文·圖/本刊記者 王笑飛 劉海洋

2017河南省淺層地熱能暨清潔能源供暖節(jié)能減排高峰論壇現(xiàn)場

編者按：北方采暖季大幕剛一拉開，“氣荒”就開始了。在《大氣污染防治行動計劃》第一階段收官之年，由于個別地方政府對“煤改氣”的艱巨性未進行科學性評估，在氣源沒著落、嚴冬來臨之際，禁止燃煤供暖，強制推行以氣代煤，其結果可想而知。那么，在資源供給緊張的情況下，如何破解供暖之困？地熱能源給出了很好的答案。

地熱能源被稱為“21世紀綠色新能源”

人們熟知的煤、石油、天然氣等化石能源屬于不可再生能源。與化石能源相比，地熱能源基本沒有污染物，這對于緩解能源資源壓力、促進節(jié)能減排、發(fā)展低碳經(jīng)濟具有重要意義。因此，地熱能源被稱為“21世紀綠色新能源”。

地熱能儲量大、分布廣。地熱能分淺層地熱能（0.2千米以內(nèi)）、中深層水熱型地熱能（0.2～3千米）和干熱巖（3～10千米）三種類型。據(jù)測算，地球內(nèi)部總熱量是全球煤炭儲量的1.7億倍，其中可利用量相當于近5000萬億噸標準煤，按世界年消耗190億噸標準煤計算，能滿足人類數(shù)十萬年的能源需要。我國地級以上城市淺層地熱能資源量折合標準煤95億噸，年可采量折合標準煤7億噸；中深層地熱能中的中低溫地熱資源量折合標準煤1.25萬億噸；干熱巖資源量折合標準煤860萬億噸。

地熱能用途廣泛。淺層地熱能（低于25攝氏度）主要用來供暖、制冷；90攝氏度以下的中深層水熱型地熱能以直接利用為主，多用于采暖、干燥、工業(yè)、農(nóng)林牧副漁業(yè)、醫(yī)療、旅游及人們?nèi)粘Ｉ畹确矫妫?0攝氏度以上的水熱型地熱資源以地熱發(fā)電和綜合梯級利用為主；水熱型地熱資源可供提取溴、碘、硼砂、鉀鹽、銨鹽等工業(yè)原料，還可作為醫(yī)療熱礦水、飲用礦泉水及生活供水的水源。

與此同時，地熱能利用效率高，穩(wěn)定性好。新能源和可再生能源的加權平均能源利用系數(shù)是41%，而地熱能利用系數(shù)最高，達到73%，是太陽能的5.4倍、風能的3.6倍。地熱能還不受外界因素干擾。相比水能，不受季節(jié)影響；相比風能，不受氣候變化影響；相比太陽能，不受晝夜變化影響。

結合部分地區(qū)連日來出現(xiàn)的“氣荒”，專家指出，供暖之困的出路在于調(diào)整能源結構，加大清潔能源的供暖熱源比例。當前，我國電力、天然氣等能源都存在供給缺口，但地熱資源豐富卻開發(fā)不足，地熱供暖技術的突破和應用可為探索清潔供暖帶來新路徑。

在10月28日舉行的2017宜居聯(lián)盟建筑節(jié)能高峰論壇上，華中科技大學教授、地源熱泵研究所所長胡平放采訪時稱，“使用地源熱泵技術替代傳統(tǒng)的空調(diào)、暖氣，每年可降低建筑能耗20%左右?！彼ㄗh，加大地源熱泵技術推廣力度，降低建筑能耗。這里提到的地源熱泵技術，就是促進地熱能高效利用的最佳技術。

冬季暖氣供暖 ，夏季空調(diào)制冷，人們獲取了舒適的室內(nèi)環(huán)境，而代價是燃燒煤炭導致空氣污染。數(shù)據(jù)顯示，一幢建筑物中，超過50%的能源消耗來自于熱環(huán)境保持，即使用空調(diào)、暖氣等手段保持舒適的室內(nèi)溫度。隨著人們對環(huán)境保護意識的不斷提升，如何用更清潔、高效的手段替代傳統(tǒng)的熱環(huán)境保持技術，一直是建筑行業(yè)亟待解決的前沿問題。

雖然使用地源熱泵技術為建筑物供熱制冷，前期投入資金較大，房屋成本上升，但經(jīng)測算，這筆投入可在5到8年內(nèi)通過節(jié)約電費等方式收回成本。以住宅為例，居民購房價格雖然略有上漲，但幾年之后，用電成本下降的優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來了，不僅終身受益，而且對環(huán)境友好，可謂一舉多得。

