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                     “由于地熱熱水水位急劇下降,現在北京、天津都已經得到政府的明確指示,從現在到今年年底不再開展新的地熱項目。”北京市地質礦產勘查開發局能源處處長李寧波在近日于東營舉辦的海利豐·2017第九屆中國國際地源熱泵行業高層論壇上表示。

                  “如果地熱水的水位逐年持續下降,將來就是無能可采、無能可用。但是這種情況現在仍然存在,而且還在發生。”李寧波說。

                  2017年1月,我國發布的《地熱能開發利用“十三五”規劃》,給地熱和地源熱泵市場注入了一針強心劑。雖然機會已來,但地熱產業仍存在很多需要解決的問題:為什么我們在擁有大量成功地源熱泵項目案例的同時,不成功的案例同樣并不鮮見?地熱水如何全部回灌?新興行業如何抱團取暖?這也是與會專家與企業普遍關注的問題。

            尾水回灌是手段而非目的

                  位于北京的北苑家園,是北京最大的地熱供暖社區項目,截至目前運行已超過10年,依然穩定。“為什么這個社區的地熱項目可持續,就是把所有的水回灌了。”李寧波說,經過十多年的監測,該地區地下水的水位、水溫、水量均沒有變化,“這說明只要能夠保證回灌,地熱3.0模式是可持續的”。

                  如何提高淺層低熱能開采效率,在資源可恢復的強度范圍內開發利用?這直接影響著行業的推廣應用。開采程度決定著資源的平衡問題,淺層地熱的成因機理、傳熱機理、模型模擬的研究對于地源熱泵系統的設計、運行非常重要。

                  “地下的熱來源、熱交換、熱恢復是一個復雜的過程,地下看不見、摸不著,很多地方也還沒有研究透。”李寧波坦言。

                  要做到地熱項目可持續,地熱尾水要100%回灌。中國能源研究會地熱專業委員會專家委員會主任、中國地源熱泵產業聯盟專家委員會主任鄭克棪對此并不完全同意。

                  “各個地方的地質條件不一樣,砂巖回灌就是國際難題,有的地方有時候確實做不到100%回灌。”但鄭克棪認為這并沒有關系,“回灌是措施、手段,并不是目的。”

                  鄭克棪表示,要將技術條件、經濟條件綜合考慮,如果需要多次過濾、加壓回灌,那么所用的設備、電力,這些成本開銷比抽出來熱水用的熱量花費還高,回灌要花更多的錢,顯然從經濟條件考慮是不合適的。

                  究竟可以留多少熱水不回灌,就能保證地下水位平衡又能利用地熱水的價值?鄭克棪表示,這還需要更多的模擬。

            “細節決定成敗”

                  除了對資源本身的理論研究,單從地源熱泵這方面考慮,也有諸多問題待解。

                  天津市建筑設計院暖通設計總工程師伍小亭認為,所謂“不成功”的地源熱泵項目主要體現在三個方面:一次能源效率接近甚至低于常規系統,沒能實現利用可再生能源,降低化石能源消耗的初衷;盡管一次能源效率高于常規系統,但增量成本過高,節能回報年限過長,甚至超過法定的財務測算年限,造成項目不具有財務生存力;系統性能穩定性不佳,表現為系統投入使用幾年后,其能力衰減明顯,甚至影響正常使用,需再次投資改造。

                  同時,伍小亭也提出了對以上問題的解決方案:“細節決定成敗”,通過精細化設計,做到“確實節能、收益可期、穩定高效”。

                  伍小亭認為,“精細化”主要體現在以下方面:

                  設計模式由處方式轉變為性能化(變措施導向為目標導向);設計方法由“對標”轉變為優化分析下的“基本合標”(模擬分析貫穿始終);重視對末端需求的研究,比如負荷、二次能源品位、運行規律、保障率等;對“源”的勘察與分析,如能力(強度、分布、長期熱儲)、品位(設計取值的確定、運行周期內的變化規律);基于多方案比選的技術路線制定,采用單一熱泵系統還是復合型熱泵系統?需要蓄能還是非蓄能?這些都可在好好比較后選出最優方案。

