河南省地熱資源開(kāi)發(fā)利用現狀與問(wèn)題研究

 

  我國“十一五”規劃指出要大力發(fā)展可再生能源, 國家可再生能源中長(cháng)期發(fā)展規劃也提出, 到2020年可再生能源在能源結構中的比例要達到16%, 而目前尚不足1%。我國地域廣闊, 蘊藏著(zhù)豐富的地熱能資源。2006 年1 月我國《可再生能源法》正式實(shí)施, 可再生能源在建筑中的應用是建筑節能工作的重要組成部分。地源熱泵技術(shù)是淺層地熱能開(kāi)發(fā)應用的主要途徑, 也最利于與太陽(yáng)能供熱系統相結合。隨著(zhù)我國能源結構政策的調整和地源熱泵技術(shù)的逐步提高, 淺層地熱能將成為我國今后開(kāi)發(fā)利用的新型能源, 淺層地熱能在建筑物供暖制冷中所占的比例將越來(lái)越高。因地制宜的發(fā)展地源熱泵技術(shù), 有效的利用淺層地熱能這種可再生能源,符合我國現階段節能減排要求以及“十一五”發(fā)展規劃。國際能源專(zhuān)家普遍認為, 預計到2100 年, 地熱資源利用將在世界能源總值中占30% ～ 80%。

 

  從可持續發(fā)展的經(jīng)濟觀(guān)而言, 主張建立在保護自然系統基礎上的持續經(jīng)濟增長(cháng), 即人類(lèi)的經(jīng)濟和社會(huì )發(fā)展不能超越資源與環(huán)境的承載能力;從可持續發(fā)展的自然觀(guān)而言, 主張人與自然和諧相處。為此許多專(zhuān)家學(xué)者呼吁:中國的人口、資源、環(huán)境容量已到支撐的極限, 可持續發(fā)展道路成為唯一選擇!

 

  1 河南省地熱資源的分布情況

 

  河南省內地質(zhì)構造形態(tài)上有隆起區(隆起山

 

  地)、坳陷區(沉降盆地)之分。隆起區一般呈條帶狀、層狀熱儲;坳陷區一般為層狀熱儲, 有的較為復雜, 帶狀與層狀共同存在。多數井出口溫度在42 ～60 ℃之間, 見(jiàn)表1。

 

  河南省地熱資源熱儲面積為整個(gè)省內國土面積的25.2%(河南省國土面積166785 km2 )。按照表1的經(jīng)濟型地熱資源量進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用, 不但可節約大量的化石類(lèi)傳統能源, 實(shí)現能源結構的優(yōu)化, 而且還可減少污染物的排放, 實(shí)現低碳生活和經(jīng)濟。能源的種類(lèi)很多, 所含熱量也不相同, 為了便于相互比較, 我國把每千克含熱7000大卡(29306 kJ)的定為標準煤, 即1 kg標準煤=29306 kJ熱量。照此計算, 目前河南省已探明的經(jīng)濟型地熱資源總量折合1.15 ×1010 t標準煤, 可減少CO2排放3.01 ×1010 t、SO2排放9.77 ×107 t、NOX排放8.50 ×107 t。

 

  已查明河南省重點(diǎn)城市淺層地熱能可利用資源總量為16.455 ×1014 kJ, 折合5.615 ×107 t標準煤。

 

  由此可見(jiàn):在可持續發(fā)展形勢下, 通過(guò)地質(zhì)新能源資源的勘查開(kāi)發(fā), 盡可能減少傳統化石類(lèi)高碳能源消耗, 減少溫室氣體排放, 達到經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護雙贏(yíng)的一種經(jīng)濟發(fā)展形態(tài), 是低碳社會(huì )的必然和趨勢。同時(shí), 積極開(kāi)發(fā)利用新能源一方面是積極承擔環(huán)境保護責任, 完成國家節能減排指標的要求;另一方面是調整產(chǎn)業(yè)構成、優(yōu)化能源結構、發(fā)展新興工業(yè)、建設生態(tài)文明, 為中原經(jīng)濟跨越式發(fā)展做出積極貢獻。

 

  2 河南省地熱開(kāi)發(fā)利用現狀

 

