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浅层地热能千亿市场待爆发
来源:地大热能 2018-08-08
  在清洁供暖政策的带动下,浅层地热能开发处于爆发的前夜。未来3年内,将有超过千亿的资金投向这个行业。
  ◆ 中国北方地区取暖83%以上依靠燃煤,造成污染严重。未来两年,清洁能源取暖比例将上升至50%。
  ◆ 在天然气等清洁能源供应有巨大缺口的背景下,浅层地热能的开发将迎来巨大的发展机遇,未来三年浅层地热资源的开发,将带动相关投资超过1000亿元。
  ◆ 浅层地热开发过程中面临的水资源污染和尾水回灌等问题,已经取得重大技术突破,浅层地热资源,可以满足绿色、环保和无污染的开采条件要求。
  ◆ 浅层地热资源大规模开发,将带动一大批相关运营企业。采用合同能源管理等运营模式,未来几年,可能因此产生一批行业巨头。
  「 1 」
  由于我国北方供暖严重依赖于煤炭资源,导致供暖季北方地区大气污染严重。近期,一连串清洁取暖政策的出台,使得一种长期未被重视的清洁能源——浅层地热能即将迎来爆发的风口期。
  所谓浅层地热能,也称地温能,是指自然界江、河、湖、海等地表水源、污水源及地表以下200米以内、温度低于25摄氏度的岩土体和地下水中的低品位热能,这些热能可经热泵系统采集提取后用于建筑供热(冷)。
  2017年发布的《地热能开发利用“十三五”规划》显示,我国浅层地热资源储量极其丰富,国土资源部的评价结果显示,2015年全国336个地级以上城市浅层地热能年可开采量折合7亿吨标准煤,主要分布于东北地区南部、华北地区、江淮流域、四川盆地和西北地区东部,区域非常广泛。随着地源热泵技术的日益成熟,浅层地热能的开发利用迎来了黄金期。
  长期以来,我国北方地区冬季取暖以燃煤为主,国家能源局公布的数据显示,当前我国北方地区城乡建筑取暖面积为206亿平方米,其中燃煤取暖面积占83%,年消耗煤炭约4亿吨标准煤,其中散烧煤约2亿吨标煤。而散烧煤的污染物排放是集中燃煤的10倍以上,这就导致了散煤成为北方大气污染的主要来源之一。
  因此,替代散煤成为治理大气污染的重中之重,2016-2017年间,河北、山东等华北和华东地区,在政府的推动下进行了大量的煤改气和煤改电实验,实验结果有目共睹——2017年冬季,华北地区的雾霾污染大幅度减少,散煤替代的效果可谓立竿见影。
  但是,大量的煤改气工程也走向另一个极端,由于冬季天然气供应不足,大量改气之后的锅炉和其他取暖措施无法运行,造成了多年不遇的严重气荒:LNG价格飞涨、企业停产限产、居民被迫挨冻,无奈之下,国家发布紧急通知,再次将燃煤进行有限放开。
  「 2 」
  由于北方冬季取暖严重依赖于燃煤,清洁能源占比仅为17%,面对严峻的污染形势,国家能源局2017年底发布的《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021)》提出,到2019年,北方地区清洁取暖率达到50%,替代散烧煤7400万吨,到2021年,北方地区清洁取暖率要到达70%,替代散烧煤1.5亿吨。
  若上述目标能够实现,那么我国北方地区的严重雾霾将会在未来几年内得到有效缓解。只是,两年要将清洁能源供暖的比例提高33%,这样的目标谈何容易?