得益于得天獨厚的稟賦，地熱能的開發(fā)利用得到包括我國在內(nèi)的世界大多數(shù)國家的重視。據(jù)統(tǒng)計，2015年，我國淺層地熱能供暖面積達到3.92億平方米，中深層地熱能供暖面積達到1.02億平方米，地熱能發(fā)電約1.35億千瓦時，加上種植、養(yǎng)殖及洗浴等地熱能利用，共替代標準煤2000萬噸。目前我國地熱能直接利用連續(xù)多年居世界首位，是第二名美國的兩倍多。

今年年初，根據(jù)國家發(fā)改委、國家能源局、國土資源部聯(lián)合印發(fā)的《地熱能開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》繪就的圖譜，“十三五”期間，我國新增地熱能供暖（制冷）面積將達11億平方米，其中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。

華北平原是公認的最為適宜開發(fā)利用淺層地熱供暖制冷的地區(qū)。有專家認為，北京、天津、河北、遼寧、河南、山東等地將成為淺層地熱供暖（供冷）的主陣地。一方面，這一大塊地區(qū)地熱資源豐富，地熱田在平面上連片分布，為實現(xiàn)地熱資源產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；_發(fā)奠定了基礎。另一方面，京津冀及周邊地區(qū)大氣污染治理壓力巨大，大力發(fā)展地熱產(chǎn)業(yè)，利于京津冀地區(qū)調(diào)整能源利用結構、轉變經(jīng)濟發(fā)展方式、實現(xiàn)節(jié)能減排、改善環(huán)境、減少霧霾。

河南省作為華北平原上的一片“熱土”，地域廣闊、人口眾多，是能源消費大省。地熱資源分布廣泛、資源量大、可再生性強、開發(fā)利用方便，熱儲面積為全省國土面積的25.2%，開發(fā)前景廣闊。在環(huán)境承載力嚴重超載和霧霾日趨嚴重情況下，加大力度推進地熱清潔能源勘查與開發(fā)具有重大意義。目前，鄭州、開封、三門峽、周口、濮陽、駐馬店等地區(qū)都在積極利用地熱資源。

科學開發(fā)地熱資源 加快推進清潔取暖

近年來，散煤燃燒已成為影響北方地區(qū)冬季大氣環(huán)境質(zhì)量的重要因素，也是當前我國大氣污染治理中的一個薄弱領域。來自環(huán)保部的數(shù)據(jù)顯示，1噸散煤直接燃燒的大氣污染物排放量是等量電煤的10倍以上。隨著環(huán)境污染形勢的日趨嚴峻，針對霾源解析的矛頭也逐漸指向北方冬季燃煤取暖之上。

2017河南省淺層地熱能暨清潔能源供暖節(jié)能減排高峰論壇參會人員合影

受經(jīng)濟發(fā)展水平、居民分布密集程度等因素影響，北方部分城市周邊、城鄉(xiāng)結合部、農(nóng)村等地區(qū)尚不能實現(xiàn)集中供暖，依然大量采用分散燃煤小鍋爐等方式取暖，供暖效果差，且大氣污染物排放總量巨大。

遼寧省營口水文局采用地源熱泵技術供暖制冷

鄭州北龍湖地王金茂府采用地源熱泵技術供暖制冷

為了改變這一現(xiàn)狀，5月下旬，財政部、住房城鄉(xiāng)建設部、環(huán)境保護部、國家能源局聯(lián)合下發(fā)通知，決定開展中央財政支持北方地區(qū)冬季清潔取暖試點工作。試點工作將重點支持京津冀及周邊地區(qū)大氣污染傳輸通道“2+26”城市，優(yōu)先支持工作基礎好、資金落實到位、計劃目標明確、工作機制創(chuàng)新較為突出的城市。

根據(jù)通知，中央財政支持試點城市推進清潔方式取暖替代散煤燃燒取暖，并同步開展既有建筑節(jié)能改造，鼓勵地方政府創(chuàng)新體制機制、完善政策措施，引導企業(yè)和社會加大資金投入，實現(xiàn)試點地區(qū)散燒煤供暖全部“銷號”和清潔替代，形成示范帶動效應。試點示范期為3年，中央財政獎補資金標準根據(jù)城市規(guī)模分檔確定，直轄市每年安排10億元，省會城市每年安排7億元，地級城市每年安排5億元。同時，試點城市應因地制宜，多措并舉，重點針對城區(qū)及城郊，積極帶動農(nóng)村地區(qū)，從“熱源側”和“用戶側”兩方面實施清潔取暖改造，盡快形成“企業(yè)為主、政府推動、居民可承受”的清潔取暖模式，為其他地區(qū)提供可復制、可推廣的范本。

