京津冀地熱資源梯級綜合開發利用(獻縣)科研基地內的地熱發電系統。 記者袁偉華攝

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“有深度就有溫度”。

向地球深部進軍，地熱資源被寄予調整能源結構，實現綠色、清潔、低碳、可持續發展的厚望。

我省的地熱資源開發利用始于20世紀八十年代，目前主要用于地熱供暖、療養洗浴、種植養殖等，這遠遠沒有發揮出地熱資源寶藏的全部作用。

近日，京津冀地熱資源梯級綜合開發利用(獻縣)科研基地發布階段性科研成果，宣布以地熱發電、供暖兩級利用為先導的梯級綜合開發利用模式初步形成。

在能源結構調整，尤其是大力推動清潔能源的背景之下，河北地熱資源利用現狀如何?記者對此進行了調查。

地熱利用多一級

京津冀地熱資源梯級綜合開發利用(獻縣)科研基地內的地熱井。 記者袁偉華攝

10月24日，滄州獻縣東北部梅莊洼農場，京津冀地熱資源梯級綜合開發利用(獻縣)科研基地坐落在農場主路旁邊，顯得很不起眼。

不久前，這個基地召開階段性科研成果發布暨學術研討會，宣布京津冀地熱資源梯級綜合開發利用模式初步形成。

這個看起來平淡無奇的基地，藏著什么樣的秘密?

“奧秘在腳下2000米-4000米的地下。”省煤田地質局水文地質隊總工程師牛小軍跺了跺腳，指著一口用水泥筑就井口的深井告訴記者，這是一口深4000米的地熱井，旁邊還分布著2000米和2500米深的兩口地熱探采結合井。科研基地通過這三口井，打開了一個地熱資源利用的全新“空間”。

為積極推動全省乃至京津冀地區能源消費結構調整，促進地熱資源高效利用，建立可復制、可推廣的新模式，從2017年開始，省煤田地質局與自然資源部中國地質調查局水環所在前期地熱勘查的基礎上，聯合浙江陸特能源科技有限公司，在獻縣共同建設了京津冀地熱資源梯級綜合開發利用(獻縣)科研基地。

牛小軍介紹，這個基地的技術成果主要體現在兩個方面，一是在3790米探獲“高于莊組”新的中溫熱儲層，其中地熱科學探測孔孔底溫度近110℃，孔口溫度103.5℃，是目前華北平原區此類熱儲探測到的最高溫度。

另一個成果是，科研基地綜合利用“高于莊組”和“霧迷山組”熱儲地下熱水，實現首期280千瓦地熱發電和3萬平方米建筑物供暖兩級綜合利用，形成了京津冀深部碳酸鹽巖熱儲高效利用新模式，兩級地熱能綜合利用率達到75.8%，達到了國際先進水平。

“簡單來說，我們利用新探獲的地熱資源，在京津冀地區率先實現了地熱發電，并進一步探索了多級利用。”牛小軍說。

這里的地熱能發電?

記者看到，與普通電廠迥然不同的是，除了隱藏在地下的三口井和由密密麻麻的管網連接著的幾組集裝箱式設備之外，這里似乎沒有任何跟發電沾邊的設備。

牛小軍說，地熱發電是以地下熱水和蒸汽為動力源的一種發電技術，實際上就是把地下的熱能轉變為機械能，然后再將機械能轉變為電能的能量轉變過程。

“地熱水出來之后，進入我們裝配的有機朗肯循環(ORC)發電機組，進口溫度為95℃，出口溫度為72℃。”牛小軍說，目前基地的地熱發電供科研基地自身日常使用。

但這個供自身使用的地熱發電機組，對整個京津冀地區來說卻有特殊意義。

“當前，我省能源消費結構不盡合理。來自省能源局的數據顯示，2017年在全省能源消費結構中，煤炭消費占比達83.71%，而全國平均水平為60.4%。能源結構調整勢在必行。”省煤田地質局副局長張貴雙表示，地熱是一種清潔、高效、可循環利用的能源。我省地熱資源豐富，地熱資源儲量位居全國前列，具有資源豐富、分布廣、易開采等特點。大力開發利用地熱，對于我省能源結構調整具有重要的現實意義。

在中國工程院院士武強看來，當前京津冀地區乃至全國地熱資源開發利用方式較為單一，主要用于供暖、洗浴等，綜合利用或梯級利用程度較低，未形成區域特色產業。尤其是在地熱發電領域，尚沒有規模化、持續性的地熱發電項目。

而此次基地的科研成果，應用ORC發電技術，平均發電效率高達10%，在國內外同等資源和環境條件下，實現了較高的地熱發電效率。

據測算，科研基地地熱發電項目全年運行8000小時，年平均發電256萬度，可替代標準煤1024噸，減排二氧化碳2443噸。

“雖然目前科研基地發電規模還不是很大，但示范意義卻十分重大。科研基地的成果，將為京津冀地區特別是雄安新區乃至全國中低溫地熱發電提供可復制、可推廣的新技術、新應用。”科研基地首席科學家、中國地質調查局水環所副總工程師王貴玲說。

