地熱供暖:中深層地熱開發井下換熱技術可行嗎?|地大熱能_地面換熱

因地熱開發利用無序問題突出，以及地下水超采嚴重等問題，地熱供暖：中深層地熱開發井下換熱技術可行嗎？|地大熱能_地面換熱 去年河北省曾一度“一刀切”叫停、依法查處省內所有違法開采的地熱井。此舉因涉及面廣，且存在巨大的清潔采暖接續隱憂，而引發廣泛討論。河北省在力推地熱開發規范化的同時，還在政策支持層面由傳統的采灌結合、取熱不耗水（下稱“地面換熱”）開發模式向井下換熱傾斜，在工程技術標準層面也為井下換熱“搭好了臺”，這無疑是為中深層地熱開發“開辟了一條新路”。河北《中深層地熱井下換熱供熱工程技術標準》作為目前國內出臺的第一個井下換熱地方技術標準，先于國標出爐，將對京津冀等華北地區、陜西乃至全國的地熱開發產生深遠影響。

監管趨嚴
“地面換熱”遇冷
近年來，隨著我國北方地區清潔取暖工作的大規模推進，地熱能作為一種可再生的清潔能源，被視為傳統化石能源的重要替代方式而受到熱捧。相關材料顯示，我國地熱能直接利用量已連續多年穩居世界第一位。根據國家地熱能中心統計，截至2019年底，北方清潔供暖地區中深層地熱能供暖總面積已達到3.82億平方米。國家能源局于今年4月發布的《關于促進地熱能開發利用的若干意見（征求意見稿）》更將“大力開發利用地熱能”視為我國實現碳達峰、碳中和的重要舉措。并提出，到2025年，我國地熱能供暖面積要比2020年增加50%；到2035年，在2025年基礎上再翻一番。

目前我國中深層地熱能開發利用技術主要是以河北雄縣為代表的取熱不耗水、完全同層回灌的換熱技術為主。然而長期以來，由于地熱開發存在的“九龍治水”管理漏洞使得地熱無證開采、地熱水亂排問題難以得到有效治理，從而成為制約行業有序發展的最大“絆腳石”，這一問題在河北表現尤為突出。

另覓新途
“井下換熱”獲力捧
然而這并不意味著河北地熱開發事業會因此而陷入絕境。從“50號文”與河北省剛剛發布的上述標準透露的信號看，河北省將轉而支持地熱開發的另一種模式，即完全不開采地熱流體、閉式循環取熱的“井下換熱”技術。對此，“50號文”指出，采用深層地下換熱方式開發利用地熱能的（只取熱不取水），無需辦理取水許可和采礦許可，同時可按照國家相關政策規定，享受可再生能源稅收和收取采暖費等方面的優惠政策，鼓勵各市、縣出臺具體支持政策。上述標準的出臺無疑是讓中深層地熱開發利用多了一項技術選擇，也為地質條件類似的廣大北方地區地熱能開發提供了技術參照。這對地熱開發項目的審批、施工、后期管理，以及環保監督等都有幫助，并在一定程度上糾正一些錯誤概念，有利于地熱行業規范化健康發展。另有受訪專家指出，由于井下換熱項目不涉及取水許可與采礦許可辦理，相當于簡化了政府的管理流程。尤其是在地下水超采嚴重的河北省，該模式無疑會讓監管變的更容易。



“一刀切”不可取
地熱開發要因地制宜
井下換熱技術，起步于20世紀90年代的歐洲，2015年左右開始在國內得以發展。作為一項中深層地熱能開發利用技術，通過鉆鑿地熱井并下入取熱管，注入軟化水在井內循環流動提取地層熱量，井壁與地層隔絕，保證地熱井與地層間只能進行熱交換；因該技術對地層干擾較少，又被稱為‘中深層地熱能無干擾供暖技術。