  2.1 地熱開(kāi)發(fā)利用現狀及評價(jià)

 

  目前, 河南省地熱資源主要用于生活、溫泉洗浴、房產(chǎn)開(kāi)發(fā)、酒店及休閑娛樂(lè )等方面。據不完全統計, 截止2010 年, 河南省全省地熱資源開(kāi)采量為67364.63萬(wàn)m3 /a, 其中房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)生活熱水與溫泉洗浴用水約32685.32萬(wàn)m3 /a, 占48.52%;地熱供暖用水約410.92萬(wàn)m3 /a, 占0.61%;水產(chǎn)養殖與溫室種植用水約330.09萬(wàn)m3 /a, 占0.49%;酒店及休閑娛樂(lè )用水約33796.83萬(wàn)m3 /a, 占50.17%;其他用水約141.47萬(wàn)m3 /a, 占0.21%。據初步統計,2010年8月底前, 河南省共有新生界(古近系和新近系)及前新生界熱儲地熱井(泉)1160處, 年開(kāi)采量約5000萬(wàn)m3 。其中, 多數地熱井深度在1000 ～1200 m之間, 最深達3200 m;溫度多數在40 ～ 70 ℃之間, 個(gè)別地區最高溫度達90 ℃左右;在豫西隆起山區有溫泉出露, 溫度在38 ～ 65 ℃之間。表2為河南省重點(diǎn)地區地熱資源開(kāi)發(fā)利用現狀評價(jià)。

 

  從表2中可以看出:對新生界地熱資源來(lái)說(shuō), 鄭州、開(kāi)封、商丘地區, 地熱資源開(kāi)發(fā)利用處于超采或較高開(kāi)采程度;其它地區均屬于低開(kāi)采區。但是通過(guò)相關(guān)資料顯示, 在新鄉、安陽(yáng)地熱井集中的市區,其新生界地熱資源開(kāi)發(fā)利用也處于超采或較高開(kāi)采程度;濮陽(yáng)市區, 已采量和可采量比值達0.69, 處于臨近較高開(kāi)采水平;許昌、周口等市區, 地熱資源開(kāi)發(fā)利用程度處于中等開(kāi)采水平;漯河市區, 已采量和可采量比值達0.39, 處于臨近中等開(kāi)采水平, 其它地區地熱水的開(kāi)發(fā)利用狀況整體上處于較低和低的開(kāi)采水平。而對基巖地熱資源來(lái)講, 所有地市城區都處于低開(kāi)采水平。

 

  在淺層地熱能開(kāi)發(fā)利用方面近10年內發(fā)展迅速, 全省約300萬(wàn)m2的建筑物采用了熱泵技術(shù)來(lái)實(shí)現供暖制冷, 主要集中在鄭州、洛陽(yáng)、南陽(yáng)等城市。

 

  其開(kāi)發(fā)利用類(lèi)型主要是水源熱泵, 少數地區采用地源熱泵(地埋管技術(shù))。

 

  河南人口總量目前已突破1億大關(guān), 成為全國首個(gè)人口過(guò)億省份, 能源資源形勢嚴峻。所以, 針對河南地熱資源分布和開(kāi)發(fā)利用現狀, 應積極地推廣地熱資源的利用, 這樣既能緩解能源資源緊缺, 又能很好的保護環(huán)境, 具有顯著(zhù)的經(jīng)濟效益、社會(huì )效益和環(huán)境效益。

 

  2.2 河南地熱能源資源勘查施工隊伍情況

 

