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全面走向井下换热,河北地热供暖找到出路了?

日期:2021-09-13    来源:中国能源报  作者:仝晓波 吴起龙

能源资讯中心

2021
09/13
10:12
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关键词: 清洁采暖 中深层地热 地热能

作为走在全国前列的地热开发大省,去年底以来,河北省关于规范化管理本省地热开发事业的激励政策力捧举措接连出台……

继2020年12月29日,河北省水利厅发布《关于严格地下水取水管理有关事项的通知》(冀水资〔2020〕80号,下称“80号文”),以及今年6月28日,河北省水利厅、自然资源厅联合发布《关于规范抽采地热水管理的通知》[冀水资函[2021]50号](下称“50号文”),进一步明确加强地热抽采水规范化管理的之后,8月27日,河北省住建厅又发布了省级地方标准——《中深层地热井下换热供热工程技术标准》(下称“标准”),该标准将自2021年12月1日起实施。

因地热开发利用无序问题突出,以及地下水超采严重等问题,去年河北省曾一度“一刀切”叫停、依法查处省内所有违法开采的地热井。此举因涉及面广,且存在巨大的清洁采暖接续隐忧,而引发广泛讨论。

综合解读上述三项政策释放出的信号,河北省在力推地热开发规范化的同时,还在政策支持层面由传统的采灌结合、取热不耗水(下称“地面换热”)开发模式向井下换热倾斜,在工程技术标准层面也为井下换热“搭好了台”,这无疑是为中深层地热开发“开辟了一条新路”。

在地热开发专家、中国科学院地质与地球物理研究所研究员庞忠和看来,河北《中深层地热井下换热供热工程技术标准》作为目前国内出台的第一个井下换热地方技术标准,先于国标出炉,将对京津冀等华北地区、陕西乃至全国的地热开发产生深远影响。

监管趋严

“地面换热”遇冷

近年来,随着我国北方地区清洁取暖工作的大规模推进,地热能作为一种可再生的清洁能源,被视为传统化石能源的重要替代方式而受到热捧。

相关材料显示,我国地热能直接利用量已连续多年稳居世界第一位。根据国家地热能中心统计,截至2019年底,北方清洁供暖地区中深层地热能供暖总面积已达到3.82亿平方米。

国家能源局于今年4月发布的《关于促进地热能开发利用的若干意见(征求意见稿)》更将“大力开发利用地热能”视为我国实现碳达峰、碳中和的重要举措。并提出,到2025年,我国地热能供暖面积要比2020年增加50%;到2035年,在2025年基础上再翻一番。

记者了解到,目前我国中深层地热能开发利用技术主要是以河北雄县为代表的取热不耗水、完全同层回灌的换热技术为主。

然而长期以来,由于地热开发存在的“九龙治水”管理漏洞使得地热无证开采、地热水乱排问题难以得到有效治理,从而成为制约行业有序发展的最大“绊脚石”,这一问题在河北表现尤为突出。

仅以河北保定为例,根据本刊此前公开报道,该市300余口地热井中2/3属于缺乏完善手续的问题井。

为促进地热资源科学合理开发利用,进一步规范抽采地热水管理,河北省“50号文”本着妥善处理历史遗留问题的原则,对现有地热井地热尾水同层回灌量不低于95%,且已取得探矿权证的,按照相关规定补齐手续;对于以抽采地热水方式开发利用地热的新建井,“50号文”却是给予了从严管理。该文件明确,除山区自流温泉外,这类模式开发的新建井原则上不再新批取水许可证和采矿许可证。

“今后,以地面换热模式开发的新建地热井基本在河北不允许了。‘50号文’在解决历史问题的基础上,对于地热水抽采管理更加严格。在这种情况下,估计河北省最终能取得合法资质的地热井,不超过30%,而且后续的监管过程中还要继续趋严。”一位不愿具名的接近河北省政府部门人士向记者说。

