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    河南省地热资源开发利用情况与前景展望

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    河南省地热资源较丰富,近年来在供暖、温泉、康养等方面的应用呈上升趋势。在新时代生态文明建设的大背景下,地热资源因其清洁、环保、资源蕴藏量丰富的优点,将在能源结构调整、提高清洁能源比例上起到积极作用。近期,在国家和河南相关规划、政策的推动引导下,全省地热能开发利用发展速度明显加快。另外,当前省内地热资源开发也面临着资源家底不清、统一规划不足、梯级利用率低、科技创新能力弱等问题。河南应以习近平生态文明思想为指导,在敬畏自然、?;ぷ匀坏那疤嵯?,科学规划、统筹管理,把握当前地热资源开发的发展机遇,推动全省地热能深化应用和全产业链科学发展。

    一 河南省地热资源调查及利用总体情况

    目前,河南省浅层地热能、中深层水热型地热资源的调查和初步储量评价基本完成,干热岩资源调查评价取得了阶段性成果。河南省浅层地热能分布广泛,主要用于建筑物供暖(制冷),可实现燃煤减量替代,并对传统供暖方式形成有益补充;中深层水热型地热资源丰富、应用范围广,在供暖、温泉、洗浴、游泳、生活热水提供等方面都有应用;干热岩资源处于调查评价阶段,已圈定优势靶区并掌握相关地质资料,具备进一步调查评价与开发利用的基础。

    (一)地热资源勘查开发现状

    河南省地热资源较丰富,勘查结果显示:浅层地热能可开发利用面积占全省总面积的65.32%。中深层水热型地热资源热储面积占河南省面积的25.2%,已探明800~1200米深度的中深层水热型地热年资源量为9.15亿立方米。干热岩资源尚处于调查评价阶段,2017年开展的河南省干热岩调查评价项目,在伏牛山北麓、内黄隆起、新野隆起、息县隆起四个区块开展调查工作,初步圈定干热岩有利勘查靶区2~4处。按照地幔软流圈底劈理论,结合大地热流值和地热开发情况分析,新增干热岩勘查靶区两处:洛阳龙门和济源五龙口地区。初步评价在4000~5000米深度,有望找到温度150℃~200℃的干热岩。

    (二)利用方式及市场行情

    经过近20年的发展,河南省地热能开发利用方式已经由单纯的洗浴、游泳、生活热水向建筑物供暖(制冷)、度假康养、梯级综合利用转变。

    浅层地热能供暖(制冷)技术成熟,以地下水地源热泵和地埋管地源热泵形式为主,初期投资价格为200~300元/平方米,在全面掌握地质参数合理优化设计的前提下,系统能耗比可达到3~4,用户舒适度高、节能效果明显、适用范围广,是冬季供暖季燃煤减量替代的有效方式之一。

    中深层水热型地热供暖前期开发成本高,投资主要用于地质勘探、钻探、地热换热站建设等,受地层条件影响,不同地区前期投入费用存在差异。仅资源丰富和回灌条件较好地区后期运行费用低、供暖效率高,具有一定的经济性。目前,河南省中深层水热型地热供暖增长较快,濮阳市、兰考县、周口市等地已先行先试,实践了“取热不取水”的冬季供暖模式,市场有待进一步拓展。

    干热岩资源埋藏深、储量巨大,目前仍处于调查评价阶段,仍需投入各类资本进行资源调查、技术研发、示范工程建设等工作,未来干热岩将主要应用于地热发电、地热综合梯级利用,市场潜力巨大。

    二 2018年河南省地热资源开发利用情况

    2018年,河南省地热资源开发利用在资源勘探、技术创新、标准化建设、运作模式、市场开发等领域都取得了一定的成绩和突破。

    (一)资源勘查取得新突破

    通过地热开发项目的带动和实践,在一些以往地热资源勘探空白区或难度大的地区实现了中深层水热型地热资源勘探的新突破,为地热资源开发利用提供了良好的资源基础。

    2018年,河南省在中深层水热型地热资源勘探方面取得新的突破。通过科学勘查、优化工艺、提质增量等方法,在一些以往地热资源勘探空白区或难度大的地区发现了优质地热资源,为下一步开发利用提供了良好的资源基础和保障。新发现的地热资源有:开封市2000米馆陶组热储温度84℃、水量70立方米/小时;洛阳栾川1800米安山岩热储温度63℃、水量120立方米/小时;洛阳市1800米大理岩热储温度达96℃。

