中國地熱開發(fā)成本僅為冰島1/7，雄安將成為突破口？

霧霾重災區(qū)華北平原，誕生了中國第一座“無煙城”——雄縣。

在周邊地區(qū)掰著手指數(shù)著頭頂藍天的日子，囤著最新款的空氣凈化器，朋友圈里熱議著哪種口罩過濾PM2.5更徹底時，雄縣首先對外宣告，成功實現(xiàn)了整個縣城的“無煙”。

根據(jù)《河北省大氣污染防治強化措施實施方案(2016-2017年)》，到2017年10月底前，連同另外17個縣(市、區(qū))一起，雄縣將不再消費燃煤。

雄縣能源結構的清潔高效和在環(huán)保問題上的突破，首先要歸功于地熱資源的開發(fā)利用和規(guī)劃普及。雄縣的經(jīng)驗未來還將向雄安新區(qū)等更廣的范圍內推廣。無所不能從雄縣的地熱開發(fā)經(jīng)驗聊起，梳理地熱的經(jīng)濟性和推廣的前景。

得天獨厚的地熱資源條件

1972年冬天，華北石油物探在北營村進行石油勘探時，偶然間打通了當?shù)氐谝豢跍厝試娋源?，雄縣開啟了地熱之旅。截至今年6月1日，雄縣已經(jīng)鉆井69口，建設換熱站36座，供暖能力達450萬平方米，占全縣域集中供暖面積的95%以上。如今，雄縣已經(jīng)超越地熱大國冰島的首都雷克雅未克，成為世界上人口最多全面實現(xiàn)地熱供暖的城市。

據(jù)EarthPolicy Institute，全球距地表5公里以內蘊藏的地熱資源可以產(chǎn)生的能量幾乎達到了已探明油氣儲量的50000倍。中國位于“太平洋火圈”沿線，地熱資源豐富，有數(shù)據(jù)顯示，中國地熱資源約占全球資源量的1/6。

作為全國第七個獲批的溫泉之鄉(xiāng)，雄縣的地熱資源優(yōu)勢得天獨厚，屬于華北地區(qū)地熱資源條件最優(yōu)越的牛駝鎮(zhèn)地熱田。雄縣的基巖熱儲面積約為320平方公里，占了整個地熱田面積的一半，縣域面積的61%。具有分布廣、儲量大、埋藏淺、水溫高、水質優(yōu)的特點，便于開發(fā)利用。

圖：河北地熱資源分布情況

圖片來源：河北青年報，制圖：趙濤

雄縣成功開創(chuàng)了地熱資源開發(fā)“政企合作”的“雄縣模式”。

2009年8月，保定市雄縣人民政府與中國石化集團新星石油公司(以下簡稱：“新星石油”)簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，合作開發(fā)地熱資源。作為新星石油子公司，中石化綠源地熱能開發(fā)有限公司(以下簡稱：“綠源公司”)負責了雄縣的地熱開發(fā)工作。綠源公司由新星石油和極地綠色能源集團(ArcticGreen)在2006年共同出資成立，股比51:49，主要從事地熱產(chǎn)業(yè)化開發(fā)、節(jié)能技術服務以及溫室氣體減排業(yè)務。

在雄縣的地熱開發(fā)中，冰島的經(jīng)驗功不可沒。包括綠源公司技術總監(jiān)孫彩霞在內的業(yè)界技術骨干，都曾在冰島學習過。

與冰島經(jīng)驗的完美結合

冰島是高緯度的北歐國家，位于北美和亞歐板塊的邊界地帶，兩個板塊以每年2cm的速度移動，交界線從西南向東北貫穿全島。特殊的地質構造和活躍的地殼活動為冰島帶來了豐富的地熱資源。

圖片來源：《Renewable Energy Systems on aGeothermal Platform》

作者：Gueni A. Jóhannesson

1940年以前，對燃煤供熱的過度依賴導致冰島的霧霾問題十分嚴峻。在短暫地轉向進口石油供熱后，冰島著手大規(guī)模地推進地熱供熱項目。截至2015年，據(jù)冰島能源局數(shù)據(jù)，該國的地熱供熱比重已經(jīng)達到96%，全面覆蓋了居民、商業(yè)、工業(yè)、農業(yè)和漁業(yè)，環(huán)境問題得到改善的同時，供熱價格也顯著下降。

人均年用電量全球最高，約合5萬千瓦時，是中國的15倍左右。目前冰島的電源結構中，地熱接近30%，73.3%來自水電，而風電僅為0.1%，化石燃料幾乎為0。

因為水電發(fā)電量不穩(wěn)定，未來資源可能呈現(xiàn)下降趨勢，地熱作為穩(wěn)定的電源，得到了政府大規(guī)模開發(fā)的支持。未來比重將進一步上升。冰島能源局局長Gundi A Jóhannesso預測，從目前到2060年，冰島新增地熱發(fā)電量將達到3000億千瓦時/年。到2060年，冰島可再生能源累計貢獻二氧化碳減排量將高達15億噸。