如此一來，清潔能源將由此逐步取代傳統(tǒng)燃煤，在取暖供熱上占據(jù)更大比例。困擾冬季因氣候變暖、冷空氣活動減弱等引起的擴散條件不利的污染物聚集狀況將得到相當大程度的緩解。

習近平總書記曾強調(diào)，推進北方地區(qū)冬季清潔取暖，關系北方地區(qū)廣大群眾溫暖過冬，關系霧霾天能不能減少，是能源生產(chǎn)和消費革命、農(nóng)村生活方式革命的重要內(nèi)容。要按照企業(yè)為主、政府推動、居民可承受的方針，宜氣則氣，宜電則電，盡可能利用清潔能源，加快提高清潔供暖比重。

由此看來，清潔能源的開發(fā)利用將越來越受到重視與鼓勵。而地熱能作為清潔能源的一種，也迎來了最佳的發(fā)展機遇。中國工程院院士、國家地熱能中心指導委員會主任曹耀峰稱，經(jīng)濟發(fā)展新常態(tài)下，地熱資源作為一種可再生清潔能源，在今后能源結構調(diào)整、應對氣候變化、大氣污染治理中將發(fā)揮越來越大的作用，需要給予重新認識和定位。隨著地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃納入國家“十三五”發(fā)展規(guī)劃，地熱產(chǎn)業(yè)的前景不可限量，地熱能開發(fā)利用的黃金時代即將到來。

環(huán)保部和國家能源局均多次表示，要破解散燒煤供暖這一難題，必須堅持散煤減量替代與優(yōu)質(zhì)煤替代并舉，按照因地制宜、分步實施的原則持續(xù)推進。減量替代主要是通過以氣代煤、以電代煤、集中供熱替代，以及使用地源熱泵、太陽能等清潔能源替代散煤。

中國地質(zhì)科學院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所所長石建省指出，地熱資源利用簡便、可再生、清潔、綠色等稟賦，可以顯著改善能源結構，緩解北方地區(qū)霧霾難題，為南方冬季供暖提供穩(wěn)定能源，解決部分地區(qū)用電、用氣短缺問題，促進東部發(fā)達地區(qū)優(yōu)化能源消費結構和產(chǎn)業(yè)結構等。

地熱能正在成為清潔能源的“新寵”，未來必將對我國的經(jīng)濟發(fā)展具有重要的推動作用。

當然，地熱開發(fā)利用目前也存在以下難題：一是雖然目前國土資源部、京津冀三省市、中科院、中石化、中石油等部門單位在京津冀開展了大量地熱勘查開發(fā)研究工作，但探測深度有限、整體性系統(tǒng)性較差，參數(shù)獲取不夠完整；二是雖然現(xiàn)在形成了“雄縣模式”等先進經(jīng)驗，但采灌均衡條件的地熱可持續(xù)利用評價與開發(fā)技術尚未突破，多數(shù)地熱開采區(qū)存在水壓下降、水位下降、水溫下降現(xiàn)象；三是對深層地熱勘查開發(fā)技術進行了有益探索，但尚未形成先進的成套技術；四是淺層地熱能開發(fā)利用成效顯著，但沒有解決好淺層地熱能利用與地下空間開發(fā)之間的矛盾。

也有專家表示，地方政府對地熱供暖的認識不足、對地熱開發(fā)企業(yè)的支持引導力度不夠、缺少統(tǒng)一的行業(yè)技術標準等，也成為掣肘地熱資源有效開發(fā)利用的門檻。對此，加強頂層設計，從國家層面完善相關政策；加強對全國地熱資源的勘查，指導各地有序集約開發(fā)地熱；加強對地熱能資源開發(fā)利用的扶持政策；出臺行業(yè)標準，嚴格行業(yè)準入，加強對行業(yè)發(fā)展的規(guī)范監(jiān)管等措施，則成為重要一環(huán)。

為降低城鎮(zhèn)采暖、生活熱水等對常規(guī)能源的消耗，減緩環(huán)境資源壓力，更加科學、高效、可持續(xù)地開發(fā)利用地熱能資源，建議地方政府將地熱供暖納入城市統(tǒng)一規(guī)劃，將地熱開發(fā)與城市及新農(nóng)村建設相結合，統(tǒng)一規(guī)劃、科學利用、有效保護，加大地熱供暖比例，以市場為導向，以資源為基礎，以產(chǎn)業(yè)為依托，將資源優(yōu)勢更好地轉化為經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益，為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，為守護一方藍天碧水作出更大的貢獻。

