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“地熱能+”正成為綠色中國新名片

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       絕大部分地熱能源深深埋藏于地下,除了火山噴發或者一些地方淺層熱能能夠為人們所直接感知之外,其內部蘊含的豐富熱能只有通過鉆探等方式才能為人們所認識和利用。從新中國成立以來,特別是改革開放40年來,中國科學家不僅摸清了本國地熱資源的分布規律,繪制出翔實的“地熱地圖”,而且在地熱資源開發利用方面取得了突出成就,把地熱能轉化為電能,把地熱能用于采暖和制冷,并與農業等行業緊密結合,打造出豐富多彩的“地熱+”模式,并使其成為一張亮麗的中國“綠色名片”。
       西藏羊八井地熱發電站蜚聲海外
 
 
       在中國地熱資源分布圖上,我們能夠看到西藏自治區中的一大片被涂成“火紅色”,那里正是國際上著名的“地中海—喜馬拉雅地熱帶”的重要組成部分,是地球內熱活動在陸地表面的主要顯示帶之一,這里的熱儲溫度可以達到150~200℃以上,中國蜚聲世界的西藏羊八井地熱發電站就位于這條顯示帶上。
       上世紀70年代,西藏自治區選定在拉薩西北當雄縣境內建設羊八井地熱發電站。該地海拔4306米,地熱田地下深200米,地熱蒸汽溫度達172℃。1977年10月,1號實驗機組建成并啟動試運行。1978年,羊八井地熱電站達到設計要求。之后,裝機容量進一步擴大,至1991年,該電站共完成8臺3000千瓦機組建設,裝機容量約2.4萬千瓦。在國家高技術研究發展計劃(863計劃)項目“中低溫地熱發電項目”支持下,中國自主知識產權的“螺桿膨脹發電機組機”分別于 2008年和2010年兩次應用于羊八井地熱電站,使其性能和效率進一步提升。
       羊八井地熱發電站是世界上海拔最高的地熱發電站,開創了國際上利用中低溫地熱發電的先例,在世界新能源的開發利用史上占有重要位置。自建成投產以來,羊八井地熱發電站一直安全、穩定發電,到2017年,該電站累計發電量已超過30億千瓦時,為西藏經濟社會發展和環境保護做出了卓越貢獻。
       近年來,中國地熱發電領域陸續取得新進展。2016年11月25日云南德宏傣族景頗族自治州地美特地熱發電項目的第一口井開鉆,不到8個月,第一臺機組便成功發電并網。2017年,四川康定小熱水地熱田鉆成高溫熱井,成功安裝了200千瓦發電機組。《地熱能開發利用“十三五”規劃》提出,2020年新增裝機容量達到50萬千瓦。屆時,地熱能發電將有望為中國能源生產和使用的“綠化”作出更大貢獻。
 
