可再生能源中的“潛力股”
——淺層地熱能

文 // 本刊記者 戴麗

隨著經濟快速增長，能源形勢日趨嚴峻，淺層地熱能作為一種重要的新型能源，其開發(fā)利用成為實現可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。國內外實踐證明，利用地源熱泵技術開發(fā)淺層地熱(溫)能為建筑物供熱、制冷是實現節(jié)能減排的有效途徑。5月28日，中國新能源建筑產業(yè)聯(lián)盟舉辦“淺層地能與新能源建筑研討會”，討論利用淺層地能為建筑物無燃燒智慧供熱新興產業(yè)發(fā)展的現狀、問題及解決方案。

淺層地熱能是優(yōu)質可再生能源

淺層地熱能，是指地表土壤、地下水、河流、湖泊中吸收太陽能、地熱能而蘊藏的低溫位熱能。是一種優(yōu)質的清潔能源，具有清潔環(huán)保、可再生、分布廣、儲量大、可用性高等特點。地源熱泵技術，是利用了淺層地熱能作為冷熱交換源，通過能量轉換，為建筑物提供綠色清潔的空調系統(tǒng)。

業(yè)內人士表示，與傳統(tǒng)燃煤、燃氣供熱相比，采用地源熱泵的中央空調系統(tǒng)每消耗1千瓦能量，可以得到4千瓦以上的熱量或冷量，加上運行維護費用低，綜合節(jié)能超過50%，甚至可以達到70%左右。在污染物排放方面，利用地源熱泵系統(tǒng)相對于普通空調可減少污染物排放40%以上，與電供暖相比可減少污染物排放70%以上。同時，夏季減少了冷卻塔的飄水損失，減緩了城市“熱島效應”；冬季無燃燒過程，對終端用戶來說實現了污染物“零排放”。

淺層地熱能在工業(yè)領域的應用效果同樣顯著。在天津寶坻區(qū)，該市首個大規(guī)模集中供熱地源熱泵項目于2013年投入使用，取代了原有的兩臺20噸燃煤蒸汽鍋爐，整個園區(qū)實現供熱15萬平方米。據測算，每年減少二氧化碳排放96噸，氮氧化物29.4噸，煙塵排放19噸。

而在全國范圍內看，我國淺層地熱能資源量相當于95億噸標準煤，增強型地熱能理論資源量更是相當于860萬億噸標準煤，大致相當于2013年全國能源消費總量的20多萬倍。目前業(yè)內一致認為，其平均利用系數是風電的3至4倍、太陽能的4至5倍、生物質能的1.5倍，在可再生能源當中屬于優(yōu)質能源。

我國淺層地熱能資源豐富

我國淺層地熱能開始使用起步較晚，2005～2006年王秉忱、吳學敏、沈夢培等六位國務院參事連續(xù)兩年跟蹤調研我國地熱資源的合理開發(fā)利用問題，向國務院領導提出三份國務院參事建議，兩次在中南海向兩位主管副總理匯報調研成果，其中重點強調了應大力開發(fā)利用淺層地熱(溫)能，得到國務院的高度重視。從2007年開始，國土資源部、建設部(現住建部)與科技部等部門積極推進此項工作，取得了重大進展。

我國淺層地熱能豐富，如果加以開發(fā)利用能夠節(jié)約大量的煤炭資源，取得巨大的環(huán)境效益。以京津冀地區(qū)為例，目前北京地區(qū)由西北向東南方向共有4條NE向地熱構造帶，即：懷來——延慶地熱帶、溫泉——沙河、小湯山地熱帶、良鄉(xiāng)——城區(qū)——天竺——李遂地熱帶和榆垡——鳳河營地熱帶，共組成10個地熱田。經勘查工作證實，北京平原區(qū)地下蘊含的淺層地熱資源，每年可以提供相當于6620萬噸標準煤的資源量，可滿足9.59億平方米供暖。

天津計算出淺層地熱能的可利用資源量為1748萬億千焦，冬季可供暖面積13.4億m2，夏季可制冷面積12.6億m2。每年淺層地熱能可利用資源量全部開發(fā)可節(jié)約標準煤5974萬噸，扣除開采的電能消耗，可節(jié)約標準煤4480萬噸，減少向大氣排放二氧化碳等1.17億噸，減少環(huán)境治理費用15.32億元。