  目前河南地熱資源勘查施工主要以市場(chǎng)項目為主, 政府的前期投入和勘查幾乎為空白, 前期從事地熱資源勘查施工的隊伍主要以省地礦局所屬隊伍為主, 2002年前90%的地熱項目都是由具有資質(zhì)的專(zhuān)業(yè)隊伍完成。隨著(zhù)市場(chǎng)需求逐步增大和管理的缺失, 地熱資源勘查和水井施工混淆, 施工準入門(mén)檻低。所以, 個(gè)體施工和“空殼”公司隊伍迅速發(fā)展壯大。目前, 個(gè)體和“空殼”公司在地熱領(lǐng)域施工隊伍有40 余家, 其中包括地溫空調經(jīng)營(yíng)商(淺層地熱能)有10余家, 擁有資質(zhì)一般都是河南省水井供水協(xié)會(huì )頒發(fā)的水井鑿井資質(zhì)和機電安裝資質(zhì)。沒(méi)有任何資質(zhì)的個(gè)體則通過(guò)掛靠手段從事施工。目前, 河南地熱市場(chǎng)65%項目的施工均由這些個(gè)體和“空殼”公司完成, 存在著(zhù)質(zhì)量和地質(zhì)環(huán)境等諸多方面的隱患。

 

  3 存在的問(wèn)題分析

 

  3.1 管理方面的問(wèn)題

 

  (1)政府和許多部門(mén)對地熱資源和淺層地熱能與地下水資源概念混淆。特別是河南更沒(méi)有真正意義上實(shí)行統一管理, 管理非?；靵y。出現了亂批、亂采和無(wú)序現象。在勘查或施工期間地方一些部門(mén)干涉和騷擾頻繁, 幾乎每個(gè)項目均交納一定的費用。

 

  特別是淺層地熱能開(kāi)發(fā), 本應該是水文地質(zhì)和鉆探工程的范疇, 在我省卻以空調安裝或機電安裝隊伍為主, 從而在地下能源采集系統出現系列地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題, 如回灌困難、地下水資源浪費、地面沉降等。

 

  北京、天津、沈陽(yáng)等城市在地熱能開(kāi)發(fā)管理方面政府都專(zhuān)門(mén)成立了“地熱資源管理辦公室” , 30余個(gè)城市和縣出臺地熱資源管理辦法、條例和優(yōu)惠政策等, 鼓勵和引導這種可再生新型環(huán)保能源的開(kāi)發(fā)利用。對地熱資源規劃和合理開(kāi)采以及服務(wù)于地方經(jīng)濟建設、保護環(huán)境、發(fā)展低碳經(jīng)濟起到了積極的作用。

 

  (2)政府在地熱潔凈資源前期勘查投入不足,地熱地質(zhì)基礎資料不詳實(shí)、不全面, 地熱地質(zhì)基礎工作較差。特別是淺層地熱能開(kāi)發(fā)屬于哪個(gè)部門(mén)管和審批, 河南沒(méi)有明確。從而影響了全省地質(zhì)新能源的開(kāi)發(fā)和能源結構優(yōu)化調整。

 

  (3)地熱資源開(kāi)發(fā)利用單一分散, 幾乎沒(méi)有地熱田的綜合利用和梯級利用, 從而造成寶貴資源的浪費。特別是溫泉洗浴的尾水(溫度38 ℃左右)全部白白排放, 不但造成熱能的浪費, 同時(shí)還導致熱污染和地下水環(huán)境的破壞。所謂梯級利用, 就是按照用戶(hù)終端需要的供熱水溫, 從高到低排序, 高能高用, 溫度適用, 分配得當, 各得其所。通過(guò)梯級利用,可有效提高地熱資源利用率。不論是哪種溫度的地熱水, 梯級利用都是一個(gè)最佳的利用方案。

 

  (4)河南地熱資源用于洗浴和家庭熱水占到48.52%, 而公益性的地熱供暖僅占0.61%, 其能源資源利用結構不合理。北京市是國內對地熱資源實(shí)行統一管理最早的城市, 也是地熱能源資源合理科學(xué)利用的示范城市。圖1是北京市地熱資源各種用途及開(kāi)采比例。其中地熱供暖占到43.40%, 從而可以大大減少用傳統化石類(lèi)供暖而造成的大氣污染。

 

  (5)地熱資源和淺層地熱能開(kāi)發(fā)利用方面的宣傳力度不夠。北京、沈陽(yáng)、天津、廣東、咸陽(yáng)等地區在旅游、房產(chǎn)、生態(tài)種植養殖等領(lǐng)域都打造地熱或溫泉品牌, 使這一新型的產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速, 成為新的經(jīng)濟增長(cháng)點(diǎn)。而我省則沒(méi)有形成產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng), 更沒(méi)有進(jìn)行宣傳。

