对天津市地热资源科学开发利用的思考

■ 高凤栋/展民晓

（天津市地质矿产勘查开发局，天津 300191）

“十八大”提出了生态文明建设放在突出地位，国务院对天津城市总体规划的批复，要求天津建设成为国际港口城市、北方经济中心和生态城市，对滨海新区的定位是逐步建设成为经济繁荣、社会和谐、环境优美的宜居生态型新城区，都对生态环境、生态文明建设提出了重要要求，实质是对经济发展方式，特别是资源能源利用方式转变提出了重要要求。地热能作为一种绿色环保、可再生的能源，可以很好地缓解天津的能源问题。因此，应及时、科学地对天津地区的地热资源进行勘查开发和综合利用，使之更好地为本地区的经济发展服务。

1 天津市地热资源开发利用现状及问题

1.1 开发利用现状

天津市地热资源较丰富，具有分布面积广、热储类型多的特点，各热储形成相对独立的地下热水系统。截至2008年，天津市共有地热井300多眼，从目前的使用状况来看，80%以上用于居民取暖、洗浴及生活用水，同时也包括如工业用水、种植养殖、矿泉水等。全市地热开采井和回灌井共计290余眼，其中孔隙型热储层年开采量1100万m3；岩溶裂隙型热储层年开采量1350万m3；年总开采量2450万m3，地热水年回灌量462万m3，约占总开采量的18.8%。

地热资源的开发利用已显现出相当的魅力和生命力，开发和利用好地热资源，将对人类和社会发展产生不可低估的作用，对节能减排也有着深远的意义。根据可再生能源中长期发展规划目标“到2010年，地热能年利用量达到400万吨标准煤，到2020年，地热能年利用量达到1200万吨标准煤。”天津市有能力、有条件达到全国先进水平。

1.2 存在的问题

(1)地热资源利用率低，管理水平不高。地热利用结构和方式单一，利用技术、工艺及配套设备陈旧，供热井以供暖为例，以简单的直接供热为主要方式，其热能利用率不足30%。地热排放温度过高，不仅直接导致地热能利用率下降，还会形成新的环境污染。

(2)地热开采布局不合理。地热井主要集中在市区及近郊，使得这些地区水位下降较快，对地质环境造成一定的影响。

(3)地热回灌量严重偏低，有待调整提高。

(4)地热资源研究落后于开发。地热研究基本上是一种静态研究，对这些年开采利用的动态研究不足，对地热开发利用的可持续性产生一定影响。

(5)地热应用领域较窄。地热发电尚未进行尝试，地热供暖的梯级利用还没有全面推行。

但是随着地热资源开发的规模化、集中化，已经造成热储层压力（水位）的迅速下降，因此急需掌握地热资源的开采动态变化规律，并以此为基础进行地热资源开发利用规划，优先在地热行业上有所作为，使地热开发实现科学管理、有序开发、合理利用，并实现地热资源的可持续开发，使地热资源成为促进生态宜居城市、助力“美丽天津建设”的关键。

2 加强地热产业的战略研究是当务之急

2.1 加强地热产业的战略研究有利于保证地热资源的可持续利用

地热资源的开发要坚持科学发展第一位的原则，以经济效益为出发点，寓环境保护于经济增长之中，依靠物质与能量梯级循环利用的资源配置模式，提高资源利用率和能量转换率。天津市对全市的地热资源做了较为详细的规划，提出了地热资源利用的分区概念，包括限制开采区、控制开采区和鼓励开采区。

一是限制开采区，由于该区域地热开采已超采或达到饱和，热储压力下降快，因此需要严格地控制开采，增加回灌，对现有地热开采利用系统进行改建。二是控制开采区，在该区域内有一定的资源储量，部分地段尚有一定潜力，地热开采已初具规模，热储压力下降速率中等，开采布局有待调整。保证本区内采灌平衡，即新增开采量应小于该区域内增加的回灌量，也应采用梯级、综合、高效利用新技术，提高资源利用率。地热供热项目采用回灌开发模式。三是鼓励开采区，本区域开发程度低，开采规模小，年水位下降速率小，是资源潜能较大的地区。考虑到热储层对开采强度反应的滞后现象，应遵循稳步推开原则，使地热井布局科学合理。同时也在提高该地区建设规划程度，形成科学规范开发利用，实行项目高起点，优先考虑建设规划程度高、集约化技术水平高、综合效益高的项目，限制或禁止单一分散式开发模式。

