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助力碳达峰碳中和目标实现

—— 陕西省地质调查院技术服务地热能开发利用侧记

2021-4-2 7:53:05 来源:中国矿业报 本报记者:李平

“地热能是连续稳定的清洁非碳基可再生能源。开发利用地热能对助力我国实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标有望发挥重要作用。”3月27日,在西安举行的自然资源与生态文明建设论坛上,陕西省地质调查院党委书记洪增林教授作了如上表述。

地热能是清洁能源领域不容忽视的一员。作为资源大省的陕西,正在把地热能资源作为能源结构转型升级的重要抓手,加快推进地热资源调查评价和开发利用,取得良好的经济社会效益。

汉中市勉县郭家湾温泉

国家政策与陕西作为

“十三五”规划实施以来,中国能源发展进入新时代,习近平总书记提出“四个革命、一个合作”,构建了多元清洁能源供应体系,为中国能源绿色发展指明了方向。

国家“十四五”规划明确提出构建现代能源体系。推进能源革命,建设清洁低碳、安全高效的能源体系,提高能源供给保障能力。因地制宜开发利用地热能。加快发展非化石能源,建设一批多能互补的清洁能源基地,非化石能源占能源消费总量比重提高到20%左右。

2021年3月召开的中央财经委员会第九次会议指出,要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局;要推动绿色低碳技术实现重大突破,抓紧部署低碳前沿技术研究,加快推广应用减污降碳技术,建立完善绿色低碳技术评估、交易体系和科技创新服务平台。

上述决策为地热能开发利用创造了大好机遇和政策环境。在这样的大背景下,陕西地热能的开发前景不可估量。

记者注意到,为进一步深化大气污染治理工作,全面提高陕西省环境空气质量,陕西省人民政府发布了《陕西省铁腕治霾打赢蓝天保卫战三年行动方案(2018~2020年)》等重要文件,大力发展清洁取暖,推进地热能建筑供热规模化。

多方法挖掘地热资源潜力

陕西省地质调查院相关资料表明,陕西在浅层地热能开发利用方面,主要有地下水地源热泵系统和地埋管地源热泵系统两种方式。目前,该省共有开发利用工程300个,其中地下水地源热泵工程225个、地埋管地源热泵工程75个,广泛用于住宅、办公、酒店、学校等建筑以及设施农业的供暖制冷,供热制冷总面积为1725.24万平方米。

在中深层地热资源开发利用方面,陕西主要有地热水直接开采、采灌系统平衡和中深层地热地埋管换热等3种方式:一是地热水直接开采利用。直接开采地热水,经地面热交换后向用户供热,供热尾水经处理达标后直接排放至污水管网,主要用于供暖、医疗保健、设施农业等,是过去传统的开发利用方式,目前已不提倡。

二是采灌系统平衡利用方式。按照“以灌定采”原则,由开采井、地面换热设备和回灌井组成闭式循环系统,实现地下热水采灌平衡,主要用于供暖。该方式在陕西省渭北岩溶地区回灌率可以达到90%~100%。在关中盆地中部新生界砂岩热储区局部孔隙度、渗透率、砂岩厚度大的地段,回灌效果好;其它大部分地区由于储层压力大、回灌通道易堵塞等,在现有技术条件下回灌率低。目前共有砂岩热储层回灌井38口,主要分布在咸阳、西安、渭南地区,单井回灌量每小时约25~110立方米。

三是中深层地热地埋管换热利用。采用地埋管方式实现地下热交换,主要特点是“取热不取水”,单井换热效率相比直接利用地热水、采灌系统平衡型供热效率较低。现有工程主要集中在西咸新区沣西新城,包括已投运工程37个、420口换热井,供热面积约670万平方米;在建工程29个、383口换热井,供热面积885.2万平方米。

技术支撑地热能开发利用

作为全省唯一的公益一类地勘单位,陕西省地质调查院长期致力于地热资源调查评价、开发利用关键技术研究,为陕西省地热能产业发展提供了强有力的技术支持。

2018年10月23日,陕西省委主要领导在该院上报的送阅件《关于在关中地区加快推广利用浅层地热能的建议》上作出批示:要大力扩大地热利用。随后,陕西省政府领导作出更加具体的批示:浅层地热能技术在新型城镇化建设和节能环保领域前景广阔,要在城市规划布局、技术研发和应用推广上统筹考虑,要拿出措施安排下去。

在这样高度重视的氛围下,陕西省政府领导参加了陕西省地质调查院主办的“2019年西安国际地热研讨会暨第十四届全国地热、浅层地热能勘查开发高级研修班”。陕西省决策咨询委也针对陕西地热能开发利用提出专题报告,并得到省领导的批示。这为陕西地热资源开发利用获取政策支持打开了上下连贯的沟通渠道。

陕西省地质调查院研究表明,陕西省地热资源丰富,资源量巨大,分布范围广阔;受地热地质条件影响,各地区的地热资源分布、资源量均存在较大差异。例如,关中地区的地质条件非常有利于地热资源的形成和赋存,地热能类型齐全、资源量大、开发条件优越,是全国有名的盆地型中低温地热田。

陕西省地质调查院针对关中、陕南、陕北3个地区不同的地热能赋存状况进行了分析对比,查明了哪些地方适宜开发利用地热能、哪些地方不适宜,从科学的角度划出了适宜开采区、一般开采区、限制开采区、禁止开采区的指向。

经初步测算,陕西省地级城市规划区内开发利用浅层地热能折合标准煤6524万吨,当利用率为35%时,每年可减少排放二氧化碳5476.80万吨、二氧化硫39.02万吨、氮氧化物13.77万吨、悬浮质粉尘18.36万吨和灰渣229.54万吨,减少环境治理费64.75亿元,减排的二氧化碳相当于陕西省内森林面积增加0.5倍的吸收量。此外,关中盆地中深层地热资源利用率为5%时,每年可减少排放二氧化碳330亿吨、二氧化硫2.33亿吨、氮氧化物0.86亿吨、悬浮质粉尘1.14亿吨和灰渣13.83亿吨。

记者了解到,截至目前,陕西省地质调查院已获得地热能实用新型专利12项、软件著作权1项,出版地热专著5部,两项关键技术研究成果成功运用于实际案例,获得陕西省科技进步二等奖、三等奖各一次。

网站编辑:宫莉

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