京津冀浅层地温能

我国京津冀地区浅层地热(温)能勘查评价、开发利用现状与展望王秉忱(国务院参事室、中国地调局浅层地温能研究与推广中心)李宁波(北京市地勘局、中国地调局浅层地温能研究与推广中心)魏风华(河北省国土资源厅地质环境处)刘九龙(天津地热开发研究设计院)2015年10月重庆主要内容前言1北京地区浅层地热(温)能勘查评价与开发利用现状2天津地区浅层地热(温)能勘查评价与开发利用现状3河北省浅层地热(温)能勘查评价与开发利用现状4存在的问题5建议与展望6面临我国能源资源短缺及环境严重污染，尤其是雾霾天气威胁人民生命安全的严重形势，节能减排成为我国政府必须大力解决的重要任务。国内外实践证明，利用地源热泵技术开发浅层地热(温)能为建筑物供热、制冷是实现节能减排的有效途径。一、前言2005-2006年王秉忱、吴学敏、沈梦培、王静霞(以上为城建与水资源组)和石定寰(科技组)、闪淳昌(工交组)等六位国务院参事连续两年跟踪调研我国地热资源的合理开发利用问题，向国务院领导同志提出三份国务院参事建议，两次在中南海向两位主管副总理汇报调研成果，其中重点强调了应大力开发利用浅层地热(温)能，得到国务院领导同志的高度重视。紧接着，从2007年开始，国土资源部、建设部(现住建部)与科技部等部门积极推进此项工作，取得了重大进展。据不完全统计，截至到2010年底，利用地源热泵技术开发浅层地热(温)能供热制冷的建筑物面积已超过2.4亿平方米，预计到十二五期末将达到5亿平方米，为节能减排大业做出重要贡献。伴随着经济建设的发展与城市化进程的加快，我国北方燃煤城市污染日益加剧，雾霾问题成为制约国民经济发展与人类生存的重要制约因素。我国京津冀地区首当其冲。中央出台京津冀一体化发展战略为这个地区促进解决雾霾问题创造了良好条件。京津冀地区政府和领导已制定了一些重大防治措施，加强开发利用浅层地热(温)能就是重要的举措。因此，我们在此会议上，愿就这个问题进行讨论，以利推进京津冀地区的浅层地热(温)资源开发利用工作。二、北京地区浅层地热(温)能勘查评价与开发利用现状1、勘查评价现状及成果北京市地勘局在清洁能源勘查开发方面达到全国领先水平，初步形成包括资源评价、技术研究、产品开发、工程施工等各个环节配套完整的技术工作体系，开展的勘查评价工作如下表：项目名称任务来源时间北京示范区浅层地温能初步评价中国地调局2006.09-2007.12北京平原区浅层地温能资源地质勘查市财政2006.10-2008.12北京市再生水热能利用研究及规划市财政局2009.10-2010.12浅层地热能资源调查评价编制浅层地热能资源利用规划财政局、国土局2010.03-2011.12经计算，北京市平原区浅层地温能资源冬季供热潜力约为857万吨标煤，约可为7.21亿平方米建筑供暖。2010年再生水处理量为12.1亿立方米，冬季约可为1500万平方米建筑供暖（目前仅应用138万平方米）；预计2020年再生水处理量将达21.5亿立方米，冬季约可为2700万平方米建筑供暖。北京主要成果包括如下几个方面：(1)创立了浅层地温能地质学理论体系和浅层地温能资源勘查评价体系。(2)出版了《北京浅层地温能资源》、《中国浅层地温能资源》、《浅层地温能资源评价》三部专著。(3)摸清了北京市浅层地温能资源家底。(4)开展了政策研究工作，参与起草行业规范和部省级工作标准。(5)开发利用关键技术研究获得突破,完成了相关仪器设备的研发。(6)初步建成浅层地温能综合效能实验室。(7)初步建成浅层地温能开发利用监测系统。(8)已起草《北京市地埋管地源热泵系统工程技术规范》、《北京市再生水热泵系统工程技术规范》，即将发布。(9)人才队伍建设得到加强，业务培训面向全国成功开展。北京浅层地温能开发利用适宜区划图截至2012年底，北京市已建地源热泵项目约有1111个(地下水地源热泵911个，地埋管地源热泵149个，再生水及污水源热泵38个，深层地热+热泵13个)。