核心還在于經濟性。由于井下換熱是通過熱傳導從地層提取熱量，受傳熱效率的天然限制，其取熱量遠低于地面換熱技術，主要受控于地下熱儲溫度，且循環取熱水溫度一般低于30度，后續供暖需要熱泵提溫，運行成本很高。相關材料顯示，“取熱不取水、同層回灌”地面換熱技術，一對抽灌井可實現供暖面積約8.5-24萬平方米。而井下換熱技術，垂直單井僅可實現供暖面積約0.8-1.3萬平方米；U型井只能實現供暖面積約4-5萬平方米。以河北雄縣為例測算，如果將目前供應全縣700萬平方米面積的地熱井全部由‘地面換熱、同層回灌’模式改為井下換熱模式，也只能供應約100萬平方米。

地面換熱與井下換熱的鉆井成本基本相同，換言之要滿足同樣的供暖面積，井下換熱在鉆井方面的成本就達到井上換熱的7倍。不僅如此，二者相比后續運行成本差距也很顯著。地面換熱供暖建設投資單位建筑平方米造價約100-130元，每個供暖季每平方米電耗約8-12度；而井下換熱單位建筑平方米造價約250-350元，每個供暖季每平方米電耗約15-30度。對比之下，井下換熱建設投資和運行成本要達到地面換熱的2—3倍。

從截至目前陜西西咸新區、河南鄭州的先進實踐看，采用井下換熱技術開發地熱一定離不開政府補貼，大規模開展難度還很大。如若現在一味強力推廣這一技術，不僅將為政府財政帶來巨大壓力，同時也將為用戶帶來沉重負擔。且從長遠看，其經濟性想要達到媲美地面換熱技術的可能性也不大。
“就河北省而言，目前還沒有出臺井下換熱規模化發展的配套政策措施。一般來說技術標準先行，其次試點推廣，然后再配套政策。目前看來，井下換熱技術尚處于制定標準、開展示范項目的技術儲備階段。

地熱開發利用在技術選擇上應因地制宜，根據當地的地質條件、實際需求來定，至于最后技術好不好需交由市場來驗證。因為地質條件是天然存在的，地熱開發一定要因地制宜，地面換熱與井下換熱模式二者可互為補充，政府主導的“一刀切”并不可取。河北政策力捧的井下換熱技術之舉雖然一定程度上可推動該技術的落地實踐與快速進步，但長遠看，其或終將只能與地面換熱技術補充發展，并不能成為主流的地熱開發模式。從這一角度看，地面換熱技術也只是短期政策遇冷，是其由之前的無序無度邁向科學規范化發展之路遭遇的一個階段性歷程。

隱憂仍存
警惕“返煤”苗頭
如果鉆井施工監管措施不到位，迫于單井供暖效率，部分企業可能會為追求井口出熱量，而不規范操作干擾含水層，此舉亦可能造成對地下水的破壞。與此同時，對于那些因種種客觀因素不能夠補齊合法資質的地面換熱地熱井，如果井下換熱之路走不通，無疑將陷入清潔采暖接續困境。井下換熱尚缺乏實際應用場景，國際上也無成功經驗可供借鑒，要解決大規模應用的居民采暖問題，對很多地方并不現實。

河北的地熱發展已經到了一個關鍵節點，如果完全摒棄傳統開發模式，全面走向井下換熱，那么由于經濟性和應用場景受限，可能會將整個行業帶進‘死胡同’，大量的政府補貼無疑不可持續。一條技術路線是否可行，最終要看市場是否認可。就地熱開發而言，河北省需要警惕的是，大規模的井下換熱行不通怎么辦？

在河北省個別地區地熱開發特許經營區內已經出現了“返煤”的苗頭。有的地方因為無法按規定為地熱井補齊手續，開始考慮接續鄰近地區火電廠熱源，無疑將增加火電廠所在地的燃煤消耗，這又何嘗不是另一種形式的“返煤”。河北的地熱開發可謂任重而道遠，既要關閉不合規的熱力井，還要兼顧老百姓的民生供暖，現在是夾縫中尋找解決方案。
 
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