地熱拯救了冰島的環(huán)境，也振興了冰島的經(jīng)濟。

2008年歐洲經(jīng)濟危機前，冰島一度面臨破產(chǎn)窘境，人均虧空高達45萬美金。2008年以后，隨著地熱發(fā)電的迅速增長，冰島電價水平迅速下降，吸引了全球的電解鋁產(chǎn)業(yè)，推動了經(jīng)濟發(fā)展。金融危機過后，據(jù)世界銀行公布數(shù)據(jù)，冰島的GDP由2009年的128.9億美元迅速攀升至2015年的167.8億美元。目前，冰島國內76.4%的電力生產(chǎn)用于工業(yè)，約合144億千瓦時。

數(shù)據(jù)來源：世界銀行

圖：冰島國民生產(chǎn)總值GDP(1960-2015)

冰島的地熱開發(fā)極具經(jīng)濟性。冰島能源局局長Gundi將冰島和同為高緯度北歐城市的丹麥首都哥本哈根的供熱價格“漢堡包指數(shù)”相對比，在冰島對100平方米面積的住房供熱每月該指數(shù)僅為8，而哥本哈根則高達50。

目前，盡管淺層地熱資源豐富，冰島又重新回到了新技術的探索上，致力于開發(fā)“超臨界”地熱資源，提高單井出率至現(xiàn)有常規(guī)單井水平的5-10倍，屆時，平均單井出率可達50MW。由于流體達到“超臨界”態(tài)需要足夠的壓力和溫度，和巖漿距離近，流體成分復雜，呈強酸性腐蝕性強，從研究到商業(yè)發(fā)電將會面臨一個新的10到20年的學習階段。今年2月，冰島在深鉆方面取得了突破性進展，成功鉆井深度超過4.6km。

中科院專家龐中和表示：“中國和冰島的地熱條件不同，需要結合實際國情，因地制宜。冰島的發(fā)展理念超前，值得借鑒。”

雄縣地熱開發(fā)具推廣經(jīng)濟性

入駐雄縣以來，綠源公司采取了一系列先進技術，包括梯級利用、熱交換、智能監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集技術等，提高了地熱能的利用效率，避免了資源浪費。

在地熱資源的可持續(xù)利用和環(huán)境效應方面，雄縣本著“取熱不取水”的開發(fā)理念，通過熱交換技術將換完熱的地熱尾水在密閉狀態(tài)下通過回灌管線回注到1500米的地下，實現(xiàn)了100%完全同層回灌和產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。如今，雄縣城區(qū)范圍內的地熱水水位下降趨勢已開始明顯趨緩，由原來的每年下降6-7米減緩到目前2-3米。

對比“師父”冰島，因地制宜的雄縣地熱開發(fā)更具經(jīng)濟性。

據(jù)綠源公司技術總監(jiān)孫彩霞透露，“雄縣打一口地熱井，鉆井深度1000-2000米，成本需要200多萬人民幣/MW”。而冰島的鉆井成本則高達200多萬美金/MW，是中國的7倍左右。

因為資源好、未上熱泵，雄縣投資的成本目前為100元/平方米左右，加之運行成本逐年降低，16元/平方米的熱價核算下來還有微利。據(jù)孫彩霞估算，在中國，無補貼的情況下實現(xiàn)盈虧平衡，若采用ORC雙工質技術，需要地熱溫度達到100攝氏度以上;若采用閃蒸技術，則需要地熱溫度達到150攝氏度以上。

在全面實現(xiàn)地熱供熱后，雄縣的熱價相應下降，目前僅為16元/平方米，全國最低。而同屬雄安新區(qū)的容城，由于需要應用熱泵，熱價較雄縣略高，為22元/平方米。

地熱的開發(fā)從雄縣推進到了整個雄安新區(qū)。

在中深層地熱資源方面，雄安新區(qū)有牛駝鎮(zhèn)地熱田、容城地熱田，位于高陽地熱田北部。在淺層地熱資源方面，雄安新區(qū)位于冀中平原，第四系全面覆蓋，利于開發(fā)，可采用地源熱泵系統(tǒng)實現(xiàn)冬季供暖夏季制冷。整個雄安新區(qū)的可利用淺層地熱能儲量大約相當于3400萬噸標準煤，在替代燃煤供熱的同時可減少1600萬噸的污染物排放。

2011年，綠源公司與容城政府簽署地熱開發(fā)合作協(xié)議。截至2016年底，綠源公司在雄安新區(qū)范圍內簽約供暖面積達683.4萬平方米，鉆井98眼，建成換熱站45座，鋪設地熱管網(wǎng)110公里，實現(xiàn)供暖面積430萬平方米。

在雄安新區(qū)的整體規(guī)劃中，在統(tǒng)一對中深層和淺層地熱能進行布局的同時，“地熱+多種清潔能源”的多能互補結構也融入了未來新區(qū)的整體規(guī)劃。面對巨大的市場機遇和美好前景，綠源公司財務總監(jiān)趙鑫表示，為了擴大業(yè)務，未來公司會有增資的計劃。