“也就是说,从目前河北的政策导向看,主流的地面换热开发模式今后在河北可能将寸步难行。”亦有河北地热开发企业人士向记者补充说。

而在河北省地源热泵技术检测中心主任刘自强看来,“只有采取强力措施先将当前地热开发中存在的不正之风‘刹住’,才便于后续能够针对性的治理”。

“从这个角度看,地面换热开发模式或只是短期遭遇的阵痛。”中石化新星新能源研究院副院长李瑞霞对记者说。

另觅新途

“井下换热”获力捧

然而这并不意味着河北地热开发事业会因此而陷入绝境。从“50号文”与河北省刚刚发布的上述标准透露的信号看,河北省将转而支持地热开发的另一种模式,即完全不开采地热流体、闭式循环取热的“井下换热”技术。

对此,“50号文”指出,采用深层地下换热方式开发利用地热能的(只取热不取水),无需办理取水许可和采矿许可,同时可按照国家相关政策规定,享受可再生能源税收和收取采暖费等方面的优惠政策,鼓励各市、县出台具体支持政策。

而此次技术标准的发布更是为支持“井下换热”技术在河北的推广应用做好了铺垫。从记者拿到的报批文件看,本标准共分为10章和2个附录,从地热地质条件调查,井下换热系统,辅助热源及地热梯级利用,供热站建设,监测与控制系统,系统调试与质量验收,运行维护以及系统评价等各环节对“井下换热”工程实施作出了详尽规定。

“上述标准的出台无疑是让中深层地热开发利用多了一项技术选择,也为地质条件类似的广大北方地区地热能开发提供了技术参照。这对地热开发项目的审批、施工、后期管理,以及环保监督等都有帮助,并在一定程度上纠正一些错误概念,有利于地热行业规范化健康发展。”庞忠和分析称。

另有受访专家指出,由于井下换热项目不涉及取水许可与采矿许可办理,相当于简化了政府的管理流程。尤其是在地下水超采严重的河北省,该模式无疑会让监管变的更容易。

▲雄县鑫城小区人才家园换热站场景

“一刀切”不可取

地热开发要因地制宜

记者了解到,井下换热技术,起步于20世纪90年代的欧洲,2015年左右开始在国内得以发展。

“作为一项中深层地热能开发利用技术,通过钻凿地热井并下入取热管,注入软化水在井内循环流动提取地层热量,井壁与地层隔绝,保证地热井与地层间只能进行热交换;因该技术对地层干扰较少,又被称为‘中深层地热能无干扰供暖技术’。”李瑞霞介绍。

然而在庞忠和看来,新时期,虽在不同地质条件、不同工况、不同运行方式下对该项技术进行研发,但与上世纪90年代相比,目前的井下换热技术在换热效率、投入产出比等方面均未有变革性发展。

“核心还在于经济性。”李瑞霞指出,由于井下换热是通过热传导从地层提取热量,受传热效率的天然限制,其取热量远低于地面换热技术,主要受控于地下热储温度,且循环取热水温度一般低于30度,后续供暖需要热泵提温,运行成本很高。

相关材料显示,“取热不取水、同层回灌”地面换热技术,一对抽灌井可实现供暖面积约8.5-24万平方米。而井下换热技术,垂直单井仅可实现供暖面积约0.8-1.3万平方米;U型井只能实现供暖面积约4-5万平方米。

李瑞霞以河北雄县为例测算,如果将目前供应全县700万平方米面积的地热井全部由‘地面换热、同层回灌’模式改为井下换热模式,也只能供应约100万平方米。

“地面换热与井下换热的钻井成本基本相同,换言之要满足同样的供暖面积,井下换热在钻井方面的成本就达到井上换热的7倍。”中石化绿源地热能开发公司董事财务总监赵鑫指出。

