深層地熱能供暖分析評價

楊延斌

中石化綠源地熱能開發有限公司山東分公司

深層地熱能供暖分析評價

楊延斌

中石化綠源地熱能開發有限公司山東分公司

深層地熱能是指溫度高于25℃，集“熱、礦、水”為一體的自然資源。深層地熱能是一種潔凈、安全的可再生能源，具有較大熱流密度、流量、溫度等熱物性參數穩定等優點。深層地熱能是一種礦產資源，同時也是寶貴的旅游資源和水資源，具有極大的開發利用價值。

深層；地熱能；供暖；評價

1 地熱能的相關概念

隨著《地熱能開發利用“十三五”規劃》發布 “十三五”時期，在全國地熱資源開發利用現狀普查的基礎上，查明我國主要水熱型地熱區(田)及淺層地熱能、干熱巖開發區地質條件、熱儲特征、地熱資源的質量和數量，并對其開采技術經濟條件做出評價，為合理開發利用提供依據。支持有能力的企業積極參與地熱勘探評價，支持參與勘探評價的企業優先獲得地熱資源特許經營資格，將勘探評價數據統一納入國家數據管理平臺。《規劃》寫明，要積極推進水熱型地熱供暖。按照“集中式與分散式相結合”的方式推進水熱型地熱供暖，在“取熱不取水”的指導原則下，進行傳統供暖區域的清潔能源供暖替代，特別是在經濟較發達、環境約束較高的京津冀魯豫和生態環境脆弱的青藏高原及毗鄰區，將水熱型地熱能供暖納入城鎮基礎設施建設中，集中規劃，統一開發。

1.1 地熱能的類型

地熱能主要分為兩種類型，第一種就是溫度較高的地熱能，這主要為蒸汽形式，與地域因素有著密切的關系，此類地熱能是天然存在的，是一種熱力形式；另外一種屬于淺層地表熱能，主要以熱水、溫熱水以及溫水形式存在，會通過熔巖與地下水運動到地殼中，將熱力傳輸上來。高溫熔巖會加熱附近的地下水，直接利用這些熱源抽取其能量是非常有效的，淺層熱能基本上不會受到地域因素的影響，溫度穩定、范圍廣泛，開發技術也開始日趨成熟。

1.2 地熱能的特征分析

與風能、水能和太陽能不同，地熱能不會受到季節因素的影響，不需要進行蓄能，運行的穩定性高，從地熱能井出來的蒸汽以及高溫熱水能夠直接應用到生產中，研究顯示，地熱能在一年之中，有72%的時間都能夠使用，而水利發電只有43%，太陽能和風能只有14%、21%，與之相比，地熱能的利用率是最高的。而與燃油、燃煤、天然氣相比，地熱能發電產生的污染物顯著偏低，且相關的設備在建設完成后，維護工作量不大，使用壽命長，因此，受到了廣泛的關注。

2 項目的基本情況

某地區項目累計投資5億元，建成400萬平方米供暖能力，主要涉及周邊區域，同時取得了供熱特許經營資質。該地區項目共有地熱井24口，換熱站37座，管網長度34公里。目前正與該地區所轄的地熱資源富集區積極接觸。計劃將在該地區及其周邊投資2億元，供暖能力將達到600萬平方米。

3 技術方案

該地區項目的技術主要特點是結合熱泵技術，對地熱能進行梯級利用。某企業入駐該地區以來，依托該地區優質地熱資源，形成了一系列成熟的地熱開發利用技術，包括地熱資源勘查評價、地熱鉆井成井、多井集輸、地熱輸送保溫、地熱水換熱、智能監控、采灌結合、尾水凈化等。

3.1 采灌結合

該企業在該地區項目中通過換熱技術將換完熱的地熱尾水在密閉狀態下通過回灌管線回注到地下，做到了"取熱不取水"，實現地熱資源可持續利用；針對該地區砂巖回灌區域難的問題，該企業專門立項開展研究，經過噴砂射孔改造，采用自然回灌砂巖回灌區域，砂巖回灌區域由原來的30立方米/小時提高到80立方米/小時，若適當增加壓力，砂巖回灌區域效果將更加顯著。

3.2 間接換熱

該地區項目采用間接換熱技術，地熱水采灌系統和供暖循環系統獨立運行，有效解決了管網及末端腐蝕問題。同時該企業在該地區項目中針對傳統散熱器和新建地板輻射采暖不同的供熱品位需求，通過地熱梯級利用的技術方式，分級、分層次利用地熱能，采用熱泵技術提取地熱尾水熱量，降低回灌溫度，有效提高了地熱能利用效率。

3.3 尾水凈化與礦物提取

該企業針對該地區地熱資源礦化度高、回灌難的特點，開展了地熱尾水處理及綜合利用先導試驗，開發出高含硼地熱尾水凈化的技術路線，處理后的水質分別達到洗浴水、自來水及純凈水標準，同時從高含硼地熱水中提取出純度大于99%工業級硼酸及硼砂。該地區項目開創了一種經濟、環保的地熱資源高效開發模式。

4 項目的可推廣和評價

中深層地熱供暖技術已經基本成熟，從技術角度可以進行大規模推廣。項目經濟性在很大程度上取決于鉆井深度、地熱水溫度、出水量、水質及供熱終端等因素。該地區項目目前還存在以下問題：1)該地區項目地熱供暖屬分區塊建設開發，該地區項目地熱供暖是公司地熱投資建設最早的區域，前期實驗性投資較大，單位面積投資與運營成本較高。2)受整體規劃設計、開發商分批建設、居民入住等影響，新建供暖能力空置率較高，居民收費率不能全額到位。2016年，該地區項目供暖運行面積216萬平方米，僅占建成供暖能力414萬平米的52%。高空置率和高投資成本使得項目的實際利潤率下降。3)供暖收費價格是影響效益的最重要因素，該地區項目貼費、暖費收取標準偏低，同時在電價水價上未得到政府優惠。隨著物價水平不斷提高，項目經營成本不斷提高，若貼費、暖費、電價上不做調整的話，將影響項目的經濟可行性。4)地熱供暖項目為可再生能源利用項目，節能減排效果顯著，該地區項目在開發過程中未得到國家任何補貼。

根據以上問題，提出建議如下：1)為提高地熱供熱利用率，建議政府出臺政策要求新建建筑優先選擇地板輻射采暖末端形式，以與地熱資源品位更好得匹配。2)建議建立政府對供暖收費價格調整的長效機制，提高暖費與貼費價格，電價執行居民電價，保障地熱供暖運行效益。3)建議國家針對地熱供暖項目給予一定的財政支持，保證項目實施的經濟可行性。

結語

地熱是一種無污染、可再生的清潔能源，與煤炭、石油、天然氣等傳統的化石能源相比，具備數量巨大、可再生、低碳、環保、就地取用等優勢。地熱資源現在已被廣泛用于生活供暖、發電、制冷、烘干、化工業、種植養殖業、房地產開發、旅游、療養保健等許多領域，并顯現出日益廣闊的應用前景。開發利用好地熱資源，對于緩解經濟發展過程中的能源供需矛盾，增強節能減排效果、實現低碳生活方式具有重要意義。對于建設資源節約型、環境友好型和諧社會也具有非常重要的意義。

[1]李宜程，刁乃仁.深層地熱能梯級利用供暖方法[J].節能，2015，07：62-64.