    (二)勘探、开发及利用技术不断创新

    地热资源勘查评价方面,建立了地热资源承载力评估指标体系,将微动探测等新技术方法应用于干热岩调查评价中。地热能资源开发方面,开展了地热钻井完井工艺技术研究,在井身结构设计、低密度钻井液钻井、测井、固井、滤水管基本性能参数确定及防砂处理等方面形成了钻井完井系列特色技术;地热能资源利用方面,评价了地热供暖中常规泵管和石油套管的经济性,石油套管抗腐蚀性更强,有利于保障持续稳定供暖;研究设计了井口恢复、试水测试等完整的地热井测试工艺,为将地热资源丰富的油区内废弃井改造成地热井提供了工程解决方案。

    技术创新方面,通过不断研究与改进钻探工艺,成功将空气潜孔锤+气举反循环的“二合一”组合钻井工艺应用于深部地热钻探,取得了良好效果;将水力压裂技术引入地热增产,在豫西基岩热储和开封市馆陶组热储地层中,实现地热单井出水量分别增加3倍和2倍的效果,为基岩地区地热和地下水资源增产提供了示范;通过进行无干扰中深井换热系统及完井工艺试验,为深部地热换热技术提供了钻井成井技术示范;运用热均衡计算法和数值模拟法分析研究地源热泵地下水换热系统工程中存在的“回灌难”“热贯通”和“冷热失衡”问题,为地源热泵运行过程中存在的问题提出了解决措施。

    (三)标准体系建设逐步完善

    在标准化建设方面,通过积极参与行业标准、地方标准制定,地热资源开发利用的各个领域标准化程度不断完善。

    根据《能源行业地热能专业标准体系表》,按照地热能通用基础标准、地热资源勘查与评价、钻完井工程、地热发电、地热供暖与制冷、采出水综合利用及资源?;そ辛朔掷?,共有124项标准,已经发布的国家或行业标准共71项,2017~2018年正在制定的标准有40余项。2018年河南省积极参与地热领域中能源行业标准的制定,起草的《浅层地热能钻探工程技术规范》《浅层地热能地下换热工程验收规范》正在征求意见;完成了河南省地方标准《PVC-U供水管井技术规范》(DB41/T 597—2018)。全省地热能开发利用标准体系不断完善。

    (四)政企合作实现共赢发展

    在政策利好、大气污染有效治理、清洁能源快速发展的形势下,地热能产业也将进入快速发展期,已有10余家央企和民营企业在省内投资地热供暖(制冷)项目。政企合作是国内外地热开发利用水平较高地区的主要做法之一。国内大型能源企业正在通过政企合作方式进入河南省地热供暖市场,加速在全省的地热产业布局。目前,濮阳市人民政府、兰考县人民政府、开封市人民政府分别与中石化新星石油公司等企业签订了地热能供暖特许经营合作协议。市场运作模式通过政企合作模式,在濮阳市、兰考县、开封市等地取得了丰富经验,以更便捷、更人性化的服务将地热供暖带入百姓生活。

    (五)地热康养项目示范效果良好

    党的十九大报告指出,中国特色社会主义进入新时代,我国社会的主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分发展之间的矛盾。美好生活需求就包括了对物质文化生活的更高要求。当前人们工作生活的高强度和快节奏,使得人们对休闲度假疗养的需求日益增加,在休闲、康养领域的消费意愿强烈。依托优质温泉资源,打造环境好、康养效果佳、服务理念人性化的温泉休闲或康养度假区已成为未来温泉旅游的发展方向之一。目前,河南省洛阳龙门、栾川九龙山、许昌鄢陵等地区均有不同理念的温泉度假休闲产品,为今后河南省温泉旅游度假产业发展起到了良好示范。

    三 河南省地热供暖规?;⒄拐雇?/p>

    地热供暖规?;檬堑厝茸试纯蒲Э⒗玫姆绞街?,可有效补充传统供暖模式,缓解供暖季燃煤带来的大气污染等问题。在国家和省级各类政策的指导以及国内地热开发先进经验的示范带动下,河南省地热资源开发利用迎来了新的发展机遇,未来河南省地热供暖范围将呈持续增长的态势。

