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雄县模式瓜熟蒂落 地热开发或已破茧成蝶

——中国石化集团新星石油公司地热开发专家周总瑛谈地热产业发展进程

2017-8-29 16:40:16 来源:中国矿业报社 本报记者:刘艾瑛

2017年初,国家发改委、国家能源局和国土资源部共同印发了《地热能开发利用“十三五”规划》,这是我国出台的第一份地热发展五年规划,也是地热能在顶层设计中的首次亮相,这也意味着我国地热资源开发已到了“破茧成蝶”的时候。对此,中国石化集团新星石油公司地热开发专家周总瑛近日畅谈了地热资源开发进程,中国矿业报记者进行了追踪报道。

我国地热资源具有竞争优势

地热资源是一种可再生的清洁能源,储量大、分布广,具有清洁环保、用途广泛、稳定性好、可循环利用等特点。与风能、太阳能等相比,地热能不受季节、气候、昼夜变化等外界因素干扰。

周总瑛认为,地热作为一种具有竞争力的新能源,其竞争优势主要表现在地热供暖为当前大气污染治理提供了一条重要路径,而且我国地热资源丰富,分布广泛,开发利用前景广阔,地热产业已经取得了长足进步。

“发展地热产业对于大气污染治理的意义将更加突出。”周总瑛表示,目前,大气污染造成的雾霾已引起社会关注,多数观点趋向认为燃煤采暖锅炉和散煤燃烧是造成雾霾的重要诱因。根据燃煤供暖锅炉《锅炉大气污染排放标准》(GB13271-2014),二氧化硫、氮氧化物和粉尘排放标准分别为400毫克/立方米、400毫克/立方米、80毫克/立方米。据测算,散煤直燃的污染物排放量是工业燃煤的十几倍。不管这种观点是否符合事实,地热资源为清洁能源却是不争的事实。与传统的锅炉供暖相比,地热供暖既不排放二氧化碳,也不排放二氧化硫、氮氧化物和粉尘,可代替供暖锅炉和直燃散煤的燃煤,不产生污染物。

“我国地热资源丰富,分布广泛,开发利用前景广阔。”周总瑛说,国土资源部2015年发布的资料显示,浅层地热能年可采资源量折合标煤7亿吨;在中深层地热能方面,中低温地热资源年可采量折合标煤18.8亿吨,中-高温地热资源发电潜力996万千瓦;干热岩现正处于探索阶段,3.0千米~10.0千米内资源量折合标煤860万亿吨。

“我国地热产业取得了长足发展,已成为我国可再生能源家族中的重要一员。”周总瑛表示,截至2015年底,我国地热供暖/制冷面积近5亿平方米。其中,浅层地热能供暖/制冷面积3.92亿平方米,中深层地热供暖面积1.02亿平方米,再加上发电、温泉洗浴、种植养殖等,年可实现替代标煤2000万吨,减排二氧化碳4920万吨。

领军企业提前布局

目前,我国有不少企业早就已经涉足地热资源开发,中国石化集团公司就是其中之一。

“地热资源开发是中国石化集团公司能源战略的重要组成部分,是中国石化实施绿色低碳战略、促进节能减排和实施‘碧水蓝天’、‘能效倍增’计划的重要举措。”周总瑛介绍,2013年11月,中国石化集团公司出台了《关于中国石油化工集团公司地热产业发展的指导意见》,将新星石油公司定位于以地热资源开发利用为主的中国石化专业新能源公司,代表中国石化投资、建设、运营地热和余热等新能源产业。

据悉,截至2016年12月,新星公司拥有地热井399口、换热站220座,建成供暖能力4900万平方米,占全国中深层地热供暖面积40%,年可替代标煤142万吨,减排二氧化碳370万吨,现已成为国内地热开发利用规模最大的企业,地热产业已初具规模。

周总瑛表示,按照“实施一批、准备一批、研究一批”的勘探思路,新星公司着眼全国重点地热田富集和热储分布规律研究,深入研究岩溶型、砂岩型、裂隙型热储三种类型,相继在渤海湾盆地、南华北盆地、汾渭盆地、青藏高原等地区取得突破,形成了河北平原地区、豫北-豫东-鲁西南地区、山西太原和陕西关中地区四个规模性勘查主战场,形成了区域性、规模化地热开发利用市场,地热产业布局由点到面实现了跨越式发展,为地热能产业发展提供了有力的资源保障。

