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浅层地温能应用与发展

2019-09-18 11:03:25 中国能源网   作者: 李宁波,中国地质调查局浅层地温能研究与推广中心主任  

李宁波:在浅层地热,原来我们叫浅层地温,当时国土资源部徐部长说了,但是最初定并是浅层地热,这个叫起来能够归国土资源部来管,当时国土资源部在2006年两个副部长,一个是常务副部长李元(音),一个是当时主管地质环境的副部长两位要求我定名叫浅层地热,后来徐部长到任以后,他是学地质的,我的师哥,他认为从地热规范的角度,能够叫地热应该是原则上是25度以上,国家可以给你发证了,他改成浅层地热。我开始报的题目是这样,后来汪院士说现在叫浅层地热能,按照建议现在国家能源局地热能有一个标委会,新出的标准也是叫浅层地热能,我们国家的文件里面有一个关于大力推进北方浅层地热能在北方供暖的应用,专门还有一个括号,易成地温能,前面是罗嗦两句给大家讲一下过程的变化。现在全国各地也不一样,有的还是叫浅层地热。

第一,浅层地热能开发利用现状,包括国际上国内的情况。

第二,传统的浅层地温开发利用方法。现在地方各方面都在创新,不管是从设备还是应用技术上都在创新,这里面列举了几个新的技术。

第三,未来发展的趋势和建议,一个是对未来的看法,另外也是应组委会要求,介绍一下北京的副中心,新机场,我刚才看郑教授讲了世园会了,我也讲一下,从案例上讲一讲对未来趋势的判断。

第一,现状。刚才郑教授讲了一下发展的情况,这个图是到2050年的时候传统煤炭要降到10%以下,能不能?对于我们国家来说难度非常大,我们在巴黎气侯大会上面有承诺,政府是有承诺的,这个承诺怎么样完成,确实应该说任务很艰巨,地热能在未来应该能够发挥更大的作用。去年全国开了可再生能源的大会,千人大会,在九华,当时邀请我做对话嘉宾,在台上就我一个人,当时大家对这个判断,太阳能、风能占的比例非常大,他们都是实力雄厚,有若干专家。我们在探讨的时候,他们可以说充分认可我们地热的发展路径是可持续的,比风能和太阳能发展品质上更优良。地热开发利用相对更稳定,而不像风能、太阳能,太阳能白天能用,晚上不能用,能有风大风小,也有不稳定。但是地热相对来说要稳定的多,这是一个方面的可以发生的贡献。地热的开发利用更可以就近,如果说资源具备就近,也叫因地制宜,我们可以说不用像北京这样城市,你在城市里面应用肯定不现实,另外北京风能在城市里面更不现实,距离风电厂不能太近。我们地热就是就近取材,比如说下面要讲的案例,不管新机场还是副中心都是实际案例。

全国发展的现状、地热占比我就不讲了。2015年世界地热大会统计的数值,1995年到现在,他时候1995年才一千多兆瓦,现在五万多兆瓦,这个增长是非常的惊人。

十九大红字标出来是习总讲的,壮大节能环保产业,清洁生产产业,清洁能源产业,推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系。包括现在说2+26,那么多行业现在都在压缩产能,包括整合、梳理和重新的归并。我们这个不仅仅是中央,现在国家出台了鼓励这个的政策,我刚才讲到的这些地方,比如说北京的周边、山东、山西、河南,陕西,我去这些地方,应该说这些省包括一些地方的市都出台了鼓励政策,用地热给予你各方面的补贴。这个在其他行业,其他各个地方都不景气的时候还能够出台这些优惠政策,应该说是难能可贵了,迎来了一个非常好的发展机遇。