    (一)地热行业面临良好发展机遇

    1.行业支持政策密集出台

    2017年以来,国家层面的政策和规划文件密集出台,在国家政策和规划文件的指导下,河南省地热规划文件相继发布,为河南省地热发展提供了政策和制度保障。根据《关于郑州市等省辖市、省直管县(市)开展地热能清洁供暖规?;檬缘愎ぷ鞯耐ㄖ罚ㄔシ⒏哪茉础?018〕611号),郑州市、开封市、安阳市、新乡市、濮阳市、三门峡市、周口市、兰考县、永城市、鹿邑县、新蔡县确定为地热能清洁供暖规?;檬缘闱?,其先行先试将有助于推动全省地热能规?;梅⒄?。

    2.示范项目经验和模式逐步推广

    浅层地热能供暖制冷方面,北京奥运村、国家大剧院和上海世博会的应用有较强的示范作用。天津市是国内地热供暖实施较早的城市,在规范管理、制度建设、监测、回灌等方面位于国内前列。河北省雄县地热集中供暖面积占城区集中供暖总面积的95%以上,打造了技术可复制、经验可推广的雄县模式。国内地热能开发利用的成功模式和雄县模式展示了地热能在供暖领域的地位和作用,为河南省地热能供暖提供示范参考,将加快全省地热能供暖产业的发展。

    3.生态文明建设助推行业发展

    当前,我国生态文明建设已经被摆在了前所未有的高度,大气污染防治已经成为全社会关注的重点。近几年,河南省冬季供暖期间严重雾霾天气频繁出现。2018年11月11日至15日,河南省安阳、郑州、开封、新乡、洛阳、焦作、濮阳均出现了重度污染天气(见表1)。地热供暖较煤、天然气等能源具有显著的环保优势。随着河南供热需求的逐年增加,在当前国家鼓励地热供暖政策的推动下,未来地热供暖在全省供暖中将大有作为。

    表1 河南省及周边空气质量情况

    4.美好生活需求为地热行业提供了广阔空间

    2018年供暖季,随着全省集中供暖新用户的增加,热源供应能力不足等因素影响了居民采暖体验。燃煤供热机组和燃气供热机组运行受环境和气源供应影响较大,地热开发利用与地质条件相关,不受气候、一次能源消耗的限制,因地制宜地开展地热供暖项目是缓解当前冬季供暖热源紧张、供暖季污染问题的有效途径之一。随着人们对生活质量的要求不断提高,冬季供暖作为一项民生工程,需要供热企业多方谋划,提升民众生活满意度。

    (二)地热行业规模发展面临的问题

    1.地质资料体系不健全,评估精准性有待提升

    河南省地热资源调查评价工作主要依托公益性地勘项目或市场性项目开展。目前,河南省大部分地区开展了浅层地热能、中深层水热型地热资源的调查评价工作,大体掌握河南省地热资源基本情况。由于开展地质调查工作的主体不同,地质基础资料掌握在不同部门、不同系统的单位中,地质资料体系尚不健全,一定程度上对全省地热资源评价工作的精准性产生了影响。

    2.研发力量投入不足,技术水平和创新性有待提升

    河南省地热能开发利用领域的科技研发项目较少。2018年,河南全省3880余项科技攻关项目中,仅有1项与地热相关。2018年河南省公开招标的地质科研项目、地质勘查项目、基础性地质环境项目28个,仅有2个地质科研项目涉及地热能开发利用,研究费用仅占招标项目总经费的1.79%。从项目主要内容来看,其他类地质项目已涉及大数据、“互联网+”、智能化等高水平科技,而地热仍局限于技术研发、工程技术等问题。河南地热能开发需加大研发投入力度,利用技术需进一步实现多专业融合、多领域发展。

    3.专业技术人员欠缺,人才培养力度有待加大

    地热专业领域人才欠缺是国内地热开发领域中普遍存在的问题,目前国内已经开展了大量的国际交流合作、国内高??璧厝饶茏ㄒ祷蚩纬痰确绞?,加大地热领域人才的培养力度。河南省地热开发人才集中在地矿部门、部分空调生产企业和部分私营地热供暖企业,但技术水平参差不齐。地热作为新兴产业,高素质的人才是地热产业健康、良性发展的保障,应该注重多渠道、多方位的人才引进和培养。