周总瑛对区域性、规模化地热开发市场分别予以了阐述。

在关中地区,以咸阳为中心向周边辐射,西起宝鸡、东至渭南,拥有了关中盆地地热资源主要富集区,形成供暖能力达1000万平方米。

京津冀地区,以“雄县模式”为示范引领,成功打造了中国第一个“无烟城”,滚动发展至容城、博野、辛集、东光、故城等15个市(县)区,河北地区供暖面积达1500万平方米。以京津冀一体化和举办冬奥会为契机,响应国家大气治理的新要求,布局北京、天津、张家口等城市市场,加快推进天津宁河,北京房山良乡、延庆等地热项目。

在太原地区,2014年新星公司与山西双良集团成立合资公司,取得了太原市供暖特许经营权,在经济技术开发区、高新技术开发区签约一批供暖项目,供暖能力超过500万平方米,正在向临汾、运城等城区发展,“十三五”末,有望突破1500万平方米。

豫鲁地区,以豫北和鲁西南为重点,在河南长垣、兰考、清丰和山东商河、乐陵等地区成功实施地热资源开发,形成供暖能力达800万平方米,并且正在向河南郑州、许昌以及山东东营、青岛等地拓展市场。

不断完善“地热+”产业链

“大力发展‘地热+’新能源业务,由单一地热供暖向油田采油污水余热、工业余热综合利用发展,不断完善产业链,大力发展节能环保产业。”周总瑛介绍,实施的主要项目有中原油田濮三联污水余热+地热供暖项目、中石油咸阳助剂厂余热供暖项目、东光化肥厂余热供暖项目、徐州利国钢铁废气发电项目等。

中原油田濮三联污水余热+地热供暖项目是老旧小区改造项目,末端为散热器采暖系统,采用高温热泵提取中原油田濮三联回注污水余热,钻探1口地热井,并结合燃气锅炉调峰,替代原有的燃煤锅炉供暖,供暖面积达34万平方米。

中石油咸阳助剂厂余热供暖项目将助剂厂内原油处理系统中的“助剂溶剂脱沥青技术对劣质渣油进行预处理工艺”产生的热量作为余热热源,利用板式换热技术提取余热,为周边小区供暖。项目利用的余热资源回收利用水量350立方米/小时~500立方米/小时,热媒水80±5℃,供暖面积50万平方米,审核减排量为7003吨标煤。

东光化肥厂余热供暖项目利用河北沧州东化公司造气冷却系统余热,经过热泵机组做功,输出大温差高温热水为周边用户供暖,供热面积为200万平方米,年节约标煤约6万吨,减排二氧化碳约15万吨。

徐州利国钢铁废气发电项目利用钢铁厂炼铁、炼钢过程中产生的高炉煤气和转炉煤气进行发电,采用技术先进成熟的燃气锅炉和中温中压汽轮发电机组。项目装机容量15兆瓦,年发电量约1.08亿千瓦时,节约标煤4.36万吨,减排二氧化碳约10万吨。

核心技术体系初步形成

“近年来,新星公司通过吸收引进和自主研发,已取得(申报)国家专利30多项,颁布地热标准20余个,建立了地热资源勘探、地热资源评价、地热钻井成井工艺、地热尾水回灌、地热资源梯级利用和信息化系统六大技术体系,初步形成核心技术系统框架。”

周总瑛进一步介绍了六大技术体系的工作方向及工作重点。

地热资源勘探技术体系,综合运用地质、地球物理方法,开展全国地热资源选区、选带工作。查明地热田热储类型与成因机制,建立雄县、咸阳与甘孜等地热田概念模型,明确重点盆地地热富集区域与勘探层系,确定了关中、渤海湾、太原、南华北等盆地有利勘探区带。

地热资源评价技术体系,剖析冀中坳陷、临清坳陷、太原盆地、南华北盆地等岩相古地理特征,明确岩溶热储形成机理,建立相应岩溶热储演化模式。运用热储体积法开展了地热资源评价工作,提交了太原、辛集、雄县、咸阳、清丰等5个商业地热田,提交地热资源量折合标煤495亿吨。

地热钻井成井工艺技术体系,针对不同深度、地层和岩性,形成了适合不同热储类型的井身结构优化设计、低密度流体钻井、热储层物性录井、测井及储层评价等钻井成井工艺技术体系。