13.4%地埋管地源热泵1.2%深层地热+热泵3.4%再生水源热泵82%地下水源热泵2、开发利用现状数量、类型北京市浅层地温能、地热热泵项目数量占比图截至2012年底，北京应用应用热泵建筑面积约为3435万平方米(地下水地源热泵约2446万平方米，地埋热地源热泵约649万平方米，再生水及污水源热泵约140万平方米，深层地热+热泵约200万平方米)19%地埋管地源热泵6%深层地热+热泵4%再生水源热泵71%地下水源热泵2、开发利用现状面积北京市浅层地温能、地热热泵项目面积占比图全面完成了天津市浅层地热（温）能资源调查，查明了天津市浅层地热（温）能分布特点和赋存条件，评价了资源量和开发利用潜力。三、天津地区浅层地热(温)能勘查评价与开发利用现状计算出浅层地热（温）能的可利用资源量为1748万亿千焦，冬季可供暖面积13.4亿㎡，夏季可制冷面积12.6亿㎡。每年浅层地热（温）能可利用资源量全部开发可节约标准煤5974万吨，扣除开采的电能消耗，可节约标准煤4480万吨，减少向大气排放二氧化碳等1.17亿吨，减少环境治理费用15.32亿元。天津地区勘查成果天津地区勘查成果在调查评价的基础上，结合天津市社会经济发展、城市建设和土地利用规划，编制完成了天津市浅层地热（温）能资源开发利用规划，划定了开发适宜区，分别圈定了适宜地下水源和土壤源开发方式的地段，提出了合理的开发利用规模。实施了梅江会展中心等10个具有代表性的浅层地热（温）能开发利用示范工程。通过示范工程建设，提出了工程建设与管理的标准和要求，为浅层地热（温）能开发利用规范化建设提供了依据。10个示范工程项目总供热\制冷面积约100万㎡，建成后每年可节约标准煤4万吨，减少排放二氧化碳等10万吨。天津地区勘查成果建立了由12个动态监测站、1个试验场和1个试验研究基地组成的浅层地热（温）能动态监测网，制定了《地埋管地源热泵动态监测技术规程》。为实现统一管理、科学规划、有序开发、合理利用浅层地热能资源，全面系统地开展了政策研究工作，完成了《浅层地热能资源开发利用相关政策研究》报告和《关于推进天津市浅层地温能开发利用工作的建议》。天津市浅层地热能开发利用方式主要有地埋管地源热泵系统和地下水地源热泵系统两种方式。第一个浅层地热能开发利用工程项目建成于2000年（天津东车辆段修所），利用面积为500m2。经过十多年来的发展，浅层地热能开发利用工程的数量和利用面积均有了较大幅度增加。调查统计，截止2013年底天津市浅层地热能开发利用工程达到255个，利用面积为7.3×106m2。地埋管工程为190个，占总数量75%；利用面积4.72×106m2，占总利用面积的65%。单个工程利用面积最小46.44m2（天津港7m检查桥），最大40.25×104m2（天津文化中心地埋管地源热泵系统）。地下水工程65个，占总数量25%；利用面积2.58×106m2，占总利用面积的35%。单个利用工程面积最小2000m2（第一市政公路工程公司），最大41.5×104m2（天津文化中心地下水地源热泵系统）。天津开发利用现状图天津地源热泵工程分布图天津地源热泵工程历年数目图天津地源热泵工程历年服务建筑面积天津浅层地热能开发利用主要以冬季供暖和夏季供冷为主，供暖末端为风机盘管，部分采用地板采暖；供冷末端为风机盘管。开发利用工程适用范围较广，主要建筑类型包括企事业单位办公楼和厂房、学校、医院、商场、展馆、宾馆、酒店，其他比如客运站、高速公路服务区、俱乐部、会议中心等规模和数量都较少。各建筑类型面积占地埋管地源热泵工程利用面积百分比为：企事业单位61.5%、学校和医院15.7%、商场和展馆9.7%、住宅小区5.4%。