2.2 加强地热产业的战略研究有利于优化地热产业结构

利用地热资源，应实现合理开发与节约使用相结合。要坚持“科学合理开发、开发保护并重”的原则，通过调整产业结构，控制能耗高的利用方式，有步骤地淘汰落后的、耗能高的设备，使设备和系统向节约型方向发展。以供热为例加强能源的管理工作，对各种能源的分配计划要严格控制，实行总量控制；依靠科学技术，在开发能源的同时，建立起资源保护系统，强化回灌开发的管理措施；采用先进技术，实现梯级综合利用，提高资源利用率；改进工艺技术，优化系统参数；合理使用新材料，物尽其用；加强管理，杜绝浪费现象。

应引导地热产业可持续发展，转变地热开发杂乱无序、地热井遍地开花的状态，使其能形成经济效益和地质环境保护双赢的局面，在地热利用中受益。要深入研究，寻找在综合利用方面的切入点。

2.3 加强地热产业的战略研究是地矿局自身经济发展战略的需要

天津地矿局在地热勘查方面和开凿地热井方面已成熟，一方面加强地热产业的战略研究可以继续保证其在地热科研方面的优势，加强地热资源勘查和开发，正确引导地热利用；另一方面也是布局整个地热产业的有利时机，应和政府相互配合，在地热整体规划的指导下，快速切入地热产业，形成特色产业链。目前天津市国土资源和房屋管理局在分析全区资源量、热储特征和开发现状以及热储压力动态特征基础上，提出总量控制和利用方式控制的措施：短期（至2010年）开采总量控制在3300万m3/年，其中孔隙型热储开采量1700万m3/年，基岩岩溶裂隙型热储开采量1600万m3/年；利用方式控制：孔隙型热储为开发生活热水、洗浴，小规模供热；基岩热储以供热为主。

3 地热产业发展的基本思路和方向

3.1 地热勘查开发和研究

地热勘查开发和研究是整个地热产业的顶端，对地热资源的勘查、开发、监测和保护，起着决定性的作用，这一部分也是政府关注的焦点，肩负着地热资源利用战略的重任。地热勘查开发和研究要坚持宏观调控，协调统一，既要充分发挥市场机制，加大宏观调控力度，又要力求与其他规划协调统一。以《天津市经济和社会发展第十个五年计划纲要》和《全国矿产资源规划》为指导，紧密结合社会发展需求，以市场为导向，重点加强市场需求大的地热资源勘查评价工作，确保本区规划与全国性规划衔接，与《天津市城市总体规划》、近期建设规划保持统一，为天津经济发展保驾护航。

同时促进和培养商业性地热市场的建设，提高地热勘查工作在城市化进程、环境保护等方面的作用。在已有勘查和开发工作的基础上，积极提出地热开采与回灌布局的科学利用方案，努力实现开发与保护并举，进行全区统筹规划，以有效地保护生态环境、防治灾害，保证地热资源的可持续开发利用。

地热勘查开发和研究坚持科技创新，提高勘查精度和水平。在地热勘查工作中，要产、学、研相结合，促进新理论、新技术、新方法的应用。提高地热地质研究精度，为合理开发地热资源提供技术保障与依据。地热综合利用研究，包括深层地热、浅层和地能转换热能等三个层次的研究。天津地矿局地热院、地勘院和地调院均对地热开发的不同层次进行了研究，应选择形成产业和经济效益的突破口，并逐步形成产业链条。

加快地热能源利用新方法、新渠道研究与实施。世界上对地热利用的方式多种多样，地热干燥除湿、地热孵化、地热发电及地热装备工艺等还存在空白，提升地热利用效率和层次，保证地热资源用好用足，这方面有较广阔的研究和发展空间。

