冷思考 | 水熱型地熱，未來將走向何方？

近期，多地開始部署冬季清潔供暖準備工作。河北衡水、山西運城等地召開關停地熱井熱源替代工作調度會，要求“依法全面取締地熱井，堅決關停、不留死角”“對已完成關停的地熱井開展‘回頭看’，防止已關停地熱井死灰復燃，杜絕新的違法打井取熱行為”，這令不少地熱企業(yè)陷入困境。我國水熱型地熱未來發(fā)展之路在何方?如何推動地熱能更大規(guī)模和更高質量開發(fā)利用?為此，《中國地熱》記者采訪了業(yè)內多位專家及地熱從業(yè)者。

地熱能技術應用重在“因地制宜”

地熱能是一種儲量豐富、分布較廣、穩(wěn)定可靠的可再生能源。近年來，地熱能開發(fā)應用在政府及市場的雙重力量推動下得到了快速發(fā)展。截至2020年底，我國地熱供暖面積接近14億平方米，繼續(xù)保持世界第一。業(yè)內專家認為，“因地制宜”是我國地熱能開發(fā)利用取得最成功的經驗之一。

“因地制宜開發(fā)利用地熱能。”這是2021年4月國家能源局發(fā)布的《關于促進地熱能開發(fā)利用的若干意見(征求意見稿)》(下稱“征求意見稿”)對地熱能發(fā)展基調作出的表述。

《中國地熱》記者梳理近期國家發(fā)布的關于支持地熱行業(yè)發(fā)展政策，“因地制宜”成為熱詞。今年年初，國家能源局發(fā)布《關于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》提出，“因地制宜推廣各類可再生能源供暖技術。”新華社受權于2021年3月12日全文刊發(fā)《中華人民共和國國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》指出，“因地制宜開發(fā)利用地熱能。”

地熱資源的分布受地質條件約束控制，有溫度高低，熱水中礦物質含量有多寡，都會影響地熱可利用的方式。如何理解“因地制宜”?中國地熱產業(yè)工作委員會專家委員會主任鄭克棪在接受《中國地熱》記者采訪時表示，因地制宜就是根據當?shù)氐責豳Y源的具體情況，采用不同的開發(fā)利用方式。他舉例說，比如高溫地熱可以發(fā)電;發(fā)電后溫度降低可以用來供暖;溫度低了可以采用熱泵提高其溫度。熱水礦物質少的可直接送入管線供暖;但礦物質多有腐蝕和結垢問題，要用熱交換器換熱后再輸送。

鄭克棪表示，可再生能源最佳供暖方案要做技術和經濟可行性分析，對于作為可再生能源的地熱供暖也如此。如果地熱資源條件好的地區(qū)，選擇效率高且又經濟環(huán)保的地熱供暖方式最適宜，但若地熱條件不好，不適宜鉆地熱井，則選擇其他供暖方式?？諝庠礋岜玫男时?a href="http://msthinker.com/news/article-4027.html" target="_blank">地源熱泵低，但空氣源熱泵便于安裝施工，在偏南方地區(qū)可以選用空氣源熱泵。而在嚴寒的北方地區(qū)，空氣源熱泵效率較低，用電成本偏高，宜優(yōu)先考慮地源熱泵。放眼全球，外國在計劃做地熱利用之前，會對其開發(fā)的可行性做出評價，綜合比較幾種方案，選擇最適宜的方式。

也有業(yè)內專家表示，地熱能在強調因地制宜的同時，更應當追求創(chuàng)新發(fā)展。“要想獲取適用于某一熱用戶需求的最優(yōu)設計，不僅要了解普適的共性規(guī)律，更應關注個性部分，只有做到真正的‘量體裁衣’才能獲得地熱利用的技術經濟優(yōu)化設計，才具有市場競爭力，地熱發(fā)展也才具有真正的生命力。”業(yè)內專家說。

強化地熱資源監(jiān)督管理將成常態(tài)

近年來，一些企業(yè)和個人在經濟利益驅使下，未經政府部門批準擅自開鑿地熱井，或以開采地下水為名開鑿地熱井，無證開采地熱資源，嚴重影響正常的地熱開發(fā)秩序，各地政府加大對地熱違法事件的查處力度。

2021年8月13日，河北衡水召開關停地熱井熱源替代工作調度會，要求對已關停的地熱井開展“回頭看”，杜絕新的違法打井取熱行為。據記者了解，此次衡水市開展已關停地熱井“回頭看”行動，源于去年全市實施的大規(guī)模違規(guī)地熱井關停任務。

近期，山西運城在地熱井管理專項整治行動中，要求“依法全面取締地熱井，堅決關停、不留死角。統(tǒng)籌推進集中供熱替代工程。”據《中國地熱》記者調查了解，運城中心城區(qū)絕大多數(shù)的地熱井只抽不回灌，使用單位為節(jié)約成本，大多數(shù)地熱井沒有回灌措施。