企事业单位61.5%学校和医院15.7%住宅小区5.4%商场和展馆9.7%宾馆和酒店1.2%其他6.4%图地埋管地源热泵工程利用领域统计图企事业单位34.0%学校和医院19.1%住宅小区12.4%商场和展馆17.7%宾馆和酒店6.4%其他10.5%图地下水地源热泵工程利用领域统计图四、河北省浅层地热(温)能勘查评价与开发利用现状近年来，河北省国土资源厅认真贯彻落实《国土资源部关于大力推进浅层地热能开发利用的通知》要求，投入专项资金1500多万元，开展了不同区域、不同尺度的浅层地温能调查评价工作和监测网络建设及开发利用示范，具体如下：2008年完成了《河北省浅层地温能调查评价与开发区划》工作，对区域浅层地温能开发利用适宜性进行了初步区划，概算了浅层地温能储存资源量和可利用资源量。2010年开展了11个地级城市城区与曹妃甸新区（2010—2020规划区范围）浅层地温能评价与开发利用规划工作，分析了工作区浅层地温能地质条件，进行了浅层地温能适宜性分区，概略评价了浅层地温能资源，计算了浅层地热能适宜区的地热容量、换热功率。2010年完成了《河北省地热研究所地埋管式浅层地温能利用监测》项目，开始监测浅层地温能开发利用对地质环境的影响。2011年根据国土资源部安排匹配资金500万元，开展了城会石家庄市浅层地温能调查评价与开发利用规划工作。在太行山前的正定县和东部平原沧州地面沉降防治中心等不同区域，建立了4个不同模式的浅层地温级开发利用示范区。以上工作为省浅层地温能的开发利用提供了科学的地质依据，起到了良好的示范带动作用。河北省浅层地温能资源丰富。据勘查河北省山前平原、山间盆地适宜水源热泵的开发利用，中东部平原适合水源、地源两种热泵的开发利用，滨海平原适合地源热泵的开发利用，山区浅层地热能的开发利用适宜性较差。水源热泵适宜区面积3.9万km2，约占平原区总面积的50%、占全省面积的20.5%，地源热泵适宜区面积63263.1km2,占全省面积的33.3%。理论上，全省浅层地热能热容量为：4373.55×1011kJ，相当于标准煤149.2亿吨，可供暖面积为7.17亿m2，可制冷面积7.19亿m2。其中：河北省设区城市浅层地温能热容量为507.5×1012KJ，其中水源热泵适宜区面积1365.73km2、地源热泵适宜区面积3626.56km2。全部开发利用年可代替燃煤345.46万吨，减排二氧化碳898.20万吨、二氧化硫6.91万吨、氮氧化物2.42万吨、粉尘3.45万吨。序号市区浅层地热能热容量（1014kJ）折合标准煤（104t）1张家口0.18161.8012唐山0.689235.0933保定2.178743.1554廊坊2.497852.1405沧州3.0481040.1496石家庄1.480504.9907衡水1.975674.0178邢台4.2621454.239邯郸0.947323.21810曹妃甸新区3.4471176.19811渤海新区6.1192087.68412黄金海岸0.628214.396注：数据来源于河北省地勘局第三水文地质工程地质大队《河北省浅层地热能调查评价与开发区划报告》。表河北省各市市区浅层地热能容量据不完全统计，河北省现有浅层地温能利用项目202个，建筑面积920多万平方米，其中利用水源热泵的占88.21%，以公共建筑为主。河北省浅层地温能开发利用呈现以下特点：一是浅层地温能开发利用工程数量呈快速增长趋势。二是开发利用工程分布不均匀，从整体分布来看，石家庄市最多，保定、邢台、承德、张家口次之。三是开发利用工程以公用建筑为主。浅层地温能开发利用应用范围较广，既有办公楼、宾馆、商场、体育场馆、机关、学校、医院、幼儿园、敬老院、住宅，也有厂房、污水场站、景观水池、温室大棚，在各类建筑中以供暖供冷两用的公共建筑为主。五、存在的问题•工程前期未进行浅层地热能资源勘查评价•设计参数依据不足•缺乏可靠的技术支撑•管理体制不健全•缺乏对浅层地热能资源开发利用动态监测总的来看存在下列共同性的问题，有待进一步加以解决。目前，北京市浅层地温能开发利用已形成规模性发展趋势，但在发展过程中仍存在设计不匹配、运行管理不规范等问题，需要政府部门、行业组织等各方面共同努力，完善各个环节，科学推广应用。天津地区存在的问题是：1、缺少前期