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地热能是化石能源的重要补充

——地热供暖“郓城模式”带来的思考

2018-12-4 9:29:50 来源:中国矿业报社 本报记者:武海炜

又到一年供暖季,热烘烘的屋子和漫天雾霾之间似乎有着天然的、不可调和的矛盾。据专家介绍,散煤燃烧是影响北方地区冬季大气环境质量的重要因素。

为了让老百姓既能温暖过冬,又能看到蓝天白云,政府做了很大努力。今年4月2日,习近平总书记在中央财经委员会第一次会议上强调,加大力度推进生态文明建设、解决生态环境问题,坚决打好污染防治攻坚战,推动我国生态文明建设迈上新台阶;今年年中,国务院印发《打赢蓝天保卫战三年行动计划》,明确了大气污染防治工作的总体思路、基本目标、主要任务和保障措施,提出了打赢蓝天保卫战的时间表和路线图。

“煤改气”“煤改电”也已经不是新鲜词,减煤大计任重道远。但是,从京津冀划定“禁煤区”、以电代煤、以气代煤,再到大规模的“煤改气”,我们看到的是天然气价格疯涨,“气荒”时有发生……其中一波三折,各种困难此起彼伏。

在今年9月召开的山东儒商大会上,俄罗斯外籍院士、中国地质学会地热专业委员会秘书长、中国地质调查局地热资源调查研究中心副主任、全国地热资源调查评价工程首席专家王贵玲提出:地热资源清洁、安全、稳定、高效,在未来能源结构中将占据重要位置,并呼吁推广“郓城模式”,促进农村清洁供暖。

地热能究竟在未来的能源供应中占据怎样的地位?何谓“郓城模式”?日前,由山东省自然资源厅指导,山东省地矿局主办的地热供暖“郓城模式”示范应用座谈会在郓城召开,除王贵玲院士以外,包括中国工程院院士、中国矿业大学(北京)教授、博士生导师武强,俄罗斯外籍院士、中国地质调查局科技外事部主任朱立新,中国矿业联合会地热专业委员会常务副主任李继江,北京市地热协会秘书长石小林在内的业界专家,山东省地矿局、自然资源厅、发改委、住建厅、能源局等部门负责人,以及陆特能源等相关企业人士齐聚郓城,共同研讨如何科学开发地热资源,助力建设美丽中国。

“好钢”用在“刀刃”上

武强院士介绍说,从中国能源消费结构看,建筑能耗是占比第二大的能耗行业,其中用于采暖、制冷的能耗占到60%,这个能耗量是非常大的。

郓城县武安镇地热供暖模式,实现100%同层回灌,取热不取水

尤其是北方的冬季取暖问题,一直以来都是一团笼罩不散的愁云。燃煤锅炉被认为是冬天雾霾的罪魁祸首,煤炭等石化燃料在燃烧过程中会释放二氧化硫、一氧化碳、烟尘、放射性飘尘、氮氧化物、二氧化碳等多种空气污染物,对人体的健康及生态环境的平衡都有着严重的危害。据有关专家介绍,在大气污染重灾区京津冀地区,每年散煤消费量超过4000万吨,占区域煤炭使用总量的10%,但对污染物排放量的贡献超过50%。

“煤改气”行动主要就是为了解决燃煤取暖的污染问题。2017年3月,《京津冀及周边地区2017年大气污染防治工作方案》发布以来,一揽子政策陆续落地,除了出台《关于京津冀及周边地区执行大气污染物特别排放限值的公告》、中央财政支持北方地区冬季清洁取暖试点工作启动、环保部督查持续推进之外,河北、山西、山东等地纷纷发布天然气利用指导意见和供暖规划。据有关专家测算,热力供暖每吨每小时消耗天然气80立方米左右,若全国供暖锅炉改造一半,带来的需求增长就超过50亿立方米/年。而事实上,目前全国每年的天然气供应量也只有2000亿立方米左右,其中2/3都用于民用,工业用气只有大约600亿立方米。

随着我国加快推动能源生产和消费革命,新型城镇化进程不断提速和煤改气稳步推进等因素,天然气消费量持续增长。有研究机构预测,2018年全国用气量或达2600亿立方米,天然气占一次能源消费量的比重在7.5%左右。同时,进口气大幅增长,天然气对外依存度升至40%。

“毋庸置疑,相比煤炭而言,天然气是清洁能源,但是我们也要看到国内天然气供不应求,很大比例要靠进口的现实。”武强院士表示,“其实供暖、制冷这样的用能需求对热源要求并不高,属于只需要50摄氏度左右水温就能解决的低品位能源需求。这样的能源需求,完全可以用低品位的能源来解决,不需要耗费高品位、高污染的化学性能源。”