國家能源局能源行業(yè)地熱能專業(yè)標準化技術委員會首席專家趙豐年分析指出，目前部分地熱能企業(yè)沒有按照標準和政策規(guī)范開發(fā)，水熱型地熱能項目沒有實現(xiàn)科學回灌，從而出現(xiàn)了外排地熱水造成地表環(huán)境污染、深層地熱水水位持續(xù)下降及地熱資源的枯竭問題;部分淺層地熱能及地下水源熱泵項目主要因工程質量控制不合格，導致沒有達到節(jié)約能源的效果。

上述違規(guī)違法地熱井導致的問題已經引起了國家層面的重視。《關于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》著重提出，在地下水飲用水水源地及其保護區(qū)范圍內，禁止以保護的目標含水層作為熱泵水源。在地下水禁限采區(qū)、深層(承壓)含水層以及地熱水無法有效回灌的地區(qū)或對應含水層，禁止以地下水作為熱泵水源。

“沒辦法回灌的地熱井，確實對環(huán)境影響很大，一方面地下熱儲水位持續(xù)下降，還可能誘發(fā)地面沉降，一方面沒有回灌熱水對地表植被生態(tài)也造成一定損害。”一位業(yè)內人士向記者坦言，以前地熱開發(fā)亂象很多，現(xiàn)在開始整治并非一朝一夕就可完成。

因地制宜可以說是地熱利用的基本原則。上述受訪人士坦言，“有些地方地質條件不太好，確實不適合經濟的回灌，目前關停也是合理的。”這位業(yè)內人士建言，“今后地熱能開發(fā)項目要從前期就規(guī)劃好，堅持規(guī)劃先行。”

也有業(yè)內專家在接受《中國地熱》采訪時表示，地熱產業(yè)發(fā)展要確保先進性和競爭力，寄希望于投機取巧的短視行為肯定沒有市場。取締關停問題井和不回灌井對于地熱產業(yè)今后可持續(xù)發(fā)展來講是好事情。“這等于提出了新要求，樹立了新標準。”

征求意見稿提出，到2025年，各地基本建立起完善規(guī)范的地熱能開發(fā)利用管理流程，全國地熱能開發(fā)利用信息統(tǒng)計和監(jiān)測體系基本完善。業(yè)內人士表示，建立地熱執(zhí)法監(jiān)察長效機制，規(guī)范地熱水開采行為，使地熱資源得到科學合理利用，這對促進地熱能高質量發(fā)展尤為重要。

多措并舉加大地熱回灌保護力度

長期抽取地下熱水而不全部回灌，對地熱水資源造成破壞，同時地熱尾水排放也容易造成環(huán)境污染。針對這些問題，各地政府均陸續(xù)加強規(guī)范抽采地熱水管理，加大地熱回灌保護力度。與此同時，相關企事業(yè)單位加強地熱技術研發(fā)創(chuàng)新，探路行業(yè)發(fā)展。

天津市地熱回灌注重做好“開源節(jié)流”大文章。天津實施“回灌系統(tǒng)整合”“補建回灌井”等地熱資源管理保護措施，新建地熱項目必須實現(xiàn)回灌式開發(fā);歷史遺留地熱單井限期補建回灌井、全部回灌。同時，積極推行利用地表水補充回灌技術。東麗區(qū)東麗湖在成功利用湖水進行地熱回灌試驗的基礎上，探索建設新的熱儲回灌工程。

近年來，天津市遵循“以灌定采、采灌平衡”的開發(fā)原則，通過政策引導、技術創(chuàng)新等手段，不斷提高地熱回灌率。數(shù)據顯示，天津市部分區(qū)域地熱水位已回升2至8米，各熱儲層漏斗區(qū)面積不同程度減少。截至2020年底，天津市利用地熱供暖總面積達3423萬平方米，約占全市供暖總面積的7%。

堅持“采灌均衡”的清潔利用方式，這在地熱界內已達成共識。除了以直接抽取地下熱水形式的水熱型地熱開發(fā)利用方式外，地熱界還創(chuàng)新推出了“取熱不取水”的深井換熱技術，但其取熱率遠低于對流開采，在適當條件下可部分替代回灌困難條件下的采灌方式。此外，還有單井換熱的中深層地源熱泵取暖技術、中深層水熱型地熱能源電熱聯(lián)供技術等。

除技術創(chuàng)新之外，政府部門對地熱資源開發(fā)利用的規(guī)范管理是關系行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。河北省水利廳、河北省自然資源廳2021年6月28日印發(fā)《關于規(guī)范抽采地熱水管理的通知》(冀水資函【2021】50號)指出，采用深層地下?lián)Q熱方式開發(fā)利用地熱能(只取熱不取水)，不需辦理取水許可和采礦許可。補辦取水許可和采礦許可手續(xù)的地熱供暖項目，地熱尾水同層回灌量應不低于95%。同時要求，取水井與回灌井均應安裝在線計量監(jiān)控設施，監(jiān)測數(shù)據應按照相應技術規(guī)范上傳至省級監(jiān)控平臺。

