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【改革開放40周年】“地熱+”:綠色中國新名片

2018-06-28 13:23:08 人民日報海外版

  西藏羊八井地熱發電站。(資料照片)

  絕大部分地熱能源深深埋藏於地下,除了火山噴發或者一些地方淺層熱能能夠為人們所直接感知之外,其內部蘊含的豐富熱能只有通過鑽探等方式才能為人們所認識和利用。從新中國成立以來,特別是改革開放40年來,中國科學家不僅摸清了本國地熱資源的分布規律,繪製出翔實的“地熱地圖”,而且在地熱資源開發利用方面取得了突出成就,把地熱能轉化為電能,把地熱能用於採暖和製冷,並與農業等行業緊密結合,打造出豐富多彩的“地熱+”模式,並使其成為一張亮麗的中國“綠色名片”。

  西藏羊八井地熱發電站蜚聲海外

  在中國地熱資源分布圖上,我們能夠看到西藏自治區中的一大片被塗成“火紅色”,那裡正是國際上著名的“地中海—喜馬拉雅地熱帶”的重要組成部分,是地球內熱活動在陸地表面的主要顯示帶之一,這裡的熱儲溫度可以達到150~200℃以上,中國蜚聲世界的西藏羊八井地熱發電站就位於這條顯示帶上。

  上世紀70年代,西藏自治區選定在拉薩西北當雄縣境內建設羊八井地熱發電站。該地海拔4306米,地熱田地下深200米,地熱蒸汽溫度達172℃。1977年10月,1號實驗機組建成並啟動試運行。1978年,羊八井地熱電站達到設計要求。之後,裝機容量進一步擴大,至1991年,該電站共完成8台3000千瓦機組建設,裝機容量約2.4萬千瓦。在國家高技術研究發展計劃(863計劃)項目“中低溫地熱發電項目”支援下,中國自主智慧財產權的“螺杆膨脹發電機組機”分別於 2008年和2010年兩次應用於羊八井地熱電站,使其性能和效率進一步提升。

  羊八井地熱發電站是世界上海拔最高的地熱發電站,開創了國際上利用中低溫地熱發電的先例,在世界新能源的開發利用史上佔有重要位置。自建成投產以來,羊八井地熱發電站一直安全、穩定發電,到2017年,該電站累計發電量已超過30億千瓦時,為西藏經濟社會發展和環境保護做出了卓越貢獻。

  近年來,中國地熱發電領域陸續取得新進展。2016年11月25日雲南德宏傣族景頗族自治州地美特地熱發電項目的第一口井開鑽,不到8個月,第一台機組便成功發電併網。2017年,四川康定小熱水地熱田鑽成高溫熱井,成功安裝了200千瓦發電機組。《地熱能開發利用“十三五”規劃》提出,2020年新增裝機容量達到50萬千瓦。屆時,地熱能發電將有望為中國能源生產和使用的“綠化”作出更大貢獻。

  雄安新區引領地熱採暖製冷建設

  對於2017年冬天遭遇的天然氣供應不足導致的“氣荒”,很多人可能還記憶猶新。供暖摒棄煤炭,改用天然氣的確可以在很大程度上減輕空氣汙染,但是“煤改氣”清潔取暖工程穩妥推進的前提是充足的天然氣供應。有沒有更綠色環保、更經濟便捷的採暖方式呢?很多人把目光投向地熱能。

  地熱能採暖(製冷)的原理並不複雜,簡單來說就是通過地源熱泵和深埋於建築物周圍的管路系統,冬季從土壤或水源中“提取”的熱能,送到建築物中;夏季將建築物中的熱量“帶走”,釋放到水體或土壤中去,以達到給建築物室內製冷的目的。就地熱製冷而言,還有一種被稱作“吸收式製冷”的方式,即以地熱蒸汽或地熱水為熱源提供的熱能為動力,驅動吸收式製冷設備製冷。

  地熱能供暖和製冷有得天獨厚的優勢。這一方面在於其分布範圍廣泛。根據中國地質調查局的最新資源評價結果,全國336個地級以上城市淺層地熱能資源每年可開採量摺合標準煤達7億噸,用於建築物供暖,可實現建築物冬季供暖面積323億平方米,夏季製冷面積326億平方米。全國適宜開發淺層地熱能的地區主要分布在中東部,包括北京、天津等地。另一方面在於地熱供暖和製冷的核心技術難度不大,成本相對較低,既方便又經濟實用。