他认为,应该加大对地热的开发利用,弥补化石能源供应缺口。“好钢”用在“刀刃”上,将化石能源这样的高品位能源用在类似于发电这样的高品位能源需求领域,发挥其更大的、更有效的作用。

要温度更要清洁度

“跟其他发达国家相比,我国的人均能耗严重落后,连日本韩国的一半都不到。党的十九大为未来发展绘制了宏伟蓝图,我们要实现社会主义现代化强国的梦想,就要提升老百姓的生活水平。”武强院士表示。

他认为,在能源短缺、环境压力大的情况下,怎么保障老百姓基本的取暖需求和对蓝天白云的渴求事关重大,这也是能源矿产界应该考虑的问题。地热能无疑是平衡化石能源短缺、污染和人民对美好生活向往之间矛盾的一把利剑。

“地球本身就是个巨大的能量库,深层地热资源丰富,被寄予调整能源结构,实现绿色、清洁、低碳、可持续发展的厚望,但过去由于人们对地热资源认知程度不够、资金投入不足、综合利用模式不够成熟等原因,导致地热资源开发利用程度低。”山东省地矿局鲁南地质工程勘察院院长谭现峰介绍说。

“山东是我国东部地热资源开发利用条件最好的地区之一,浅层地热能利用规模在未来10年内将占据主导地位。”王贵玲判断说,“山东主要城市近70%地区适合浅层地热能开发,供暖面积潜力可达31.88亿平方米。在山东省的主要地级城市中,有68.55%的地区适宜地埋管地源热泵系统开发利用,46.22%的地区适宜地下水地源热泵系统开发利用。”

根据王贵玲推断,山东省主要城市浅层地热能被利用后,若考虑土地利用系数,浅层地热能年可利用总量折合标煤为6602万吨,年减排放氮氧化物、二氧化硫、二氧化碳等5815万吨。目前,山东省浅层地热能年利用量折合标准煤40万吨,地热供暖建筑面积达到4000万平方米。

地热能开发已有很久的历史,取暖、旅游等方面利用也比较广泛,但山东省地矿局探索形成的“郓城模式”,却为农村供暖大规模推广复制提供了很好的参考。山东郓城县作为“2+26”通道城市和山东省农村地区5个试点县之一,山东省地矿局依据当地地热资源开发利用优势,实施地热清洁能源供暖,建立可复制、可推广的开发利用模式。

推陈出新的“郓城模式”

既然地热开发利用先例不少,地热供暖也已经不是什么新鲜事了,那“郓城模式”究竟有哪些创新之处呢?

山东省地矿局局长张忠明介绍说,“郓城模式”的主要特点体现在两个“新”上。首先是运作模式新。按照上级有关文件要求,该局探索推行了“政府引导、地勘跟进、企业投资、百姓受益、生态改善、乡村振兴”的新农村地热供暖“郓城模式”,开创了全省乃至全国新农村供暖新局面,可推广可复制,具有非常典型的示范引领作用。

“政府引导”,即各级政府支持清洁能源供暖的指导意见和配套实施方案,对开展清洁能源供暖工作提供了重大利好。郓城县积极响应党中央和省委、省政府的战略部署,通过编制供暖规划、制定优惠政策、升级改造电网、优化市场环境、给予奖补资金等一系列措施,大力引导和发展清洁能源供暖工作。

“地勘跟进”,即鲁南院作为省内地勘工作的主力军,掌握了大量的地质资料,拥有专业精干的人才队伍和先进的技术装备,充分发挥立足公益的地质服务职能,主动对接政府,融入地方发展,通过跟进地质服务,提供可靠和充足的清洁能源保障,助推乡村振兴和新旧动能转换工程。

“企业投资”,即充分发挥市场在资源配置中的作用,吸引社会资本参与,拓宽融资渠道,促进投资主体多元化,引进社会责任感强、实力雄厚、技术领先的央企和民企参与合作,利用灵活的投融资模式,进行项目市场化运作。优势互补,能够确保地热资源开发的科学性、经济性和可持续性。

“百姓受益”,即地热供暖是广大北方地区人民群众温暖过冬、减少雾霾天气的迫切需求,同时也大大减少了因燃煤取暖和电代煤、气代煤造成的安全事故隐患、成本过高、气源不足等问题。以100平方米的住房为例,往年靠烧炭取暖至少要两吨煤,费用在4000元左右,采用地热供暖后,仅需1900多元就可以了,大大减轻了百姓生活负担。

“生态改善”,即按10万平方米的供暖面积计算,开发利用地热资源年替代标准煤1700吨,年减排二氧化碳4200吨、二氧化硫30吨、氮氧化物10吨、悬浮质粉尘14吨,节能减排效益突出,生态改善作用明显。