       雄安新區引領地熱采暖制冷建設
 
 
       對于2017年冬天遭遇的天然氣供應不足導致的“氣荒”,很多人可能還記憶猶新。供暖摒棄煤炭,改用天然氣的確可以在很大程度上減輕空氣污染,但是“煤改氣”清潔取暖工程穩妥推進的前提是充足的天然氣供應。有沒有更綠色環保、更經濟便捷的采暖方式呢?很多人把目光投向地熱能。
       地熱能采暖(制冷)的原理并不復雜,簡單來說就是通過地源熱泵和深埋于建筑物周圍的管路系統,冬季從土壤或水源中“提取”的熱能,送到建筑物中;夏季將建筑物中的熱量“帶走”,釋放到水體或土壤中去,以達到給建筑物室內制冷的目的。就地熱制冷而言,還有一種被稱作“吸收式制冷”的方式,即以地熱蒸汽或地熱水為熱源提供的熱能為動力,驅動吸收式制冷設備制冷。
       地熱能供暖和制冷有得天獨厚的優勢。這一方面在于其分布范圍廣泛。根據中國地質調查局的最新資源評價結果,全國336個地級以上城市淺層地熱能資源每年可開采量折合標準煤達7億噸,用于建筑物供暖,可實現建筑物冬季供暖面積323億平方米,夏季制冷面積326億平方米。全國適宜開發淺層地熱能的地區主要分布在中東部,包括北京、天津等地。另一方面在于地熱供暖和制冷的核心技術難度不大,成本相對較低,既方便又經濟實用。
       2017年4月,國家級新區雄安新區橫空出世,其目標是建成“藍綠交織、清新明亮、水城共融、多組團集約緊湊發展的生態城市”,以地熱能為主,多能互補的供暖方案率先被提出,并把“打造全球地熱利用樣板”作為目標之一。據此,兩個多月后,支撐服務雄安新區規劃建設的地質調查工作就正式展開。當年8月23日,第一階段結果公布:雄安新區地質條件優越,區內淺層地溫能開發利用條件適宜,可滿足約1億平方米建筑面積供暖制冷需要。
       作為雄安新區重要組成部分,原河北雄縣在地熱能開發利用方面一直走在全國前列,早在2006年,該縣就被國土資源部等機構命名為“中國溫泉之鄉”。2009年雄縣與冰島簽訂戰略協議,大力引進先進技術,開發地熱集中供暖。數年間,雄縣共開鑿地熱井近80眼,城區地熱供暖面積達270萬平方米,占集中供暖總面積的92%,年替代標準煤9萬噸,減排二氧化碳18.99萬噸、二氧化硫0.48萬噸、粉塵1.19萬噸,為改善城市空氣質量作出了積極努力和貢獻。雄縣成為了取暖“無煙城”,并形成了“政府主導、政企合作、技術先進、環境友好、造福百姓”的地熱能利用格局。這些為雄安新區開發利用地熱能取暖制冷積累了難得的經驗。
       據統計,2015年底,中國淺層地熱能供暖面積近4億平方米,水熱型地熱能供暖面積超過1億平方米。隨著南方地區冬季采暖需求的增強和淺層、水熱型地熱能供暖技術進一步成熟完善,淺層地熱能的應用范圍將在全國范圍拓展。根據《地熱能開發利用“十三五”規劃》,“十三五”時期,中國新增地熱(制冷)包括新增淺層地熱能供暖(制冷)面積7億平方米,新增水熱型地熱供暖面積4億平方米。
 
       碧江行政中心是地熱能工程典范
 
       碧江新區行政中心位于貴州省銅仁市碧江新區老塘片區軸線西北端 ,為銅仁市碧江區政府和部分市政府機構辦公新駐地。總建筑面積15.75萬平米,總占地面積約20公頃,項目共有10棟樓盤,由行政中心主樓、業務用房、后勤服務中心、檔案館、會議中心等建筑組成。為解決建筑供暖制冷問題,突出碧江新區行政中心綠色、科技、循環、集約的建設宗旨,碧江區政府經過多次現場調研及專家座談論證會,最終確定了采用地熱能作為建筑供暖制冷的主要能源形式。
 
 
 
       由于碧江區地處南方喀斯特地貌地區,地勢條件復雜,淺層地熱開發始終受到成孔率低的制約。北京泰利新能源科技發展有限公司擁有專業的技術團隊,率先利用先進的特種高密度電阻法物探技術對施工區域地質條件進行勘探,并以科學的設計和施工,大幅度提高了成孔率和系統運行效率,成功創造了“淺層地熱供冷暖開發銅仁模式”。該模式目前已得到成功復制并推廣,成功推動貴州、湖南、湖北等地地熱應用跨越式發展,實現了南方地區淺層地熱開發的大規模應用。
 
 
       碧江行政中心淺層地熱能開發利用項目就是泰利新能源“淺層地熱共冷暖開發同仁模式”的典型成功案例,項目總冷負荷約15000KW,總熱負荷約10000KW,具有冷負荷大,熱負荷小,制冷時間長,供暖時間短的特性。為避免出現地溫場不均衡問題,同時也為節約項目投資,設計中引用了冷、熱負荷調峰概念,采用復合能源系統形式,其設計理念已走在行業前列。
 
 
       因碧江行政中心淺層地熱能開發利用項目在行業內具有較強的示范意義,于2017年8月8日,在由中國地調局淺層地溫能研究與推廣中心、中國能源研究會地熱專業委員會和《地源熱泵》雜志編輯部聯合開展的《全國淺層地溫能開發利用示范項目》評選中,獲得了“全國淺層地溫能開發利用示范項目”的殊榮。
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