地熱供暖:中深層地熱開(kāi)發(fā)井下?lián)Q熱技術(shù)可行嗎?|地大熱能_地面換熱

因地熱開(kāi)發(fā)利用無(wú)序問(wèn)題突出，以及地下水超采嚴重等問(wèn)題，地熱供暖：中深層地熱開(kāi)發(fā)井下?lián)Q熱技術(shù)可行嗎？|地大熱能_地面換熱 去年河北省曾一度“一刀切”叫停、依法查處省內所有違法開(kāi)采的地熱井。此舉因涉及面廣，且存在巨大的清潔采暖接續隱憂(yōu)，而引發(fā)廣泛討論。河北省在力推地熱開(kāi)發(fā)規范化的同時(shí)，還在政策支持層面由傳統的采灌結合、取熱不耗水（下稱(chēng)“地面換熱”）開(kāi)發(fā)模式向井下?lián)Q熱傾斜，在工程技術(shù)標準層面也為井下?lián)Q熱“搭好了臺”，這無(wú)疑是為中深層地熱開(kāi)發(fā)“開(kāi)辟了一條新路”。河北《中深層地熱井下?lián)Q熱供熱工程技術(shù)標準》作為目前國內出臺的第一個(gè)井下?lián)Q熱地方技術(shù)標準，先于國標出爐，將對京津冀等華北地區、陜西乃至全國的地熱開(kāi)發(fā)產(chǎn)生深遠影響。

監管趨嚴
“地面換熱”遇冷
近年來(lái)，隨著(zhù)我國北方地區清潔取暖工作的大規模推進(jìn)，地熱能作為一種可再生的清潔能源，被視為傳統化石能源的重要替代方式而受到熱捧。相關(guān)材料顯示，我國地熱能直接利用量已連續多年穩居世界第一位。根據國家地熱能中心統計，截至2019年底，北方清潔供暖地區中深層地熱能供暖總面積已達到3.82億平方米。國家能源局于今年4月發(fā)布的《關(guān)于促進(jìn)地熱能開(kāi)發(fā)利用的若干意見(jiàn)（征求意見(jiàn)稿）》更將“大力開(kāi)發(fā)利用地熱能”視為我國實(shí)現碳達峰、碳中和的重要舉措。并提出，到2025年，我國地熱能供暖面積要比2020年增加50%；到2035年，在2025年基礎上再翻一番。

目前我國中深層地熱能開(kāi)發(fā)利用技術(shù)主要是以河北雄縣為代表的取熱不耗水、完全同層回灌的換熱技術(shù)為主。然而長(cháng)期以來(lái)，由于地熱開(kāi)發(fā)存在的“九龍治水”管理漏洞使得地熱無(wú)證開(kāi)采、地熱水亂排問(wèn)題難以得到有效治理，從而成為制約行業(yè)有序發(fā)展的最大“絆腳石”，這一問(wèn)題在河北表現尤為突出。

另覓新途
“井下?lián)Q熱”獲力捧
然而這并不意味著(zhù)河北地熱開(kāi)發(fā)事業(yè)會(huì )因此而陷入絕境。從“50號文”與河北省剛剛發(fā)布的上述標準透露的信號看，河北省將轉而支持地熱開(kāi)發(fā)的另一種模式，即完全不開(kāi)采地熱流體、閉式循環(huán)取熱的“井下?lián)Q熱”技術(shù)。對此，“50號文”指出，采用深層地下?lián)Q熱方式開(kāi)發(fā)利用地熱能的（只取熱不取水），無(wú)需辦理取水許可和采礦許可，同時(shí)可按照國家相關(guān)政策規定，享受可再生能源稅收和收取采暖費等方面的優(yōu)惠政策，鼓勵各市、縣出臺具體支持政策。上述標準的出臺無(wú)疑是讓中深層地熱開(kāi)發(fā)利用多了一項技術(shù)選擇，也為地質(zhì)條件類(lèi)似的廣大北方地區地熱能開(kāi)發(fā)提供了技術(shù)參照。這對地熱開(kāi)發(fā)項目的審批、施工、后期管理，以及環(huán)保監督等都有幫助，并在一定程度上糾正一些錯誤概念，有利于地熱行業(yè)規范化健康發(fā)展。另有受訪(fǎng)專(zhuān)家指出，由于井下?lián)Q熱項目不涉及取水許可與采礦許可辦理，相當于簡(jiǎn)化了政府的管理流程。尤其是在地下水超采嚴重的河北省，該模式無(wú)疑會(huì )讓監管變的更容易。



“一刀切”不可取
地熱開(kāi)發(fā)要因地制宜
井下?lián)Q熱技術(shù)，起步于20世紀90年代的歐洲，2015年左右開(kāi)始在國內得以發(fā)展。作為一項中深層地熱能開(kāi)發(fā)利用技術(shù)，通過(guò)鉆鑿地熱井并下入取熱管，注入軟化水在井內循環(huán)流動(dòng)提取地層熱量，井壁與地層隔絕，保證地熱井與地層間只能進(jìn)行熱交換；因該技術(shù)對地層干擾較少，又被稱(chēng)為‘中深層地熱能無(wú)干擾供暖技術(shù)。