“乡村振兴”,即实施地热清洁能源供暖,不仅能够解决百姓冬季取暖问题,还可以利用地热资源发展生态农业和旅游康养,引进温室种植、水产养殖等产业,建立多元功能为一体的地热能产业体系,带动当地经济发展,打造乡村振兴“齐鲁样板”。

二是开发利用技术新。以山东省地热清洁能源勘查开发工程研究中心为技术支撑,通过地热高效梯级利用、尾水回灌技术研究、监测系统建设等方面,建设鲁西南独具特色的地热资源开发利用示范工程。

高效梯级利用示范,主要通过板换和热泵技术,将地热流体逐级提取热量,分别供应不同的建筑系统和种植养殖基地,实现地热资源高效利用,提高综合效益;尾水回灌技术,地热流体通过板换器换热,换热后的尾水进行除砂、除铁处理,防止堵塞滤水管网和渗流裂隙通道。利用岩溶热储裂隙发育的优势,实现取热不取水,完全回灌,有利于解决地热尾水外排的问题,改变地热水水位、水温逐年下降的现状;建立地热监测系统,对地热井水位、水温、输水管线、用户供暖效果进行监测分析,动态调节系统运行参数,使供暖系统的运行更加合理、经济、稳定,达到节约能源、提高经济效益的目的。

地热供暖实现“三赢”

11月末,天气渐冷,北方各地已经进入了供暖季。记者前往郓城县武安镇新农村地热供暖示范项目供暖小区实地查看地热供暖效果。

在地热供暖小区居民家中,男主人穿着短袖招呼客人,客厅温度计显示室温达到22摄氏度,老人小孩普遍反映供暖效果不错,整个冬天都热乎乎的,天再冷家里都很舒服。

记者了解到,位于郓城县武安镇的地热供暖项目共施工两眼地热井,孔深分别为936米和980米,取水层位为奥陶系岩溶热储,这是在菏泽地热地质条件最不利地段打出了水量、水温均较优良的地热井,单井出水量大于100立方米/时,水温40摄氏度~42摄氏度。项目采用“一抽一灌”的方式开发利用地热资源,利用板换提取热量,尾水全部回灌,实现了取热不取水,无污染、零排放。

该项目地热井可供暖面积约10万平方米,覆盖了武安镇3个社区共800户居民。目前,实际供暖面积达到5万平方米,共400余户。经过了2017年供暖季的运行,室内供暖温度普遍达到18摄氏度~22摄氏度,回灌井水位埋深稳定在25米,达到了预期要求。

武安镇的地热供暖项目真正实现了经济效益、环境效益和社会效益的“三赢”。首先是经济效益可观,项目收取供暖费为19元/平方米,较城区集中供热价格每平方米低2元,去年运营一个供暖季后,实际产生利润约35万元,节约环境治理费用20万元/年。据相关负责人介绍,该项目预计6年左右可以收回投资。其次是环境效益值得期待。如果按供暖面积5万平方米计算,运行后节煤量相当于标准煤884吨/年,减排二氧化碳2100吨/年。另外,该项目具有非常重要的社会效益。郓城武安镇新农村地热清洁供暖开创了山东省乃至全国新农村供暖新局面,将会与城市集中供暖的“雄安模式”互为补充,形成“政府引导、地勘跟进、企业投资、百姓受益、生态改善、乡村振兴”的农村地热供暖“郓城模式”。

除了武安镇以外,郓城县随官屯镇文昌苑社区及唐塔街道罗庄社区的地热供暖设施即将建成投入使用。文昌苑社区距离郓城城区约22千米,属城市热力管网无法覆盖的地区,社区建有二层农居、高层住宅和学校,总建筑面积约10万平方米,共829户5000余居民;唐塔街道罗庄社区位于郓城县唐塔街道罗庄社区,共500余户2000多居民,供暖面积约7万平方米,主要为多层住宅。2017年,政府取缔分散式燃煤锅炉供暖后,罗庄社区因无热源,对居民生活造成严重的影响。

对于像郓城武安镇、随官屯镇这样的北方农村来说,实现清洁取暖已成为广大农民对美好生活的重要夙求。确保北方地区群众安全取暖过冬是认真贯彻落实党中央、国务院打好污染防治攻坚战、打赢蓝天保卫战,服务乡村振兴战略,推进新旧动能转换重大工程的重要举措。“郓城模式”的出现,隐约中传递出一个信号——地热能将成为化石能源重要的补充,为实现人民对美好生活和蓝天白云的向往,起到至关重要的保障作用。□

网站编辑:宫莉

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