                  此外,還要開展作以系統能效為目標的設計參數研究,如綜合源側、輸配、用戶側末端等;基于增量投資回收年限系統配置,如優化調峰、蓄能的容量與參數;在設計階段即考慮運行調節策略,使其作為設計的導入條件,避免系統實施后不具備正確運行調節的硬件環境。

            資源是硬道理

                  “我們現在開采的多是常規地熱能,溫度高于25℃,以地熱流體(水+蒸汽)的形式出現,埋藏深度一般在3000米以內。”中國科學院地質與地球物理研究所地熱資源研究中心主任龐忠和說。

                  由于很多地熱項目已經超過3000米,龐忠和建議,或許可以將“中深層”的深度定義從3000米調整到4000米,“4000以下干脆叫超深層,這個地熱能可以跟干熱巖的概念差不多”。

                  資源是硬道理。然而,要高品位資源就要有深度,深度大面對的各種技術挑戰就更大。

                  中國科學院院士汪集旸在《有關中深層地熱資源開發利用的若干問題》的報告中提出,若一個地區對開發利用地熱資源的要求很大,但又找不出能滿足能源需求的合適熱儲,那就必須考慮對天然熱儲進行人工改造,以滿足該地區的能源需求。但深鉆與水力壓裂技術也是解決這一問題面臨的兩大技術難點,同時成本極高、資金回收期長、投入產出比低等問題也需要提前考慮。目前比較成功的改造案例都是在現有水熱系統的深部或者外圍去做的改造。

                  龐忠和指出,地熱利用項目能不能做,需要靠資源說話,做得好與壞,由管理和技術決定。地熱系統的品質分析可以采用五要素法:熱源,維持地熱系統的熱量補給源;水源,維持流體循環的水源;通道,地熱流體循環的高滲透性構造;儲層,地熱流體儲集層;蓋層,減緩地熱系統熱量散失的隔熱層。

                  干熱巖開發技術仍然屬于世界性的難題,國際上通用的干熱巖開發技術是增強型地熱系統。中國工程院院士曹耀峰指出,該系統關鍵技術有選區選址、系統描述和設計、高效成井、人工熱儲、系統運行等。“現在我們并沒有多少成功的經驗,要開發利用干熱巖,挑戰仍然很大。”

                   盡管困難重重,曹耀峰仍然對干熱巖利用充滿信心,“2016年8月份,國務院印發了《“十三五”國家科技創新規劃》,比較系統地在深海、深藍、深空、深地等能夠拓展國家戰略利益、保證國家戰略優勢的領域做出了部署,這對干熱巖的勘探開發有極大推動作用。”

                 “將來不管是國土資源部還是科技部,不論以國家重點實驗室、重大研發項目還是重大工程的形式,一些資金和扶持政策一定會陸續出臺,我們也要做好方方面面的準備。”曹耀峰說。

            閱讀量:    2017-09-07 10:04:56

                      中國地質調查局副局長王昆在國土部今天(9月6日)上午舉行的《關于加強城市地質工作的指導意見》新聞通氣會上,接受經濟觀察網記者提問時說,國土部已經完成對雄安新區的第一階段城市地質調查,并移交雄安新區。結果顯示,雄安新區適宜淺層地熱能開發利用,國土部將開展容城地熱田初步勘查。
                    王昆介紹雄安新區城市地質調查取得的進展時說,國土部按照"世界眼光、國際標準、中國特色、高點定位"要求,明確了雄安新區地質調查思路,提出了"構建世界一流透明雄安、打造地熱資源利用全球樣板、建成多要素城市地質調查示范基地、為雄安新區規劃建設運行管理提供全過程地質解決方案"四大愿景目標。
                    今年6月正式啟動雄安新區地質調查野外工作,經過兩個多月奮戰,第一階段地質調查工作首戰告捷。
                   王昆介紹,雄安新區的城市地質調查主要取得五方面結論。一是區內場地穩定性和工程建設適宜性總體較好,場地穩定和基本穩定區占 89.5%,均適宜或較適宜工程建設; 二是重點調查區地下空間開發利用條件優越,適合規?;_發;三是重點調查區土壤環境清潔,清潔區面積占 99.3%;四是地下水質量總體良好,但目前地下水仍處于超采狀態,地下水位持續下降,地面沉降呈加劇趨勢;五是區內適宜淺層地熱能開發利用,起步區內適宜開發利用地熱資源的土地面積約 12 平方千米,可滿足約 3000萬平方米建筑面積供暖制冷需要。
                    關于下一步的工作,國土部將進一步精準對接需求,有的放矢推進雄安新區地質調查工作,全面服務雄安新區規劃、建設和管理。
                    王昆介紹, 國土部將開展容城地熱田初步勘查、重點地區工程地質詳細勘察、深層水文         地質勘探試驗、深部三維地質結構探測,初步搭建透明雄安數字平臺框架,為控制性詳細規劃編制提供基礎資料和決策支持。
                    其次,開展地面沉降嚴重區高分辨率調查,構建地面沉降立體監測網,建立地下水模擬與三維地面沉降模型,評估地面沉降風險,為工程規劃建設和地面沉降風險防控提供決策依據。
                    另外,國土部將全面實施地熱田整裝勘查,深入開展多要素城市地質調查,系統建立國土資源與地質環境監測預警網絡,全面建成透明雄安數字平臺,為雄安新區規劃建設、運營管理提供全過程地質解決方案。