 

  3.2 技術(shù)方面問(wèn)題

 

  (1)在新近系和古近系地層松散、技術(shù)含量低、施工難度小、投入低。所以, 河南地熱資源開(kāi)發(fā)主要集中在1000 ～ 1200 m新生界熱儲層。而基巖地區由于投資和風(fēng)險大, 技術(shù)水平和設備要求高, 故多數單位不愿意涉足基巖和深部的地熱資源鉆探和開(kāi)發(fā)。所以導致河南各地在基巖地區地熱開(kāi)發(fā)處于一個(gè)空白或低開(kāi)采階段。該現象持續下去最終將造成局部過(guò)量開(kāi)采, 誘發(fā)系列地質(zhì)環(huán)境和地下水位下降等問(wèn)題。

 

  (2)地熱資源勘查技術(shù)手段單一, 空白區域的前期勘查精度較低。地熱地質(zhì)和地熱鉆探技術(shù)發(fā)展速度緩慢, 特別是復雜地層鉆探效率低、成本高、事故率高等。

 

  (3)從事地熱鉆探技術(shù)水平參差不齊, 隊伍抗風(fēng)險能力差, 施工設備和人員分散, 并且相互壓價(jià)。

 

  本來(lái)是高風(fēng)險、高回報的一種產(chǎn)業(yè), 現在僅僅是一種維持工資的產(chǎn)業(yè);系統內部施工技術(shù)標準、工藝不一, 施工單位各自為戰, 許多先進(jìn)的成井工藝及技術(shù)得不到及時(shí)交流和推廣應用, 致使地熱資源勘查開(kāi)發(fā)得不到新的突破。

 

  4 建議

 

  (1)地熱資源管理的目的是為了有效節約, 提高利用率, 實(shí)現資源的可持續利用。其管理內容包括:項目審核、勘查登記、采礦發(fā)證、開(kāi)采統計、費用征收、兩權出讓、節約利用、開(kāi)采監管、違法處罰等等。所以, 建議成立地熱管理部門(mén), 統一管理地熱資源, 負責全省地熱能源資源的科學(xué)管理與規劃。明確地熱資源屬性, 規范地熱勘查開(kāi)發(fā)市場(chǎng)。盡快制定《河南省地熱資源勘查開(kāi)發(fā)管理辦法》、《河南省淺層地熱能勘查開(kāi)發(fā)管理辦法》, 并制定相關(guān)優(yōu)惠政策、措施, 鼓勵新能源的勘查與開(kāi)發(fā)。只有明確了資源屬性和主管單位或部門(mén), 才可能避免“亂批、亂采和無(wú)序”現象。同時(shí), 規范地熱資源勘查開(kāi)發(fā)隊伍, 實(shí)行施工隊伍準入制, 避免成井中的質(zhì)量問(wèn)題和由質(zhì)量問(wèn)題引發(fā)的地下水污染、地面沉降等系列地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。這些問(wèn)題在我省一直未得到有效遏制, 需要省級政府協(xié)調并徹底解決, 以便使資源合理、科學(xué)勘查開(kāi)發(fā)。

 

  (2)組建專(zhuān)業(yè)化地熱勘查隊伍, 整合地熱勘查設備、人員, 實(shí)行統一管理和調度, 為地熱資源勘查開(kāi)發(fā)實(shí)現重大突破提供硬件支持。負責全省的地熱資源調查、規劃、勘探與開(kāi)發(fā)工作。同時(shí), 為政府提供技術(shù)支撐和科學(xué)決策, 使地熱資源開(kāi)發(fā)利用趨于科學(xué)化、合理化和正規化, 為優(yōu)化能源結構和可持續發(fā)展做出貢獻。

 

  (3)完善審批和監督機制, 加大查處力度。地熱資源屬于國家能源與資源, 是一種可再生綠色寶貴能源。為科學(xué)合理開(kāi)發(fā)這種新型能源資源, 政府必須采取強有力的措施, 嚴禁“亂批、亂采、亂收費”現象繼續蔓延。

 