地熱能供暖設備

地熱供暖 給宜居城市增添一抹綠

城市是一個人文景觀與自然景觀的復合體。面對當前世界各地城市普遍出現(xiàn)的貧困、擁擠、堵塞、污染、空間緊張和生活質(zhì)量下降等問題，聯(lián)合國早在1996年就提出了“宜居城市”的概念。

宜居城市的建設，不是為外表，不是為建筑的輝煌，更不是為城市管理者，它為的是居民的福祉。每一個宜居樓盤小區(qū)，都是宜居城市的重要細胞。樓盤小區(qū)是否宜居，最主要的因素是環(huán)境。一個上乘的宜居環(huán)境，體現(xiàn)的是方便、舒適、健康、安全。初期階段，居民希望所住的小區(qū)出行方便，購物方便，有便利的交通和良好的社會配套設施。實現(xiàn)“方便”概念以后，宜居的標準就上升到舒適和健康這一層次。房地產(chǎn)業(yè)在住宅規(guī)劃和施工過程當中，也當以此為重。

宜居樓盤不斷被冠以新概念。中央有關部門要求發(fā)展節(jié)能省地型住宅，新建綠色建筑。以前，夏季的炎熱主要靠扇子和電風扇來驅(qū)除，現(xiàn)在用上空調(diào)以后，人是舒適了，但能耗大幅提高。創(chuàng)造一種宜居的環(huán)境，不可能永遠處于一種傳統(tǒng)的狀態(tài)，而是需要不斷地提高舒適度和健康性。與此同時，還應解決能源問題，以及保護環(huán)境。

在西方發(fā)達國家，使用太陽能、地熱能等新能源，為建筑物提供電能、熱能的技術已經(jīng)成熟，不僅潛移默化地影響了人們的環(huán)保理念，也切實降低了碳排放。我國為解決能源問題，也在力推節(jié)能減排政策和地熱能開發(fā)利用，地源熱泵領域?qū)⒃絹碓绞艿疥P注。

家住鄭州市人和花園小區(qū)的居民反映，原先小區(qū)的供暖設備，取暖有問題，冬天屋內(nèi)冷，現(xiàn)在引入由河南省頂峰節(jié)能科技有限公司自主研發(fā)的“淺層地熱能單井閉式同層全回灌技術”以后，冬季室內(nèi)溫度達到了25℃到26℃。“我們小區(qū)的中央空調(diào)經(jīng)過改造后，現(xiàn)在不僅冬暖夏涼，費用還降低不少，住著也比從前舒服多了！”小區(qū)居民連連贊嘆。

據(jù)了解，“淺層地熱能單井閉式同層全回灌技術”屬國家“科技成果”領先節(jié)能專利技術，只取熱不取水，其采用的封閉式循環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)過取熱之后，又經(jīng)過特殊裝置同層回灌到井下，對水質(zhì)沒有潛在威脅。具有效率高、打井少、占地少等獨特優(yōu)勢。采用淺層地熱能單井閉式同層全回灌技術，可做到冬季常溫45℃、中溫65℃、高溫85℃、超高溫100℃以上的熱水蒸汽供暖；夏季7℃至12℃的供冷，如與冷藏、冷凍設備配套使用可做到從-10℃到-50℃以下低溫制冷。該技術可廣泛應用于建筑供暖制冷領域。

河北雄縣可持續(xù)的地熱供暖，開采井、回落井的設計有效解決了可持續(xù)供能的問題，被國家能源局命名為“雄縣模式”

地下水不能完全回灌一直是地源熱泵技術在應用過程中存在的重要問題之一，也是目前國內(nèi)外在該領域研究的熱點。近年來地下水被污染的問題成為社會關注的焦點。這種系統(tǒng)采取單井閉式密閉循環(huán)地熱能采集技術，通過地下水作為傳熱工質(zhì)與地下巖土交換冷熱獲取地熱能低位能量，并不消耗水，而同井真空負壓密閉循環(huán)也不會出現(xiàn)移砂現(xiàn)象，所以不會破壞地下水位及地質(zhì)結構，不會對水質(zhì)造成污染，也不會對建筑物造成任何危險及隱患。

單井閉式全回灌系統(tǒng)與傳統(tǒng)的多井回灌具有優(yōu)越性的性價比。一般同等建筑面積下多井回灌是單井閉式回灌鉆井孔數(shù)的2～3倍，且多井回灌存在不易回灌、堵塞、洗井增加運行及維護費用等缺點。而單井閉式全回灌系統(tǒng)除無以上缺點外，打孔數(shù)量僅有多井回灌的1/3，投資費用在同等材質(zhì)的情況下與多井回灌基本相等，或低于多井回灌。