            閱讀量:    2017-09-07 10:02:44

                       在近幾年的新能源領域,地熱能開始展露頭角,它清潔高效、穩定安全,具有獨特的優勢,并且儲量巨大,尤其是我國的地熱資源,約占全球地熱資源量的六分之一。地熱能的利用系數是80%,在所有可再生能源中,它的利用率是最高的。
              地熱能既可以發電,也可以供暖,還可以進行溫泉旅游開發以及地熱農業種植和養殖,它能夠輔助治理霧霾,減少非可再生能源的消耗,作為新能源的重要部分,是未來能源結構調整中的一個重點,目前地熱能雖然沒有太陽能、風能的普及度高,但也在加速發展,積極預熱,目前很多地熱資源豐富的地區都在開始進行地熱資源開發,而地熱資源開發中最基礎也是最重點的工程,就是地熱鉆井。 
               地熱井不同于普通水井,因為它打得更深,就會面臨更復雜的地質狀況和其他狀況,因此投資較高,同時也面臨著一定的風險,隨著地質條件的變化,還有很多隱蔽工程,因此可能在中途還要相應地調整鉆井設計方案,而如果在地熱鉆井過程中管理不善或粗放進行,在檢查時很難發現,但在后期卻會埋下隱患。所以,在進行地熱鉆井時,有些事情是不可不知的。
            關于地熱勘察
              地熱鉆井涉及到的工程金額巨大,所以,要非常慎重,而地熱能開發是有規律可循的,首先要知道資源的狀況,然后進行規劃,再進行開發,地熱勘察就是解決資源狀況的信息問題的,因前期不做勘察而盲目進行地熱鉆井最終造成廢井的狀況屢見不鮮。地熱勘察雖然花時間、耗精力、有費用,但它是地熱鉆井成功率和地熱井質量的保證,為了保證地熱鉆井的科學、順利進行,以及長期的生產效益,地熱勘察不可少。 
            地熱規劃的重要性
              地熱資源的分布是不均勻的,不論是地上還是地下,橫向還是縱向,此外,地熱資源也分很多種,并且資源本身的溫度、化學性質都有所差異。而地熱鉆井是地熱利用的前期工程,這是一項有目的的工程,要先有規劃,再進行生產開發,從而達到資源的合理配置和利用,地熱資源是進行發電還是供暖,溫泉旅游還是地熱農業,這些影響著要打什么樣的地熱井,合理的地熱規劃,不僅能夠提高地熱利用收益,也能夠提升資源的利用率,從而節約資源。
            地熱鉆井中,不僅要按部就班,也要具體問題具體分析
              地熱勘察提供的信息,使地熱井根據地熱地質狀況選擇設備、技術和鉆井工藝方案,在此基礎上,進行鉆井施工。地熱井在按照鉆井工藝和鉆井施工方案實施時,要進行分步、分項工程劃分,設置工序質量控制點,這樣以便進行工程質量管控,也便于后期檢查和評估。此外,在工程過程中,要注重即時監測,設置井下電視等設備,因為地下地質情況極其復雜,在出現異常時,可以及時處理,避免事故風險,確保地熱鉆井工作的順利展開。
            地熱井效率高的秘密
              很多人想知道,同樣是地熱鉆井,為什么有的就很高效,有的用個兩三年就不行了呢?這存在一個運維問題。地熱井的利用系統雖然操作簡單,但是客觀存在的地下狀況卻不會因此而變簡單,由于地熱水存在水熱礦三種性質,而井管通常是金屬管的話,結垢生銹這類事情幾乎是不可避免的。所以,即使是成井投產后,地熱井依舊需要保養,定期進行洗井,并且監測水質狀況。 
            回灌?有這個必要嗎?
              地熱資源是有條件的可再生資源。有的地質條件好,設計合理的地熱井,能夠達到采償平衡,就能夠長久運作,而有的地熱井由于抽取量與地下不協調,可能長期開采就會造成地下資源枯竭,在這種情況下,就顯示出了適當回灌的重要性,用的是熱量,而水是可以長久循環的,這樣確保了整個地上地下系統的和諧與資源的持續利用。