核心還在于經(jīng)濟性。由于井下?lián)Q熱是通過(guò)熱傳導從地層提取熱量，受傳熱效率的天然限制，其取熱量遠低于地面換熱技術(shù)，主要受控于地下熱儲溫度，且循環(huán)取熱水溫度一般低于30度，后續供暖需要熱泵提溫，運行成本很高。相關(guān)材料顯示，“取熱不取水、同層回灌”地面換熱技術(shù)，一對抽灌井可實(shí)現供暖面積約8.5-24萬(wàn)平方米。而井下?lián)Q熱技術(shù)，垂直單井僅可實(shí)現供暖面積約0.8-1.3萬(wàn)平方米；U型井只能實(shí)現供暖面積約4-5萬(wàn)平方米。以河北雄縣為例測算，如果將目前供應全縣700萬(wàn)平方米面積的地熱井全部由‘地面換熱、同層回灌’模式改為井下?lián)Q熱模式，也只能供應約100萬(wàn)平方米。

地面換熱與井下?lián)Q熱的鉆井成本基本相同，換言之要滿(mǎn)足同樣的供暖面積，井下?lián)Q熱在鉆井方面的成本就達到井上換熱的7倍。不僅如此，二者相比后續運行成本差距也很顯著(zhù)。地面換熱供暖建設投資單位建筑平方米造價(jià)約100-130元，每個(gè)供暖季每平方米電耗約8-12度；而井下?lián)Q熱單位建筑平方米造價(jià)約250-350元，每個(gè)供暖季每平方米電耗約15-30度。對比之下，井下?lián)Q熱建設投資和運行成本要達到地面換熱的2—3倍。

從截至目前陜西西咸新區、河南鄭州的先進(jìn)實(shí)踐看，采用井下?lián)Q熱技術(shù)開(kāi)發(fā)地熱一定離不開(kāi)政府補貼，大規模開(kāi)展難度還很大。如若現在一味強力推廣這一技術(shù)，不僅將為政府財政帶來(lái)巨大壓力，同時(shí)也將為用戶(hù)帶來(lái)沉重負擔。且從長(cháng)遠看，其經(jīng)濟性想要達到媲美地面換熱技術(shù)的可能性也不大。
“就河北省而言，目前還沒(méi)有出臺井下?lián)Q熱規?；l(fā)展的配套政策措施。一般來(lái)說(shuō)技術(shù)標準先行，其次試點(diǎn)推廣，然后再配套政策。目前看來(lái)，井下?lián)Q熱技術(shù)尚處于制定標準、開(kāi)展示范項目的技術(shù)儲備階段。

地熱開(kāi)發(fā)利用在技術(shù)選擇上應因地制宜，根據當地的地質(zhì)條件、實(shí)際需求來(lái)定，至于最后技術(shù)好不好需交由市場(chǎng)來(lái)驗證。因為地質(zhì)條件是天然存在的，地熱開(kāi)發(fā)一定要因地制宜，地面換熱與井下?lián)Q熱模式二者可互為補充，政府主導的“一刀切”并不可取。河北政策力捧的井下?lián)Q熱技術(shù)之舉雖然一定程度上可推動(dòng)該技術(shù)的落地實(shí)踐與快速進(jìn)步，但長(cháng)遠看，其或終將只能與地面換熱技術(shù)補充發(fā)展，并不能成為主流的地熱開(kāi)發(fā)模式。從這一角度看，地面換熱技術(shù)也只是短期政策遇冷，是其由之前的無(wú)序無(wú)度邁向科學(xué)規范化發(fā)展之路遭遇的一個(gè)階段性歷程。

隱憂(yōu)仍存
警惕“返煤”苗頭
如果鉆井施工監管措施不到位，迫于單井供暖效率，部分企業(yè)可能會(huì )為追求井口出熱量，而不規范操作干擾含水層，此舉亦可能造成對地下水的破壞。與此同時(shí)，對于那些因種種客觀(guān)因素不能夠補齊合法資質(zhì)的地面換熱地熱井，如果井下?lián)Q熱之路走不通，無(wú)疑將陷入清潔采暖接續困境。井下?lián)Q熱尚缺乏實(shí)際應用場(chǎng)景，國際上也無(wú)成功經(jīng)驗可供借鑒，要解決大規模應用的居民采暖問(wèn)題，對很多地方并不現實(shí)。

河北的地熱發(fā)展已經(jīng)到了一個(gè)關(guān)鍵節點(diǎn)，如果完全摒棄傳統開(kāi)發(fā)模式，全面走向井下?lián)Q熱，那么由于經(jīng)濟性和應用場(chǎng)景受限，可能會(huì )將整個(gè)行業(yè)帶進(jìn)‘死胡同’，大量的政府補貼無(wú)疑不可持續。一條技術(shù)路線(xiàn)是否可行，最終要看市場(chǎng)是否認可。就地熱開(kāi)發(fā)而言，河北省需要警惕的是，大規模的井下?lián)Q熱行不通怎么辦？

在河北省個(gè)別地區地熱開(kāi)發(fā)特許經(jīng)營(yíng)區內已經(jīng)出現了“返煤”的苗頭。有的地方因為無(wú)法按規定為地熱井補齊手續，開(kāi)始考慮接續鄰近地區火電廠(chǎng)熱源，無(wú)疑將增加火電廠(chǎng)所在地的燃煤消耗，這又何嘗不是另一種形式的“返煤”。河北的地熱開(kāi)發(fā)可謂任重而道遠，既要關(guān)閉不合規的熱力井，還要兼顧老百姓的民生供暖，現在是夾縫中尋找解決方案。
 
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