終極目標是“吃干榨凈”

梅莊洼農場地熱供暖管道。記者 袁偉華攝

11月7日，立冬，受一股冷空氣影響，整個華北地區氣溫驟降。

但是，梅莊洼農場的老職工王獻生對今冬的取暖問題一點也不擔心。因為科研基地發完電之后的地熱水，仍可以70℃左右的溫度進入農場的供熱管道，為700多職工3萬多平方米的生活和辦公用房供暖。

這是對地熱水的二級利用。

王獻生曾經關注過泵房里的水溫數據，去年，地熱供暖的供水溫度是62℃，回水溫度竟然還高達55℃。

“屋里不能加太多暖氣片，否則會特別熱。”王獻生說，以前過冬燒了40多年的爐子，現在可以像城里人一樣用暖氣了，“關鍵咱還是地熱，一點污染都沒有。”

7公里以外的獻縣縣城，絕大部分的城區集中供暖面積，都是用地熱來供暖的。

“獻縣地熱田是華北地區最優質的地熱田之一，中低溫地熱田在全縣境內均有不同程度的分布。”王貴玲給記者做了個簡單科普，獻縣正好位于地質學上的滄縣臺拱帶上，地熱水埋藏深度適中、溫度高、水量大、易回灌，這為獻縣較早用上地熱資源創造了條件。

獻縣副縣長王展鵬介紹，獻縣早在1999年就將地熱應用于縣城供暖。十幾年來，縣里不斷研究和引進新技術、新工藝，擴大地熱供暖面積。

到2017年底，全縣城區地熱供暖面積352萬平方米，占城區集中供暖面積的99.2%，每年節約燃煤3.5萬噸，減少二氧化碳排放8.4萬噸，減少煙塵排放296噸。

而距獻縣70公里的雄縣，也已探索出地熱代煤取暖的方式。

據了解，雄縣地熱資源也非常豐富。全縣約六成面積蘊藏地熱資源，地熱水儲量821億立方米，地熱出水溫度最低也有55攝氏度，可替代66.3億噸標準煤。

如今，雄縣建成區已淘汰燃煤鍋爐，實現地熱集中供暖，積極推進地熱供暖替代農村散煤供暖，每年可替代標準煤12萬噸，縣城基本實現二氧化碳、二氧化硫和粉塵零排放。

近年來，我省在大力推廣清潔供暖，實行“電代煤”“氣代煤”等新型供暖方式的背景下，利用地熱供暖已經成為不少地熱資源豐富地區的新選擇。

記者采訪得知，我省明確，今年在石家莊、保定、滄州、衡水、邢臺、邯鄲等6個設區市和定州、辛集兩市的平原地區，優選地域相對集中的試點村開展不超過2000戶地源熱泵取暖試點，為農村地區地源熱泵和地熱取暖的規模化推廣積累經驗。同時，選擇條件較好的中心村和特色小鎮，因地制宜打造“地熱村”和“零碳小鎮”示范項目。

從利用比重上來看，我省地熱資源目前主要應用于三個方面：供暖、療養洗浴、農業種植養殖。

以獻縣為例，在開發利用占比中，供暖占到了97.2%，洗浴占1.5%，種植占0.17%。

此外，還有少量地熱被應用于工業生產。

比如，在燕京啤酒有限公司，啤酒制作的蒸煮、糖化、發酵、糊化等工藝流程中，大量采用地熱能，年節約標準煤8千余噸。舒美牙刷有限公司年產各類牙刷2.5億支，該公司充分利用地熱能對牙刷進行整形，節約大量替代能源。

然而，在省煤田地質局地質科技處處長李學文看來，把地熱資源主要用于溫泉洗浴、供暖，還沒有充分挖掘出地熱的綜合效益。

“將寶貴的地熱水從地下抽上來后，簡單地使用一次就回灌回去，這是巨大的浪費。”李學文說。

探索地熱資源梯級利用的目標，就是要探索如何科學地將一次性抽取上來的地熱水進行多級利用，將其中的能量“吃干榨凈”，再環保、規范地回灌到地下。

導致地熱無法實現梯級利用的原因有很多，比如地熱田的自身條件不具備、綜合應用的技術水平不夠、前期開發的資金投入不足、模式不夠成熟等。

不過，科研基地將地熱的梯級利用模式變成了現實：利用先進的ORC發電技術，地熱水先用于地熱發電;隨后，發電尾水進入供暖管道進行供暖。最后將“吃干榨凈”后的低溫尾水經過處理后，科學、環保地回灌到地下。這形成了“一次取水、多次利用”的地熱水梯級利用新模式，實現了地熱資源效益的最大化。