3.2 规范地热资源开发行为，推行地热资源高效和集约化利用

天津市依靠丰富的地热资源形成多层次的地热利用产业，但也存在地热产业利益体多元化，走地热资源利用集约化、集团化发展的道路有较大的阻力。这是天津市在地热资源利用方面面临的新课题。

推行地热资源高效和集约化利用，重点推行梯级利用和联采联灌。以地热供暖建站为例，要加强梯级利用研究，推广梯级利用技术，减少地热开采量。对已有的地热供热站，重新调整布局，推行联采联灌，采灌结合，保证资源可持续利用，并实现规模效应，天津市地质矿产勘查开发局在这方面要提出建设性的意见和方案。同时通过优化地热供热站分布，实行地热开采指标限制，推行梯级利用，通过示范性建站，填补在地热利用方面的空白。

根据不同的开采区，要采取不同的策略，首先要建立高水平的供热站点，起到示范效用。其次也可以考虑收购现有供热站，进行改造升级，特别是通过政府，在限制开采量上采取回灌和梯级利用方式，减少相对开采量。地热井密度大的地区要关停一部分地热井，限制开采井数量。

政府应通过财政和税收政策促进地热资源高效和集约化利用。根据《可再生能源法》的要求，政府应设立可再生能源发展专项资金支持可再生能源发展，对地热能的开发利用予以支持，对技术研发、设备制造等给予适当的优惠。

3.3 加快地热产业内部整合，用热单位重组优化

一是地热产业内部整合。用热单位重组优化。以资本为平台，采取市场化运作，组建地热开发利用集团性公司，对小而分散的供热站、地热开采井实行并购重组，推行联采联灌的高效节能模式。以技术和效益作为出发点，使一些供热效益低、资源条件差、供热成本高的企业自愿通过重组，实现供热企业大型化、集约化。

二是用标准和制度规范已有地热开发利用企业。在一定时期内实行有开采必须有回灌的强制性规定，不具备回灌条件，要补回灌井，或并入其他有条件的企业。政府也应出台政策，禁止大规模直给直排式供热，必须利用热泵技术梯级模式和采取回灌开发模式，禁止尾水高温排放等措施。

3.4 地热资源的保护

当前地热资源有水位下降过快、停采后恢复不足的现象，地热资源的保护具有非常重要的意义。保护地热资源的主要措施有减少开采、研究开采规律、调整开采布局、加大回灌和动态监测等措施，以保证地热资源可持续利用。

对于现有资源开采企业，政府也要引导和规范，具备回灌井施工条件的必须补建回灌井，加大回灌量，缓解水位下降速率过快的情况。在地热资源开采层位结构调整中，要适当调整各热储层的地热资源开采比重。在地热资源利用结构调整中，改变地热单一的利用方式，特别是单一的地热采暖利用方式，积极推广梯级开发利用方式，减少地热资源开采量。尤其是无法建成回灌系统的单井系统，地热尾水要充分利用，提高尾水的重复利用率，将排放量减到最低。在开采布局上，要限制市区、塘沽中心城区、大港中心城区及武清中心城区的开采量，加大调控力度，通过调整回灌开采布局、利用热泵技术等多种途径，提高地热利用率，减缓资源消耗速度，逐步改变目前开采层位、开采地区过于集中的现象。提高地热动态监测水平，对动态监测网进行改造升级。

[1]国务院.国务院关于天津城市总体规划的批复(国函[2006]62号)[Z].北京:国务院,2006.

[2]国土资源部.国土资源部批复《天津市地热资源规划(2011-2015年)》(国土资函[2012]216号)[Z].北京:国土资源部,2012.

[3]天津市人民政府.天津市人民政府印发天津市浅层地热能资源开发利用试点工作方案(津政发[2010]13号)[Z].天津:天津市人民政府,2010.

[4]董建军,李春华,王坤,等.天津市地热资源开发利用规划技术报告[R].天津:天津地热勘查开发设计院,2004.

[5]蔡义汉.地热直接利用[M].天津:天津大学出版社,2004:10.

[6]孙宝成,曾梅香,林黎,等.天津地热对井回灌系统中的同位素示踪技术[J].地质调查与研究,2005(3):187-192.