这是实际应用的情况,浅层地温能开发,我们地调局有全国336个地级市搞的调查评价,实际上按照这些每年浅层地热能开采量应该能够达到七亿吨标煤,现在开发的仅仅占2%左右,浅层地热能在建筑供冷336各地级市可以达到320个亿,大2015年的时候才4.3个亿,加上县级利用整体是1%左右,这是总体应用的情况。如果按照现在调查评价,在中东部地区143个地级市,年可开采量是4.5亿吨。京津冀可实现供暖面积是35亿平米,现在按照最新的调查,这里面一起碰的统计,现在京津冀也就是两个亿左右。未来的发展空间是巨大的,可利用的资源量是可以满足更大的需求。从咱们浅层地热能开发利用,从2000年到现在,大概平均每年增长速度超过20%,大家想在全国哪个行业能够有这样发展,这么长时间,20年每年平均增长20%,这是非常好的产业,未来有着光明的发展前景。截止到2015年的图,现在新的政策也陆续要出台了,我就不详细讲了,大家如果需要我的PPT大家可以去拷。

北京这个数是新统计的数,2018年最新的统计,北京到现在为止我们统称地热能,能够达到5554万平方米,在北京现在占到6.9%,这个在全国的各个地方占比是最高的。我们国家某个城市现在报的是6300万平米以上,但实际上调查是1700-1800万,就是现在用的也是这样情况,目前真正在用、而且在健康可持续的应用的情况下,北京占比是最大的,应用量也是最大的。按照规划到2020年将达到7000万,这是可实现的,昨天刚在建委开会大家探讨还说到这个事情。最终在全市供热面积占比要达到7.38%。

第二,开发利用新的技术、方法、手段。当时中央电视台采访我的时候,这是北京几个重点的项目,这都是项目图片,就不具体讲了。现在土壤换热器结合国外的研究,包括在京津冀地区,我在廊坊有一个分支机构,现在他这个发扬光大,既有封闭式的,也有半开放式的,考虑到过去有一些废气的井,我当时从地热层演化推的一个技术。现在河北地区大多数中深层大量开发,环保部环保督察查到很多正在排放,尤其是冬天供暖很多排放地热没有水,结果看到冒热气,所经之处寸草不生,这种情况使得河北很多地方,包括环保部对北京天津地热开发产生了一些非常不利的影响,现在很多政策真的非常不利。我们针对这些情况开发了这些新的技术,一个是全封闭,通过热泵实现供暖。因为解决了一些地热废弃要封井,不让搞抽灌了,我能不能不取水也是用这一类技术。半开放技术,河北两个地方已经实验了,而且效果非常好,换热效率,实际供暖面积要超过封闭的。我们为了解决一些现在国家遇到的困难,解决地方政策推进的一些困难,实际上没有想到具有意外收获,效果很好,下一步这些不受政策影响,政策还是鼓励的。现在国家政策有地方说了叫取热不取水,北京当时开发地热井,批地热井批到政府,现在隋市长批了几个字,坚持取热不取水的原则。领导们现在只要别取水就可以用,最后用的还是这个,最后批的,在这个基础上一事一例给批了。

全封闭的下面有一个混合器,这个应用在浅层当中做了实验,大概这一个高效管相当于四到六个多态管,这个换热器在老城区改造,这些技术都是可以应用的。

热泵技术加干热,这是中深层的,这个技术最早从西安过来的,河北、天津有不少这样地层,这些都可以在这用,就是干热打大概2000米,这样大概70多度,然后中间有一个同心圆圈,外面回水,中间头水,结合热泵来解决供暖。现在天津有一家公司应用,而且应用效果不错,他每年停止运行的时候我去看过,按照他们现在计算情况,每一个井690千瓦,还是比现在大多数的运行效果好,因为他是间歇式的,晚上要停,这个效果要好很多。

冰源热泵,这利用水变成冰过程中要大量释热,他利用这个解决。这个最早在南京,南京的一个小区供暖的时候用的热泵,老百姓自己把原有面积包括阳台扩开自己一封都用上了,这样情况下原来设计不够出现了低温情况,然后发明了这个技术。之后北方寒区地标水应用就成为可能,以前包括北方地区的热源热泵讲了很多,这个技术如果能够广泛利用,会使得这些系统更成熟。