山東省在地熱水資源管理方面提出，采礦權申請人必須制定回灌方案，落實以灌定采措施，開采孔隙熱儲型地熱資源的回灌率不低于80%，開采巖溶熱儲型地熱資源的回灌率不低于90%。作為黑龍江省首部以清潔供暖為主題、以地熱能為專項的省級規(guī)劃——《黑龍江省地熱能供暖專項規(guī)劃》以“取熱不取水”為總綱，遵循“科學勘察、因地制宜，清潔高效、持續(xù)利用，政府引導、市場運作”的原則，制定本地區(qū)地熱能供暖發(fā)展計劃。

北京市關于辦理地熱礦業(yè)權審批、水熱型地熱供暖發(fā)展給出了可行的借鑒。8月20日，北京市規(guī)劃和自然資源委員會官網發(fā)布《關于我市地熱資源礦業(yè)權審批工作的公告》指出，今后國家級市政府重點工程、公益性項目、供暖項目經申請并報市政府批準后可依法辦理地熱礦業(yè)權審批，符合上述用途的開發(fā)利用項目可依法辦理礦業(yè)權新立審批，已取得礦業(yè)權的項目，到期后包括已過期的項目可辦理礦業(yè)權延續(xù)審批。不符合上述用途的開發(fā)利用項目在礦業(yè)權到期后不再辦理延續(xù)審批。根據要求，北京鼓勵向地熱供暖回灌方向轉型，不能轉型的，采礦權到期后采礦許可證自行廢止，采礦權注銷。

對于上述北京的做法，業(yè)內人士直言“這是科學發(fā)展的主流”，“這項政策是地熱能行業(yè)的發(fā)展方向”。在實現(xiàn)地熱能可持續(xù)利用的同時，也保持地下生態(tài)環(huán)境的平衡與安全。

體系化創(chuàng)新破解地熱行業(yè)發(fā)展頑疾

地熱能行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展離不開頂層制度設計。趙豐年建議，要理順管理機制，做好地熱開發(fā)規(guī)劃引導。同時，建立監(jiān)測、評價和認證體系，以此更好地引領地熱行業(yè)高質量發(fā)展。

長期以來，我國各能源分系統(tǒng)相互獨立，未能協(xié)調發(fā)展，產生了一些局部矛盾。在管理機制方面，地熱開發(fā)涉及自然資源、發(fā)展改革、能源、水利等多部門，難免出現(xiàn)職責不清等現(xiàn)象，增加了地熱項目的審批難度和成本。趙豐年表示，“建議打通部門間審批通道，自然資源主管部門出讓地熱采礦權時與水行政主管部門聯(lián)合論證和審批，同時辦理取水許可證和采礦許可證，簡化辦事程序，提高地熱礦權的辦理效率。”

業(yè)內人士認為，部分地方政府部門管理缺位和沒有區(qū)別對待的科學決策，實施“一刀切”關停的政策和措施，對地熱能行業(yè)造成了直接的打擊。而另一方面，也有受訪的業(yè)內人士指出，“打鐵要靠自身硬，行業(yè)自身有問題是深層次原因。”

關于地熱井尾水不回灌的亂象，趙豐年表示，新上供暖類地熱開發(fā)利用項目要嚴格執(zhí)行行業(yè)標準《地熱回灌技術要求》(NB/T 10099-2018)，采礦權人應當制定回灌方案，強力實施地熱回灌。回灌方案應當經自然資源主管部門審批，同時報水行政主管部門備案。采礦權人必須按照回灌方案將回灌井、回灌設施與取水設施同時設計、同時施工、同時投入使用。

地熱資源動態(tài)監(jiān)測是實現(xiàn)地熱資源可持續(xù)開發(fā)的科學依據。趙豐年認為，政府主管部門要牽頭建立地熱資源動態(tài)監(jiān)測體系，開展地下熱水的壓力、溫度、流量、混濁度等物理動態(tài)綜合監(jiān)測，在有條件的井孔中同時布設水壓、水位、水文、測震、應變等多種手段的監(jiān)測儀器，完整監(jiān)測地下熱水系統(tǒng)，掌握一定時間、空間范圍內地下熱水的動態(tài)變化規(guī)律，嚴格監(jiān)督與環(huán)境問題相關的重要監(jiān)測事項，促進地熱資源的高質量開發(fā)利用。

業(yè)內專家還表示，“十四五”期間，要加強核心標準的研究制訂，逐步優(yōu)化和完善各個環(huán)節(jié)的行業(yè)技術標準，構建完善的覆蓋全產業(yè)鏈的技術標準體系。另外，建立地熱行業(yè)檢測認證中心，以行業(yè)標準為依據開展地熱回灌技術評價認證工作，作為地熱能開發(fā)利用項目質量提升的重要抓手和依據。

未來水熱型地熱何去何從?妥善處理好開發(fā)和保護的關系，完善標準和監(jiān)管體系，增強技術創(chuàng)新動力，因地制宜、科學有序地推進地熱能開發(fā)利用，這將對促進我國碳達峰、碳中和目標的實現(xiàn)具有積極而重要的作用。一條更加清晰的地熱能高質量發(fā)展路徑已然明確。(文/代海雷)

(注:原文刊登于2021年8月刊《中國地熱》，原標題：整治違法開采地熱井，水熱型地熱何去何從?)