據介紹，科研基地地熱能綜合利用率達到75.8%。財務分析顯示，靜態投資回收期為7.75年，內部年收益率為12.16%，高于行業平均水平，具有較好的經濟性。

未來，科研基地還可開展特色農業利用，達到地熱發電、供暖、農業種植養殖三級利用。

梅莊洼的科研基地，建設規劃用地足足有22萬平方米，其中20萬平方米為一般農田用地，未來將建設地熱生態農業園，2萬平方米用于建設地熱發電、地熱供暖試驗站等。

“目前京津冀及周邊地區是全國大氣污染最嚴重的區域。”武強認為，獻縣科研基地梯級綜合利用的新模式，將為京津冀地區乃至全國地熱資源規模化開發利用提供可借鑒、可復制的新模式，對于京津冀地區乃至全國優化能源結構、改善大氣環境、發展循環經濟具有重要的示范意義。

王貴玲表示，科研基地使用的技術先進，運行效果良好，具有很好的示范效應和推廣前景。

科學回灌是保護關鍵

京津冀地熱資源梯級綜合開發利用(獻縣)科研基地效果圖。 記者袁偉華攝

地熱利用，前景廣闊，但地熱井回灌不到位是目前地熱利用進程中亟待解決的現實問題。

牛小軍表示，深層地熱能資源往往埋藏深，地下熱水補給緩慢且補給量小，若長期無回灌地持續開采，必將造成地下水位持續下降，不但會造成地熱能源浪費，而且會導致地熱資源枯竭。

“地熱資源梯級綜合利用的關鍵一環，是要對充分利用的地熱水進行科學回灌。”牛小軍表示。

然而，為什么地熱水回灌這么難?

有業內專家表示，首先，由于各地區地熱資源勘查程度、評價精度較低，有些地區對資源承載力的底數摸不清，在地熱資源的開發、利用、保護方面規劃不足，導致過度開采或無序使用情況較多。

其次，目前回灌井造價不菲，視不同地質條件，打井的成本在每米1500元-2000元。而且現階段巖溶裂隙型熱儲回灌技術已經比較成熟，孔隙型熱儲回灌技術仍需進一步完善。

牛小軍說，獻縣科研基地探索的梯級綜合利用模式，一組地熱井要包括1∶1或1∶2的回灌井，且回灌地熱尾水要經過處理，不產生污染。

在獻縣，當地以科學規劃為前提，探索實施采灌結合和棄水利用等技術，培養全民節約意識，在地熱資源勘探、開發、利用、保護等方面走出了一條低碳循環經濟的發展路徑，形成了具有獻縣特色的地熱經濟發展模式。

王展鵬說，獻縣自2012年即開始進行回灌井實驗，目前，該縣所有取暖地熱井已全部實現回灌，但盡管如此，回灌量仍達不到100%，仍會有少量尾水流失。

為徹底解決這一問題，獻縣和省煤田地質局水文隊合作，正積極研究新型利用和回灌方式，確保實現100%回灌，確保科學、持續地利用地熱資源。

張貴雙說，《河北省地熱能開發利用“十三五”規劃》中對全省地熱能的開發利用有一條基本原則，即堅持管理促發展，開發保護并重。未來成熟后的地熱資源梯級利用模式，不僅能夠大大提高地熱資源的綜合利用率，還將按照“采灌平衡”“取熱不取水”的原則，實現資源開發與環境保護雙贏。 (記者袁偉華)

■記者觀察

地熱發電如何“熱”起來

雖然科研機構和企業對地熱發電信心滿滿，地熱發電技術也日趨成熟、模式不斷創新，但離“熱”起來還有一段距離。

在國內，除了1977年建成并沿用至今的西藏羊八井地熱電站之外，國內地熱電站可謂乏善可陳。

2017年1月，國家發改委印發《地熱能開發利用“十三五”規劃》，規劃中對于地熱發電提出了新增地熱發電裝機容量500兆瓦的目標。但是據了解，目前全國地熱發電裝機僅為30兆瓦。

事實上，目前地熱發電在技術上已日趨成熟，500兆瓦的目標并不算大，但是在缺乏電價補貼支持的現實情況下，地熱發電很難起步，有沒有電價補貼成為地熱發電能否“熱”起來的關鍵。

早在20世紀70年代全球石油危機時，我國地熱發電行業曾進入一個短暫的發展期。

“當時中國的地熱發電技術水平在國際上一度走在前列，但現在我國排名已經跌落到18位左右。”曾經成功設計和開采了羊八井地熱田高溫深井的中國工程院院士多吉坦言，“我國地熱發電行業正在陷入‘不了解、不理解、不支持’的‘三不曲’之中。”

2013年1月，國家能源局、財政部、國土資源部、住房和城鄉建設部聯合下發了《關于促進地熱能開發利用的指導意見》，其中提出完善價格財稅扶持政策。

按照可再生能源有關政策，中央財政重點支持地熱能資源勘查與評估、地熱能供熱制冷項目、發電和綜合利用示范項目。按照可再生能源電價附加政策要求，對地熱發電商業化運行項目給予電價補貼政策。

但是，關于電價補貼的政策遲遲沒有落地。

在國外，許多國家針對地熱發電已經采取了實質性的支持，比如，法國地熱發電上網電價補貼后可以達到26歐分(約2元)/度，德國則為25.2歐分/度。

多吉表示，讓地熱發電“熱”起來，不僅僅是電價，包括土地使用優惠、優先上網保障等多個方面，都需要國家層面的系統政策支持。