河北省淺層地熱能資源豐富，設區(qū)城市淺層地熱能熱容量為507.5×1012千焦，其中水源熱泵適宜區(qū)面積1365.73平方公里、地源熱泵適宜區(qū)面積3626.56平方公里。全部開發(fā)利用年可代替燃煤345.46萬噸，減排二氧化碳898.20萬噸、二氧化硫6.91萬噸、氮氧化物2.42萬噸、粉塵3.45萬噸。

據介紹，截至2012年底，北京市已建地源熱泵項目約有1111個，其中地下水地源熱泵911個；地埋管地源熱泵149個；再生水及污水源熱泵38個；深層地熱+熱泵13個。

截至2012年底，北京應用應用熱泵建筑面積約為3435萬平方米 ，其中地下水地源熱泵約2446萬平方米；地埋熱地源熱泵約649萬平方米；再生水及污水源熱泵約140萬平方米；深層地熱+熱泵約200萬平方米。

目前，北京市淺層地熱能開發(fā)利用已形成規(guī)模性發(fā)展趨勢，但在發(fā)展過程中仍存在設計不匹配、運行管理不規(guī)范等問題，需要政府部門、行業(yè)組織等各方面共同努力，完善各個環(huán)節(jié)，科學推廣應用。

目前還存在共同性的問題

業(yè)內專家指出，雖然國家和北京市出臺了一系列的鼓勵措施，使得淺層地熱能應用發(fā)展很快，但由于地源泵技術在我國的應用時間不長，目前我國在淺層地熱能的使用方面存在著一些共同性的問題。

一是缺乏淺層地熱能開發(fā)利用的宏觀指導。開發(fā)利用淺層地熱能，首先要勘查評價項目所在地的地質條件，確定淺層地熱能可開發(fā)利用的區(qū)域及合理利用量，預測開發(fā)利用淺層地熱能產生的環(huán)境影響。雖然北京市已經初步開展了淺層地熱資源地質勘查評價和地下水源熱泵適宜性評價等工作，但尚未建立公共淺層地熱能利用地質條件信息數據庫和管理系統(tǒng)，缺乏對淺層地熱能開發(fā)利用前期的宏觀指導，使得淺層地熱能的開發(fā)存在一定的盲目性。

二是淺層地熱能企業(yè)水平良莠不齊。隨著淺層地熱能開發(fā)利用規(guī)模的擴大，吸引了國內外企業(yè)蜂擁進入淺層地熱能開發(fā)利用市場。大多數公司根本不具備系統(tǒng)測試能力和設計能力，缺乏對地下?lián)Q熱系統(tǒng)長期運行的地下溫度變化、地下水的回灌、地下水位下降、水資源二次污染等問題的考慮，而且該行業(yè)的門檻不高，對隱蔽施工的監(jiān)理機制也不夠健全，執(zhí)行力度較弱，造成了施工質量不高、設計不合理、運行不科學、管理不到位的現象，直接影響了淺層地熱能產業(yè)的健康發(fā)展。

三是淺層地熱能開發(fā)利用技術研發(fā)滯后。我國淺層地熱能開發(fā)利用規(guī)模在十幾萬平方米的工程很多，甚至很多城市都有20～30萬平方米的工程，這些工程利用現有技術，使得大量地埋管換熱器集中在一個地塊，項目長期運行后，在中間部位的換熱器換熱能力大大下降，從而影響整個地源熱泵系統(tǒng)的效率，甚至可能會導致系統(tǒng)的癱瘓。

四是工程設計方法需進一步完善。目前工程設計是根據經驗數據估計土壤的換熱能力，并直接確定埋管的數量和地熱井的深度，但不同的土壤資源情況不同，根據估算的結果來設計、施工、安裝，很大程度上會導致系統(tǒng)運行出現問題，甚至出現取熱（冷）效果差，熱泵機組停機。

業(yè)內專家認為，要在全國推廣淺層地熱能的開發(fā)利用，應該繼續(xù)推進淺層地熱能資源調查評價工作；加大科研實力和技術創(chuàng)新；推進示范城市建設，帶動淺層地熱能資源開發(fā)利用。同時有關部門還應該加大宣傳力度，提高社會對淺層地熱能資源開發(fā)利用的認知程度；進一步加強資源的勘查評價及開發(fā)利用關鍵技術研究與科技攻關，為可持續(xù)利用提供科學的基礎數據，提高利用效率，減少開發(fā)風險； 明確淺層地熱能行業(yè)監(jiān)督管理機構；進一步加強技術標準、規(guī)范建設，完善淺層地熱能能效和環(huán)境影響監(jiān)測工作等等。