            閱讀量:    2017-09-04 10:05:53

                       隨著全球氣候問題日趨嚴峻,地熱作為一種清潔能源,越來越受到各國政府的重視。據統計,全世界已有78個國家在開發利用地熱能資源。我國是一個地熱資源較豐富的國家,未來地熱能開發利用前景廣闊。

            地熱利用已成全球熱點

                  隨著近年來地源熱泵的興起,地熱直接利用在全球地熱能開發利用中的比重有大幅度提高。2011年底,全球的地熱發電累計裝機容量為11.01GW。從過去十年的增長趨勢來看,2007年之后的地熱裝機容量增速逐年下滑,2011年的增速為0.8%。2015年,全球地熱發電累計裝機量達到13.40GW,比上年增長5.51%。

                  2002-2015年全球地熱發電累計裝機容量及同比增速(單位:MW,%)

            資料來源:前瞻產業研究院《地熱能開發利用分析報告》

                  在地熱能利用上面,美國是世界上發展最快的國家。美國幅員遼闊,擁有非常豐富的地熱能資源,再加上美國地熱能利用技術開發利用早,處于世界領先位置,使得美國在地熱能的利用方面遙遙領先于其他國家。

                  2008-2015年美國地熱發電累計裝機容量(單位:MW)

            資料來源:前瞻產業研究院《地熱能開發利用分析報告》

                   我國地熱資源的利用歷史悠久,但真正大規??辈楹烷_發利用始于20世紀70年初期,尤其是20世紀90年代以來,在市場經濟需求的推動下,地熱資源的開發利用才得以更加蓬勃的發展。

                   近年來,隨著社會經濟發展、科學技術進步和人們對地熱資源認識的提高,出現了地熱資源開發利用的熱潮,平均每年以12%的速度增長。數據顯示,2015年,全國地熱供暖面積達到5億平方米,地熱發電裝機容量達到10萬千瓦,地熱能年利用量達到2000萬噸標準煤。預計到2020年,地熱能開發利用量達到5000萬噸標準煤。

            我國地熱能資源開發障礙

                   我國是一個地熱資源較豐富的國家,特別是中低溫地熱資源幾乎遍及全國。據統計,全國每年可開發利用的地下熱水資源總量為68.45億m3,所含熱能量為972.28×1015J,折合每年約3284.8萬噸標準煤的發熱量。

            我國地熱資源儲量統計

            資料來源:前瞻產業研究院《地熱能開發利用分析報告》

                  雖然如此,但實際開發利用阻礙重重。具體來說,地熱能資源開發主要面臨四個障礙。首先,勘探難度大。與風力、水流、太陽輻射等在地面上就看得見摸得著的其它可再生能源相比,地熱儲存于地下深處,其資源探測和儲量評估難度較大。初期勘探階段的鉆探成功率僅為25%,進入開發階段以后才提升到60%-70%。

                  其次,投資費用高、周期長。地熱能開發工程初期鉆井勘探投資費用高,前期勘探的費用可能占整個項目投資的50%以上。而且從地質勘探到選址建造再到建成投產通常需要4-6年甚至更長的時間,勘探開發周期長,其對于很多投資者顯得吸引力不大。