第三,未来的建议。浅层地热能是三个属性:太阳能的属性、储蒙属性、地热能属性。我们最早的浅层低温能属性是我们提出来的,我们当时考虑到京津冀地区,我们在北京,京津冀地区地四系厚度,相对来讲开发的成本最低,是处于这么一个考虑提出的,相对来讲在经济合理的区间。我自己在下面也会讲,完全可以突破。我当时指导哈尔滨,我设了一个分中心,现在就打到600米,有的地热增温率特别好,现在打到五六百米,那个地热增温度是六到七度,现在已经实验好几年了,运行效果很好。

地表横温层以上是太阳能属性,因为他变更很大。第二个是蓄能属性,任何一个地质体都有蓄能属性,这个保持多长时间呢?确实不可能完全没有损耗,你蓄的能百分之百都能提出来,不要想那么高,跟我合作的一个教授,他做了很多保温处理,现在十几年了最高提到24-25%。恒温层以下是地热能属性,符合地热增温,这是三个属性的问题。

复合式发展可能会主导未来发展趋势,具体的我就不讲了。我提出来四个结合:一个是深浅结合,一个天地结合,一个是条序结合,一个是标准结合。深浅结合可以突破,可以和中深层地热结合起来,北苑家园给家里面供暖就是用的中深层的地热,外面有一些公建既要解决制冷,也要解决供暖,用的就是浅层的,这是一个深浅结合。老百姓家里面制冷也能够按照有一些标准取费,你也可以入家里。比如说奥运村,你可以给解决供暖的问题。

天地结合,这就是跟太阳能,太阳能和蓄能,那个教授在加拿大做的实验。

跟各种余热,工业的,电厂的预热结合。

调峰和蓄能,你不要完全考虑全解决,最好做一个技术系统更稳定,投资减少,运行费用最低,这是我们最优化的设计,所以要把调峰和地源热泵结合起来。

最后说一下例子,北京城市副中心。我们把浅层作为基础60%,其他作为调峰,目前运行到现在两年了,效果比我想象的要好,我前两天刚去过。解决了237万平米,最终影响是386万。调峰利用三河电厂的预热,这个目前不管是供暖还是制冷,现在运行很好。今年冬天刚刚搬过去,按说晚上下班了应该用能很少,但是用能非常大,我们看所有房间窗户都是开的,你刚搬进去大家要散味,晚上耗能很大,即使这样反应情况非常好。

大兴国际机场,昨天我们在建委开会的时候发改委同志提起这个事。当时机场是自己独立运行,不愿意用,我们在很多年前就提了,习总书记去考察,到副中心然后又到了机场。在副中心看了,第一个进的示范工程,他到这有印象,说新机场可再生能源利用率是多少,当时姚总,机场指挥部总指挥说我们争取达到6%,习总书记就不高兴了,那北京市到2020年,全北京市可再生能源利用率要到10%,我刚去副中心回来,那个地方要到15%,你现在到6%,你大兴机场肯定不行,最后什么都不说,我们回去马上整改。下来给我打电话,我们马上进场去做实验,就提出来后来解决方案。最起码要讲政治,而且习总书记确实对生态文明建设非常重视,这是一个真实的事情。

这个是当时测试的情况,蓄滞洪区的情况,只有在这东航南航的一些绿地,包括他们的工作区。这是这个机房情况,具体的情况就不详细讲了。

今天很高兴在这跟大家分享我们一些工作成果,还有我主持的几个大的项目的具体应用的情况,新机场我也去了,最近正在搞试航,现在就开了一个机组,东航和南航还没有进驻,目前运行的很好,希望将来整个全运行的时候能够达到我们预期,甚至超过我们的预期,谢谢大家。




责任编辑: 张学坤

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