目前河南已有多個房地產(chǎn)項目打出綠色節(jié)能牌、恒溫恒濕牌作為賣點來吸引購房者，這些項目大都采用地熱能集中供暖。如，中牟長基·雁月灣項目，占地面積約2500畝，一期別墅、洋房、高層建筑面積約40萬平方米。項目采用“科技成果領先”的單井閉式同層全回灌節(jié)能專利技術+水源熱泵機組，為整個小區(qū)供熱、制冷。該項目具有運行費用低，不占用建筑地面空間等優(yōu)點，同時可實現(xiàn)機組獨立計費，分戶計量，方便對整個系統(tǒng)的管理。

中低溫規(guī)模發(fā)電及地熱能資源綜合利用技術，可以在夏熱冬暖、夏熱冬冷及寒冷地區(qū)進行推廣利用

如果說，宜居的最高標準是人與自然的和諧，而人和自然的和諧則更多地體現(xiàn)在綠色建筑方面。希望有更多的房地產(chǎn)項目能夠按照綠色建筑的標準進行建設，通過更加節(jié)能的地源熱泵技術，給人們創(chuàng)造更加宜居的環(huán)境。相信隨著地熱能供暖的不斷普及以及新能源供暖技術的不斷進步，我們的天會更藍，水會更清，城市將會更加潔凈、美麗。

地熱能源 全世界都在用

迄今為止，全球已有70多個國家實現(xiàn)了對地熱能的直接利用。

地熱能在供暖方面具有其他新能源不可比的優(yōu)勢，它不僅分布地域廣，儲量大，而且具有很強的穩(wěn)定性，在運行維護上也不像其他新能源那樣復雜。因此，即使是在一些發(fā)展中國家，地熱能供暖也能夠得到開發(fā)。

地熱能供暖主要利用的是中淺層地熱能，這是目前被人們利用得最廣泛的一部分。目前世界已有30多個國家在利用地熱能進行供暖，在地熱能的勘察和利用技術普及，以及市場需求的基礎上，未來利用地熱能供暖的國家還會增多，已經(jīng)開發(fā)地熱能供暖的國家在這方面規(guī)模也將繼續(xù)擴大。

在印度尼西亞、菲律賓、肯尼亞等國家，地熱資源十分豐富。主要的地熱投資商包括泛美開發(fā)銀行等金融機構，他們與當?shù)卣?lián)手開發(fā)地熱能源。

智利已經(jīng)有相關開發(fā)項目，以實現(xiàn)國家能源多樣化，滿足《巴黎協(xié)定》目標，減少未來十年二氧化碳的排放。一些國家例如肯尼亞、印度尼西亞已經(jīng)建立了相關框架，地熱開發(fā)的目標將在未來幾年內(nèi)實現(xiàn)，為國內(nèi)提供綠色電力成為地熱能源的重要責任。

在美國，由于2016年底地熱發(fā)電稅費抵免到期，國會沒有通過新的能源法案，地熱能源發(fā)展顯著減慢，加之特朗普總統(tǒng)想要退出《巴黎協(xié)定》，取消奧巴馬的《清潔能源計劃》，美國可再生能源領域許多項目產(chǎn)生了動搖。

美國的很多地熱能源公司也是化石燃料行業(yè)的一部分，這是因為石油和天然氣價格的暴跌讓他們在原有業(yè)務范圍內(nèi)持續(xù)賠錢，不得不開拓新的能源業(yè)務。

2015年，在全球地熱聯(lián)盟的促進下，超過30個國家、行業(yè)的領導者、開發(fā)銀行形成了合作伙伴關系。預計到2030年，地熱發(fā)電將比目前增加500%，地熱采暖增加200%。

在國際上，許多地熱資源豐富的國家接受了相關機構的援助，迅速開發(fā)自己的資源。

所有國家中，美國仍然擁有最高的地熱容量，緊隨其后的是肯尼亞、印度尼西亞?？傮w而言，2016年地熱能源開發(fā)呈現(xiàn)繁榮之勢。

我國對地熱開發(fā)也給予了足夠重視。經(jīng)過多年的地熱資源開發(fā)探索，我國地熱直接利用連續(xù)多年位于世界首位，新成立的國家級地熱研究中心已經(jīng)在部署新一輪攻關，中國和冰島聯(lián)合成立了中冰地熱技術研發(fā)中心，將與冰島共同開發(fā)東非等地的地熱資源。

地熱行業(yè)正在進入國際合作的新時代，新的投資、突破性的技術、對新能源的需求都在支持地熱能源的發(fā)展。