    (三)河南省地热发展远期展望

    《河南省地热能开发利用“十三五”规划》指出,2015年河南省现有地热供暖面积3500万平方米,到2020年累计地热供暖面积目标为1.17亿平方米?!逗幽鲜∥廴痉乐喂ゼ嵴饺晷卸苹?018~2020年)》指出,统筹地热能开发利用,积极发展地热供暖(制冷),新增地热供暖面积6000万平方米。到2020年,可再生能源占全省能源消费总量达到7%以上。全省各地市也因地制宜地制定了地热供暖发展目标,如郑州市预计2020年实现“十三五”期间新增地热供暖面积1800万平方米;濮阳市预计2020年实现地热供热面积累计1365万平方米,实现“北有雄安、南有濮阳”的地热开发利用目标。截至2018年11月,全省2018年新增地热供暖面积1459万平方米,综合考虑国家及河南省地热供暖规划目标,结合各地市发展的不同水平,2019~2030年河南省地热供暖面积初步预测如下。

    2019~2020年:以2020年累计增长地热供暖面积达1.17亿平方米为目标,结合各地市地热供暖发展规划和当前发展形势,2019年、2020年每年增长率分别为29%、30%。

    2021~2030年:根据中国1994年以来的地热供暖面积增长情况,1994~2009年为我国地热供暖面积上升时期,每5年增长率达93%~200%,2014~2018年为快速发展时期,增长率在90%左右。当前环境污染、雾霾围城等环境问题给地热供暖带来了空前发展机遇,根据当前国家地热开发规划和政策目标,预测2030年累计地热供暖面积约4.2亿平方米,2020~2030年地热供暖面积年均增长率在90%左右(见图1)。

    图1 2019~2030年河南省地热供暖面积预测

    四 推动河南地热资源科学开发的对策建议

    当前是河南省地热资源开发利用快速发展的时期,科学合理开发是关键,更应该以敬畏自然、?;ぷ匀晃疤?,科学规划、统筹管理,在管理、监测、创新等领域实现突破,推动河南省地热资源开发利用科学发展,实现人与自然和谐发展,让地热资源在全省调整能源结构、打赢大气污染防治攻坚战中发挥积极作用。

    (一)进一步健全地热行业管理体系

    建议进一步健全全省地热行业管理体系,从资源管理、数据管理、开发管理等方面进一步建立管理机制,明确各方职责,配合能源主管部门统筹梳理省内各地区地热资源勘探基础资料和开发利用基本情况,做好全省地热资源可持续发展的规划。敦促《河南省地热能管理办法》出台,在保障资源科学合理利用的前提下精简审批流程,提高各类企业开发利用地热能资源的积极性。

    (二)建设动态监测大数据平台

    地热资源不同于传统矿产资源,其开发利用应顺应自然规律,无序开发将导致难以治理的地质环境问题。建议建立省级地热资源监测大数据平台,对全省地热资源利用进行有效监测,实现地热资源科学开发、合理利用。建立全省地热监测网,实现对地热资源量、开发利用可持续性、回灌率、地下水位和水质变化以及地层冷热平衡等的动态监测,构建面向各级政府、各部门和社会的信息发布系统,提供及时、准确、全面的地热资源动态信息,满足科学研究和社会公众对地热资源的基本需求,可为优化配置、科学管理地热资源、?;ど肪程峁┯胖史?,为地热资源可持续利用和国家重大战略决策提供基础支撑,实现清洁能源产业可持续发展。

    (三)鼓励技术创新和新工艺探索

    根据当前国家地热供暖(制冷)开发方向,建议河南大力推广浅层地热能,合理选择中深层水热型地热供暖,探索干热岩开发利用技术。当今科技发展日新月异,地热能领域的技术发展以传统勘探、钻探、开发利用方式为主,不同项目采用的技术和工艺流程基本相同,创新性有限。未来,河南省地热资源领域的发展,应注重资源勘探技术的总结和研发,采用新技术寻找到更多、更好、更经济的地热资源;同时应关注学科交叉和融合,利用高新技术和材料不断提高地热资源在开发、勘查、钻探、梯级利用、监测等各个领域的技术水平。

    标签: 展望 清洁能源 前景 河南省 开发利用 地热

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