深层地热能供暖分析评价

杨延斌

中石化绿源地热能开发有限公司山东分公司

深层地热能供暖分析评价

杨延斌

中石化绿源地热能开发有限公司山东分公司

深层地热能是指温度高于25℃，集“热、矿、水”为一体的自然资源。深层地热能是一种洁净、安全的可再生能源，具有较大热流密度、流量、温度等热物性参数稳定等优点。深层地热能是一种矿产资源，同时也是宝贵的旅游资源和水资源，具有极大的开发利用价值。

深层；地热能；供暖；评价

1 地热能的相关概念

随着《地热能开发利用“十三五”规划》发布 “十三五”时期，在全国地热资源开发利用现状普查的基础上，查明我国主要水热型地热区(田)及浅层地热能、干热岩开发区地质条件、热储特征、地热资源的质量和数量，并对其开采技术经济条件做出评价，为合理开发利用提供依据。支持有能力的企业积极参与地热勘探评价，支持参与勘探评价的企业优先获得地热资源特许经营资格，将勘探评价数据统一纳入国家数据管理平台。《规划》写明，要积极推进水热型地热供暖。按照“集中式与分散式相结合”的方式推进水热型地热供暖，在“取热不取水”的指导原则下，进行传统供暖区域的清洁能源供暖替代，特别是在经济较发达、环境约束较高的京津冀鲁豫和生态环境脆弱的青藏高原及毗邻区，将水热型地热能供暖纳入城镇基础设施建设中，集中规划，统一开发。

1.1 地热能的类型

地热能主要分为两种类型，第一种就是温度较高的地热能，这主要为蒸汽形式，与地域因素有着密切的关系，此类地热能是天然存在的，是一种热力形式；另外一种属于浅层地表热能，主要以热水、温热水以及温水形式存在，会通过熔岩与地下水运动到地壳中，将热力传输上来。高温熔岩会加热附近的地下水，直接利用这些热源抽取其能量是非常有效的，浅层热能基本上不会受到地域因素的影响，温度稳定、范围广泛，开发技术也开始日趋成熟。

1.2 地热能的特征分析

与风能、水能和太阳能不同，地热能不会受到季节因素的影响，不需要进行蓄能，运行的稳定性高，从地热能井出来的蒸汽以及高温热水能够直接应用到生产中，研究显示，地热能在一年之中，有72%的时间都能够使用，而水利发电只有43%，太阳能和风能只有14%、21%，与之相比，地热能的利用率是最高的。而与燃油、燃煤、天然气相比，地热能发电产生的污染物显著偏低，且相关的设备在建设完成后，维护工作量不大，使用寿命长，因此，受到了广泛的关注。

2 项目的基本情况

某地区项目累计投资5亿元，建成400万平方米供暖能力，主要涉及周边区域，同时取得了供热特许经营资质。该地区项目共有地热井24口，换热站37座，管网长度34公里。目前正与该地区所辖的地热资源富集区积极接触。计划将在该地区及其周边投资2亿元，供暖能力将达到600万平方米。

3 技术方案

该地区项目的技术主要特点是结合热泵技术，对地热能进行梯级利用。某企业入驻该地区以来，依托该地区优质地热资源，形成了一系列成熟的地热开发利用技术，包括地热资源勘查评价、地热钻井成井、多井集输、地热输送保温、地热水换热、智能监控、采灌结合、尾水净化等。

3.1 采灌结合

该企业在该地区项目中通过换热技术将换完热的地热尾水在密闭状态下通过回灌管线回注到地下，做到了"取热不取水"，实现地热资源可持续利用；针对该地区砂岩回灌区域难的问题，该企业专门立项开展研究，经过喷砂射孔改造，采用自然回灌砂岩回灌区域，砂岩回灌区域由原来的30立方米/小时提高到80立方米/小时，若适当增加压力，砂岩回灌区域效果将更加显著。

3.2 间接换热

该地区项目采用间接换热技术，地热水采灌系统和供暖循环系统独立运行，有效解决了管网及末端腐蚀问题。同时该企业在该地区项目中针对传统散热器和新建地板辐射采暖不同的供热品位需求，通过地热梯级利用的技术方式，分级、分层次利用地热能，采用热泵技术提取地热尾水热量，降低回灌温度，有效提高了地热能利用效率。

3.3 尾水净化与矿物提取

该企业针对该地区地热资源矿化度高、回灌难的特点，开展了地热尾水处理及综合利用先导试验，开发出高含硼地热尾水净化的技术路线，处理后的水质分别达到洗浴水、自来水及纯净水标准，同时从高含硼地热水中提取出纯度大于99%工业级硼酸及硼砂。该地区项目开创了一种经济、环保的地热资源高效开发模式。

4 项目的可推广和评价

中深层地热供暖技术已经基本成熟，从技术角度可以进行大规模推广。项目经济性在很大程度上取决于钻井深度、地热水温度、出水量、水质及供热终端等因素。该地区项目目前还存在以下问题：1)该地区项目地热供暖属分区块建设开发，该地区项目地热供暖是公司地热投资建设最早的区域，前期实验性投资较大，单位面积投资与运营成本较高。2)受整体规划设计、开发商分批建设、居民入住等影响，新建供暖能力空置率较高，居民收费率不能全额到位。2016年，该地区项目供暖运行面积216万平方米，仅占建成供暖能力414万平米的52%。高空置率和高投资成本使得项目的实际利润率下降。3)供暖收费价格是影响效益的最重要因素，该地区项目贴费、暖费收取标准偏低，同时在电价水价上未得到政府优惠。随着物价水平不断提高，项目经营成本不断提高，若贴费、暖费、电价上不做调整的话，将影响项目的经济可行性。4)地热供暖项目为可再生能源利用项目，节能减排效果显著，该地区项目在开发过程中未得到国家任何补贴。

根据以上问题，提出建议如下：1)为提高地热供热利用率，建议政府出台政策要求新建建筑优先选择地板辐射采暖末端形式，以与地热资源品位更好得匹配。2)建议建立政府对供暖收费价格调整的长效机制，提高暖费与贴费价格，电价执行居民电价，保障地热供暖运行效益。3)建议国家针对地热供暖项目给予一定的财政支持，保证项目实施的经济可行性。

结语

地热是一种无污染、可再生的清洁能源，与煤炭、石油、天然气等传统的化石能源相比，具备数量巨大、可再生、低碳、环保、就地取用等优势。地热资源现在已被广泛用于生活供暖、发电、制冷、烘干、化工业、种植养殖业、房地产开发、旅游、疗养保健等许多领域，并显现出日益广阔的应用前景。开发利用好地热资源，对于缓解经济发展过程中的能源供需矛盾，增强节能减排效果、实现低碳生活方式具有重要意义。对于建设资源节约型、环境友好型和谐社会也具有非常重要的意义。

[1]李宜程，刁乃仁.深层地热能梯级利用供暖方法[J].节能，2015，07：62-64.