地热尾水回灌技术体系,地热尾水回灌技术对地热资源保护、减少资源浪费、延长生产井寿命以及减少环境污染等方面具有重要作用。新星公司开展了回灌技术攻关,实现灰岩热储层100%回灌,砂岩热储层回灌取得阶段性成果。山东商河、乐陵试验井回灌率超过80%,实现工业化推广。

地热资源梯级利用技术体系,根据“品位对口,梯级利用”的用能思想,实现地热发电、建筑高效供热制冷、工农业生产和温泉沐浴的梯级利用,大幅提高地热能的转化与利用。

信息化系统技术体系,通过建设监测站网,实时监测、评价系统各环节能耗,采取气候补偿、热平衡调节、自动控制等技术优化系统运营,提高热效率,降低运行成本,提高系统运行稳定性、安全性。目前,咸阳、雄县、辛集、乐陵、下二门等多个地热站自动化运营监测效果良好。

积极探索发展模式

近几年,新星公司一直在积极探索地热产业的发展模式,步步为营,稳扎稳打。

“我们成功打造了雄县模式。”周总瑛介绍,2009年8月,新星公司与河北省雄县政府签署了《地热开发合作协议》,对全县地热资源实行统一规划、统一开发、统一管理。经过7年的建设,建成供暖能力450万平方米,雄县95%以上的城市供暖采用了地热能,采取了先进的采灌均衡、间接换热等技术,大大提高了地热利用效率,降低了运营成本,建成全国首个“无烟城”。

“我们在碳资产管理方面取得突破。”周总瑛说,2012年3月,新星公司成功注册了全球首个地热供清洁发展机制暖(CDM)项目——咸阳CDM项目,2013年再次成功注册了雄县CDM项目。2011年至2020年期间,两个项目目标核定减排量总量约150万吨。除此之处,另有14个项目已在国家发改委备案,为将来进入碳交易市场奠定基础。

此外,新星公司参与组建了国家地热能中心,组织成立地热能标委会、中冰地热技术研发中心。

周总瑛介绍,2012年6月,国家能源局批准依托新星石油公司的地热专业力量组建国家地热能源开发利用研究及应用技术推广中心(简称:国家地热能中心)。自中心成立以来,在国家能源局的指导下,国家地热能中心开展了相关职能工作,协助国家能源局编制完成了《全国“十三五”地热产业发展规划》,这是中国地热产业发展的里程碑。

2016年5月,国家能源局正式发文批复中国石化组建“能源行业地热能专业标准化技术委员会”,秘书处设在新星石油公司。标委会的成立将进一步加快地热行业标准的制定,推动地热能的科学化、标准化、规范化开发和运营,规范和引领地热能行业发展。

2016年12月9日,中冰地热技术研发中心揭牌仪式在京举行。研发中心依托新星石油公司、冰岛国家能源局和冰岛极地绿源公司三家单位,重点利用中冰合作的国际平台,开展地热信息交流、技术推广、人员培养等方面的合作,特别是在地热发电等方面进行联合攻关。

“十三五”发展规划确定目标

党的十八大报告首次把生态文明建设与经济建设、政治建设、文化建设、社会建设并列作为“五位一体”的总布局,将绿色发展提升到前所未有的高度。地热产业发展面临着历史性的发展机遇。

“到2020年,替代标煤7200万吨,二氧化碳减排1.77亿吨。在地热供暖/制冷面积方面,累积新增11亿平方米,其中,浅层地热能7亿平方米,中深层地热4亿平方米。重点在京津冀鲁豫陕晋等地区开展地热供暖,在长江流域等地区开展浅层地热能供暖制冷,至2020年,累计达到16亿平方米。在地热发电装机容量方面,累积新增50万千瓦,至2020年累计实现地热发电装机容量53万千瓦。”周总瑛介绍了我国十三五”地热产业发展的总体目标。

与此同时,新星公司也编制完成了自己的“十三五”地热产业发展规划。周总瑛表示,在地热开发方面,坚持深浅结合、冷暖结合,瞄准打造“20个雄县”目标,积极布局国内外两个市场,大力推广“地热+”新能源集成项目,新增供暖/制冷面积1亿平方米,新增地热发电装机容量200兆瓦。在余热利用方面,采用合作共建、合同能源管理等模式,大力推进中石化系统内外余热资源的利用,实现余热发电新增装机容量80兆瓦,余热供暖新增利用利用量270兆瓦。□

编辑:宫莉

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