  (4)制定《河南省地熱能開(kāi)發(fā)利用技術(shù)規程》(地方標準)。河南省地熱資源豐富, 但由于地熱資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中涉及到很多地質(zhì)工作內容, 對于不熟悉地質(zhì)工作的人員來(lái)講, 由于缺乏必要的技術(shù)指導,增加了地熱能開(kāi)發(fā)利用的風(fēng)險。因此, 建議由河南省地礦局制定河南省地熱能源開(kāi)發(fā)利用技術(shù)規程(地方標準), 通過(guò)公益性地熱能源資源開(kāi)發(fā)利用技術(shù)工作的推廣應用, 來(lái)規范地熱能開(kāi)發(fā)利用技術(shù), 保證工程質(zhì)量, 降低商業(yè)性地熱能開(kāi)發(fā)利用過(guò)程中的風(fēng)險, 提高投資者的信心, 逐步實(shí)現地熱能開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

 

  (5)制定《河南省地熱能開(kāi)發(fā)利用規劃》。目前河南省重點(diǎn)城市淺層地熱能開(kāi)發(fā)利用規劃已經(jīng)完成, 但針對深層地熱能以及地熱能綜合開(kāi)發(fā)利用規劃尚無(wú)可靠的資料可查。為保證河南省地熱能有序合理的開(kāi)發(fā)利用, 建議地礦部門(mén)及地熱能開(kāi)發(fā)利用單位或企業(yè)制定河南省地熱能開(kāi)發(fā)利用規劃, 以指導我省地熱能的開(kāi)發(fā)利用工作。對于地熱開(kāi)發(fā)利用程度較高的地區, 如鄭州、開(kāi)封、商丘、新鄉、安陽(yáng), 應劃為重點(diǎn)保護區, 鼓勵勘查開(kāi)發(fā)1600 ～ 3000 m地熱能源資源。以防止新生界地熱水位下降過(guò)快, 產(chǎn)生系列地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。對于地熱開(kāi)發(fā)利用程度一般的地區, 比如濮陽(yáng)、許昌、周口、漯河, 應劃為一般保護區, 可適度開(kāi)發(fā)。其它城市應劃為鼓勵開(kāi)發(fā)區, 結合自身條件, 開(kāi)發(fā)利用新近系和古近系的地熱能源資源。特別需要指出的是, 河南省基巖和2000 m以深地熱能源資源開(kāi)發(fā)利用程度較低, 政府或專(zhuān)業(yè)隊伍應加大勘探開(kāi)發(fā)和利用。

 

  (6)針對河南地熱資源分布規律, 鼓勵地熱供暖和制冷。特別是居民住宅、會(huì )堂館所及辦公樓的供暖制冷。這樣可以節約大量的傳統能源、實(shí)現零污染排放和低碳生活。在燃氣、煤炭、燃油和電漲價(jià)呼聲不斷的情況下, 利用地熱潔凈能源資源供暖制冷將具有一定的現實(shí)意義和戰略意義。

 

  (7)結合生態(tài)園等大型游樂(lè )場(chǎng)所建設地熱示范田, 實(shí)現地熱的梯級利用和綜合利用。為能源資源的高效利用和節能減排起到示范作用。

 

  (8)拉大產(chǎn)業(yè)鏈, 打造地熱品牌。地熱不但可以供暖、溫泉洗浴、醫療保健, 而且還是一種旅游資源。所以, 在一些地熱資源豐富和具備某種地質(zhì)現象的地區, 建設“地熱地質(zhì)公園”或“溫泉醫療保健度假公園”。把簡(jiǎn)單的低層次溫泉洗浴等產(chǎn)業(yè)鏈拉大, 用地熱品牌帶動(dòng)旅游、房地產(chǎn)、醫療保健等行業(yè)的跨越式發(fā)展。

 

  (9)加大地熱能源資源勘查開(kāi)發(fā)核心技術(shù)的研究, 特別是超深層地熱資源勘查技術(shù)與鉆探工藝方面, 必須有所突破和取得自主創(chuàng )新成果。只有這樣才能規避風(fēng)險、減少浪費;才能更好地為地熱能源資源的開(kāi)發(fā)利用提供技術(shù)支撐。