  2017年4月,國家級新區雄安新區橫空出世,其目標是建成“藍綠交織、清新明亮、水城共融、多組團集約緊湊發展的生態城市”,以地熱能為主,多能互補的供暖方案率先被提出,並把“打造全球地熱利用樣板”作為目標之一。據此,兩個多月後,支撐服務雄安新區規劃建設的地質調查工作就正式展開。當年8月23日,第一階段結果公布:雄安新區地質條件優越,區內淺層地溫能開發利用條件適宜,可滿足約1億平方米建築面積供暖製冷需要。

  作為雄安新區重要組成部分,原河北雄縣在地熱能開發利用方面一直走在全國前列,早在2006年,該縣就被國土資源部等機構命名為“中國溫泉之鄉”。2009年雄縣與冰島及中國石化簽訂戰略協議,大力引進先進技術,開發地熱集中供暖。數年間,雄縣共開鑿地熱井近80眼,城區地熱供暖面積達270萬平方米,占集中供暖總面積的92%,年替代標準煤9萬噸,減排二氧化碳18.99萬噸、二氧化硫0.48萬噸、粉塵1.19萬噸,為改善城市空氣質量作出了積極努力和貢獻。雄縣成為了取暖“無煙城”,並形成了“政府主導、政企合作、技術先進、環境友好、造福百姓”的地熱能利用格局。這些為雄安新區開發利用地熱能取暖製冷積累了難得的經驗。

  據統計,2015年底,中國淺層地熱能供暖面積近4億平方米,水熱型地熱能供暖面積超過1億平方米。隨著南方地區冬季採暖需求的增強和淺層、水熱型地熱能供暖技術進一步成熟完善,淺層地熱能的應用範圍將在全國範圍拓展。根據《地熱能開發利用“十三五”規劃》,“十三五”時期,中國新增地熱(製冷)包括新增淺層地熱能供暖(製冷)面積7億平方米,新增水熱型地熱供暖面積4億平方米。

  北京鮮花港是地熱能園藝典範

  在北京東北部的順義區楊鎮,有一個總體規劃4平方公裡的“國際鮮花港”。作為北京市花卉的生產、研發、展示和交易中心,花卉的休閑觀光和文化交流中心,這裡曾是2009年第七屆中國花卉博覽會的主要工程,每年都會舉辦鬱金香節、月季節、菊花節、迎春年宵花展。當遊客們徜徉於花海,流連忘返的時候,可能會閃過一個念頭:這麼多不同地域環境才能茁壯生長的花卉為何都能在鮮花港內精彩綻放呢?答案其實並不複雜,那就是國際鮮花港採用了“地熱+花卉”的模式。

  據了解,為解決溫室及建築供暖問題,突出園區綠色、科技、迴圈、集約的建設宗旨,國際鮮花港在完成淺層地熱能測試、水資源論證和地熱物探勘查的基礎上,先後到國家北方苗木基地、用友軟體園、華清集團等地現場調研,曆經10餘次專家座談及論證會,最終確定了以地熱梯級利用為主,地源熱泵、水源熱泵為輔,結合燃氣調峰的供暖形式。該供暖方式雖然前期一次投資大,但與常規供暖方式相比存在無汙染、零排放、能源可再生、系統運行費用低等特點,環保性和節能性明顯。正是通過大規模使用地熱綜合技術,精準調節溫度濕度等參數,實現了“世界花卉盡收港內”“花卉博覽會永不落幕”的現代農業奇蹟。

  北京國際鮮花港是地熱能在園藝領域應用的一個典範。“地熱+農業”將給傳統農業在諸多方面帶來深刻變革。一是可以拓展品種種植時空。既能把外地品種實現本地化種植,又能幫助農作物在反季節上市,減少了病蟲害,降低了生產成本,提高了價值和安全性。二是提高了質量和產量。使作物在虛擬的更加適宜的自然環境下,產量提高的同時,口感、營養等品質也更好。三是地熱能可以幫助進行稀有蔬菜花卉的育苗,輔助進行一些高科技農產品技術實驗。就養殖業來說,地熱資源的利用也可以提升產業附加值。比如,熱水養殖可以大大縮短多種水生物的孵化期和生長周期。可以依託地熱資源發展高產魚類等養殖產業。

編輯:劉雲
 
 

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