濕、地熱孵化、地熱發電及地熱裝備工藝等還存在空白，提升地熱利用效率和層次，保證地熱資源用好用足，這方面有較廣闊的研究和發展空間。

3.2 規范地熱資源開發行為，推行地熱資源高效和集約化利用

天津市依靠豐富的地熱資源形成多層次的地熱利用產業，但也存在地熱產業利益體多元化，走地熱資源利用集約化、集團化發展的道路有較大的阻力。這是天津市在地熱資源利用方面面臨的新課題。

推行地熱資源高效和集約化利用，重點推行梯級利用和聯采聯灌。以地熱供暖建站為例，要加強梯級利用研究，推廣梯級利用技術，減少地熱開采量。對已有的地熱供熱站，重新調整布局，推行聯采聯灌，采灌結合，保證資源可持續利用，并實現規模效應，天津市地質礦產勘查開發局在這方面要提出建設性的意見和方案。同時通過優化地熱供熱站分布，實行地熱開采指標限制，推行梯級利用，通過示范性建站，填補在地熱利用方面的空白。

根據不同的開采區，要采取不同的策略，首先要建立高水平的供熱站點，起到示范效用。其次也可以考慮收購現有供熱站，進行改造升級，特別是通過政府，在限制開采量上采取回灌和梯級利用方式，減少相對開采量。地熱井密度大的地區要關停一部分地熱井，限制開采井數量。

政府應通過財政和稅收政策促進地熱資源高效和集約化利用。根據《可再生能源法》的要求，政府應設立可再生能源發展專項資金支持可再生能源發展，對地熱能的開發利用予以支持，對技術研發、設備制造等給予適當的優惠。

3.3 加快地熱產業內部整合，用熱單位重組優化

一是地熱產業內部整合。用熱單位重組優化。以資本為平臺，采取市場化運作，組建地熱開發利用集團性公司，對小而分散的供熱站、地熱開采井實行并購重組，推行聯采聯灌的高效節能模式。以技術和效益作為出發點，使一些供熱效益低、資源條件差、供熱成本高的企業自愿通過重組，實現供熱企業大型化、集約化。

二是用標準和制度規范已有地熱開發利用企業。在一定時期內實行有開采必須有回灌的強制性規定，不具備回灌條件，要補回灌井，或并入其他有條件的企業。政府也應出臺政策，禁止大規模直給直排式供熱，必須利用熱泵技術梯級模式和采取回灌開發模式，禁止尾水高溫排放等措施。

3.4 地熱資源的保護

當前地熱資源有水位下降過快、停采后恢復不足的現象，地熱資源的保護具有非常重要的意義。保護地熱資源的主要措施有減少開采、研究開采規律、調整開采布局、加大回灌和動態監測等措施，以保證地熱資源可持續利用。

對于現有資源開采企業，政府也要引導和規范，具備回灌井施工條件的必須補建回灌井，加大回灌量，緩解水位下降速率過快的情況。在地熱資源開采層位結構調整中，要適當調整各熱儲層的地熱資源開采比重。在地熱資源利用結構調整中，改變地熱單一的利用方式，特別是單一的地熱采暖利用方式，積極推廣梯級開發利用方式，減少地熱資源開采量。尤其是無法建成回灌系統的單井系統，地熱尾水要充分利用，提高尾水的重復利用率，將排放量減到最低。在開采布局上，要限制市區、塘沽中心城區、大港中心城區及武清中心城區的開采量，加大調控力度，通過調整回灌開采布局、利用熱泵技術等多種途徑，提高地熱利用率，減緩資源消耗速度，逐步改變目前開采層位、開采地區過于集中的現象。提高地熱動態監測水平，對動態監測網進行改造升級。

[1]國務院.國務院關于天津城市總體規劃的批復(國函[2006]62號)[Z].北京:國務院,2006.

[2]國土資源部.國土資源部批復《天津市地熱資源規劃(2011-2015年)》(國土資函[2012]216號)[Z].北京:國土資源部,2012.

[3]天津市人民政府.天津市人民政府印發天津市淺層地熱能資源開發利用試點工作方案(津政發[2010]13號)[Z].天津:天津市人民政府,2010.

[4]董建軍,李春華,王坤,等.天津市地熱資源開發利用規劃技術報告[R].天津:天津地熱勘查開發設計院,2004.

[5]蔡義漢.地熱直接利用[M].天津:天津大學出版社,2004:10.

[6]孫寶成,曾梅香,林黎,等.天津地熱對井回灌系統中的同位素示蹤技術[J].地質調查與研究,2005(3):187-192.