  众所周知,在我国北方地区,清洁能源供暖可采取的途径非常有限,无非是以天然气为主要资源的煤改气,以电力尤其是富余风电和光伏为主的煤改电、生物质供暖和地热供暖。而大规模的煤改气在去年已经暴露出了众多问题,尤其是在地下储气库和管道等基础设施短期内还难以建设投产的背景下,天然气供暖的天花板已越来越近。
  而很多人倡导的利用北方弃风弃光电量进行取暖的提议,虽然也列入了政策的支持之中,但由于我国电力体制、供暖体制存在着严重矛盾,弃风弃光电量供暖的经济性极度不合理,企业参与积极性不高,使得这一清洁供暖的效果大打折扣。
  另外,生物质供暖本是北方地区冬季取暖的重要形式,但由于政策、标准、产业体系等多方面的制约,导致大量的秸秆无法规模化利用,只能任由农民在田地里烧掉,造成大量灰霾,反而加重的大气污染。例如,由于生物质成型燃料锅炉缺少与自身清洁环保特征相适应的专门的大气污染排放标准,使得北京等一些地区禁止或限制生物质成型燃料的应用。本来可以变废为宝的燃料,最终成为加重空气恶化的污染物。
  在上述几种清洁能源的增长有限的背景下,浅层地热能将会在未来几年的清洁供暖中扮演重要角色,甚至是主要角色。
  《地热能开发利用“十三五”规划》提出,在“十三五”时期,新增地热能供暖(制冷)面积 11亿平方米,其中:新增浅层地热能供暖(制冷)面积7亿平方米;新增水热型地热供暖面积4亿平方米。2020 年地热能年利用量7000万吨标准煤,地热能供暖年利用量4000 万吨标准煤,京津冀地区地热能年利用量达到约2000万吨标准煤。
  事实上,地热能发展的势头,从下面的一个示例中就可以窥见一斑。位于北京通州区的东部,距离副中心约一公里的地方,华电集团和北京燃气合作投资了一个20万千瓦的燃气三联供项目,这一项目每年可以为通州区和副中心地区提供1000万平方米的供暖(冷)和10亿千瓦时的电量,但是据了解,正在建设中的副中心并不准备用该项目所提供的供暖(冷)服务,而是另起炉灶引进了地热能。
  地热能的应用还不止局限在北方地区,例如在沿长江经济带,针对近年来人们对供暖的迫切需求,也可采取地源热泵技术为主的浅层地热能利用,这样既可以减少大规模燃煤集中供暖的污染,也可以减轻天然气供暖造成的保供和价格的双重压力。当前,国家能源局正在推动以重庆、上海、苏南地区城市群、武汉及周边城市群、贵阳市、银川市、梧州市、佛山市三水区为重点,整体推进浅层地热能供暖(制冷)项目建设。
  据国家能源局估算,“十三五”期间,浅层地热能供暖(制冷)可拉动投资约 1400 亿元。另外,地热能开发利用还可带动地热资源勘查评价、钻井、热泵、换热等一系列关键技术和设备制造产业的发展,这一产业的发展可谓势头正紧。
  「 3 」
  而浅层地热能源的开发也并非没有风险。由于这是一门集资源勘查与评估、钻井成井工艺、尾水回灌、梯级利用、保温与换热、防腐防垢等多学科的综合技术,每一个环节出现问题,都可能造成水资源污染或地面下沉等生态灾难,因此,在开发和利用过程中必须严格按照国家标准进行。
  当前浅层地热能开发面临的主要问题有以下几点,一是水质问题,由于地热的尾水排放不经过环保处理,可能会对地表水、地下水水质造成污染。二是水温问题,地热水经过一次或多次利用后温度降低,但相对地下水而言尾水温度依然较高,这样可能会打破原有的温度场平衡,进而影响水域的生态。第三是回灌问题,由于地热尾水回灌成本较高,以往很多企业选择“多井回灌”或直接排放到地表,长期以往不仅会造成水资源浪费,还会使地下水得不到及时补给,导致地面塌陷等地质灾害。
  目前,随着技术的进步,上述问题都可以得到很好的解决。尤其是长期困扰浅层地热开发的尾水回灌问题,目前已经取得了重大技术突破,由中节能、河南润恒等公司发明的技术专利“单井抽灌”和“同井回灌”等技术,已经在项目开发中得到了广泛应用,并实现了100%回水,“取热不取水”,有效解决了水资源浪费和污染的问题。
  在2017年年底六部委联合发布的《关于加快建设浅层地热开发利用促进北方采暖地区燃煤替代的通知》中,就将100%回灌和不污染地下水等条件做成硬性规定,并要求就水温、水位和水质进行长期动态监控。事实上,只有在地热能开发的过程中保护好地下水,才能有利于这一产业的健康和可持续发展。
 

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