                  再次,技術門檻高。由于地熱能源開發不僅需要建造能源動力基礎設施,更重要的是基建之前需要對勘探開發區的地質、構造、地球物理、地球化學和水文等情況有很好的認知,地熱能源項目的科學技術含量和門檻比其他能源項目要高得多。

                   最后,缺乏政府強有力的支持。風電和太陽能發電產業的迅猛發展是建立在政府強有力的新能源政策支持的基礎之上。但目前包括中國在內的很多國家都還沒有能夠出臺充分顧及地熱能源開發周期長風險大的特點,以及更加適合地熱能源發展的政策,使得一些開發商擔心項目建成投產的時候不一定能夠享受現行的一些新能源優惠政策。

            閱讀量:    2017-09-02 10:33:02

                       8月18日下午,由中國能源研究會地熱專業委員會和國際地源熱泵協會中國區委員會主辦,山東海利豐清潔能源股份有限公司獨家冠名,永高股份有限公司、挪寶新能源集團協辦及《地源熱泵》雜志、地源熱泵網、地熱能網承辦的"海利豐·2017第九屆中國國際地源熱泵行業高層論壇"期間還成功召開了"陸特能源•第二屆中國中深層地熱能可持續開發專題研討會"。據了解本屆專題研討會由浙江陸特能源科技股份有限公司獨家冠名。
                      中國科學院地質與地球物理研究所地熱資源研究中心主任龐忠和教授受邀出席并發表了題為《地熱系統動力學分析及地熱資源潛力預測》。龐忠和介紹,地熱資源深度可分類為淺層地熱能、中深層地熱能、超深層地熱能。
                    淺層地熱能一般是指溫度一般低于25℃,深度小于200米;廣義可指各類土壤源和水源熱泵系統,也叫"淺層地溫能";中深層地熱能一般是指溫度高于25℃,地熱流體,埋深一般3000米以淺;及所謂"水熱",也叫"常規地熱能";超深層地熱能一般是指一般沒有或者很少流體,溫度高于150℃,埋深一般大于3000米,即所謂"干熱巖",也叫"非常規地熱能"。
                    龐忠和強調,地熱系統可用五要素法分析。一是熱源。維持地熱系統的熱量補給源;二是水源。維持流體循環的水源;三是通道。地熱流體循環的高滲透性構造;四是儲層。地熱流體儲集層;五是蓋層。減緩地熱系統熱量散失的隔熱層。
                    龐忠和還對新疆塔縣地熱田作了介紹,他指出塔縣地熱田位于新疆西部的塔什庫爾干盆地內,區內發育曲曼和辛滾溝兩個沖洪積扇,主要河流為塔河;年均氣溫3.3℃;地熱田西邊是元古代片麻巖,東邊是喜山期和印支期的花崗巖;辛滾溝處塔河沿岸分布一系列溫泉,溫度為9-15℃,且越往北,溫度越高。
                    塔縣地熱田構造上屬于帕米爾高原構造結東部,受印度和亞歐板塊強烈擠壓,在昆侖,塔里木盆地和西天山構造帶綜合作用下形成;區內發育的主要斷裂系統如下圖右圖所示,其中NWW向的F2控制著塔河上游河盆的發展,是一條隱伏型斷裂;這些斷裂直接影響水和熱的分布。
                    龐忠和就地熱熱儲溫度預測說:"利用各種溫標計算儲層溫度的前提是深部熱水自儲層到井口這個過程沒有發生其他地球化學過程,否則結果將偏大或偏小;由于多個鉆孔地熱水溫度差異大,推測可能存在混合過程。同時,河岸帶溫泉和鉆孔地熱水確實是冷水和深部熱水混合形成的,熱儲溫度約為255℃;此外,塔合曼溫泉與塔縣地熱田屬于不同的地熱系統;SiO2-焓值混合模型圖也表明,熱儲溫度為250℃。"
                    最后,龐忠和教授總結說:"中深層地熱資源在西部除了西藏地區原來找到的地塹-拉分盆地型高溫地熱系統之外,在川西,新疆西部也有高溫地熱系統,包括青海共和盆地的高地溫。喜馬拉雅帶上的熱源可能是共性的-地殼變性轉化熱。東部超深層巖溶熱儲具有潛力,有待進一步勘探查明。"

            閱讀量:    2017-09-02 10:30:27
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