不仅如此,二者相比后续运行成本差距也很显著。“地面换热供暖建设投资单位建筑平方米造价约100-130元,每个供暖季每平方米电耗约8-12度;而井下换热单位建筑平方米造价约250-350元,每个供暖季每平方米电耗约15-30度。对比之下,井下换热建设投资和运行成本要达到地面换热的2—3倍。”李瑞霞说。

多位受访专家一致认为,从截至目前陕西西咸新区、河南郑州的先进实践看,采用井下换热技术开发地热一定离不开政府补贴,大规模开展难度还很大。如若现在一味强力推广这一技术,不仅将为政府财政带来巨大压力,同时也将为用户带来沉重负担。且从长远看,其经济性想要达到媲美地面换热技术的可能性也不大。

“就河北省而言,目前还没有出台井下换热规模化发展的配套政策措施。”刘自强对记者表示,一般来说技术标准先行,其次试点推广,然后再配套政策。目前看来,井下换热技术尚处于制定标准、开展示范项目的技术储备阶段。

“地热开发利用在技术选择上应因地制宜,根据当地的地质条件、实际需求来定,至于最后技术好不好需交由市场来验证。”庞忠和如是说,因为地质条件是天然存在的,地热开发一定要因地制宜,地面换热与井下换热模式二者可互为补充,政府主导的“一刀切”并不可取。

“河北政策力捧的井下换热技术之举虽然一定程度上可推动该技术的落地实践与快速进步,但长远看,其或终将只能与地面换热技术补充发展,并不能成为主流的地热开发模式。”亦有受访专家直言,从这一角度看,“地面换热技术也只是短期政策遇冷,是其由之前的无序无度迈向科学规范化发展之路遭遇的一个阶段性历程。”

▲雄县鑫城小区人才家园换热站场景

隐忧仍存

警惕“返煤”苗头

采访过程中,亦有专家对河北省此次严管地热水抽采,严控“地面换热”,鼓励“井下换热”的举措可能引发的隐忧提出警示。

“从近期河北省出台的一系列政策文件看,虽地热开发逐步被规范化,但对于中深层地热开发井上换热模式的近乎一刀切式‘封堵’仍不尽合理。”一位不愿具名的业内人士直言,目前河北省标准虽简化了管理流程,但井下换热的配套政策尚未出台,下一步还需警惕地热监管由之前的“九龙治水”转变为“放任自流”。

“即便走井下换热之路,实际上也并不意味着政府就可以放松、甚至不需要监管了。若监管不跟上,很可能会再次导致地热开发利用的混乱。”庞忠和强调。

庞忠和进一步指出,如果钻井施工监管措施不到位,迫于单井供暖效率,部分企业可能会为追求井口出热量,而不规范操作干扰含水层,此举亦可能造成对地下水的破坏。

与此同时,对于那些因种种客观因素不能够补齐合法资质的地面换热地热井,如果井下换热之路走不通,无疑将陷入清洁采暖接续困境。

对此,有专家就坦言,就目前而言,井下换热尚缺乏实际应用场景,国际上也无成功经验可供借鉴,要解决大规模应用的居民采暖问题,对很多地方并不现实。

“河北的地热发展已经到了一个关键节点,如果完全摒弃传统开发模式,全面走向井下换热,那么由于经济性和应用场景受限,可能会将整个行业带进‘死胡同’,大量的政府补贴无疑不可持续。”一位不愿具名的地热企业人士说。

亦有受访专家指出,一条技术路线是否可行,最终要看市场是否认可。就地热开发而言,河北省需要警惕的是,大规模的井下换热行不通怎么办?”

采访中,记者了解到,在河北省个别地区地热开发特许经营区内已经出现了“返煤”的苗头。有的地方因为无法按规定为地热井补齐手续,开始考虑接续邻近地区火电厂热源,无疑将增加火电厂所在地的燃煤消耗,这又何尝不是另一种形式的“返煤”。

刘自强坦言,“河北的地热开发可谓任重而道远,既要关闭不合规的热力井,还要兼顾老百姓的民生供暖,现在是夹缝中寻找解决方案。”

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