2017年1月，我國發布的《地熱能開發利用“十三五”規劃》，給地熱和地源熱泵市場注入了一針強心劑。雖然機會(hui) 已來，但地熱產(chan) 業(ye) 仍存在很多需要解決(jue) 的問題。

“由於(yu) 地熱熱水水位急劇下降，現在北京、天津都已經得到政府的明確指示，從(cong) 現在到今年年底不再開展新的地熱項目。”北京市地質礦產(chan) 勘查開發局能源處處長李寧波在近日於(yu) 東(dong) 營舉(ju) 辦的海利豐(feng) ·2017第九屆中國國際地源熱泵行業(ye) 高層論壇上表示。

“如果地熱水的水位逐年持續下降，將來就是無能可采、無能可用。但是這種情況現在仍然存在，而且還在發生。”李寧波說。

  2017年1月，我國發布的《地熱能開發利用“十三五”規劃》，給地熱和地源熱泵市場注入了一針強心劑。雖然機會(hui) 已來，但地熱產(chan) 業(ye) 仍存在很多需要解決(jue) 的問題：為(wei) 什麽(me) 我們(men) 在擁有大量成功地源熱泵項目案例的同時，不成功的案例同樣並不鮮見？地熱水如何全部回灌？新興(xing) 行業(ye) 如何抱團取暖？這也是與(yu) 會(hui) 專(zhuan) 家與(yu) 企業(ye) 普遍關(guan) 注的問題。

 尾水回灌是手段而非目的

 位於(yu) 北京的北苑家園，是北京最大的地熱供暖社區項目，截至目前運行已超過10年，依然穩定。“為(wei) 什麽(me) 這個(ge) 社區的地熱項目可持續，就是把所有的水回灌了。”李寧波說，經過十多年的監測，該地區地下水的水位、水溫、水量均沒有變化，“這說明隻要能夠保證回灌，地熱3.0模式是可持續的”。

 如何提高淺層低熱能開采效率，在資源可恢複的強度範圍內(nei) 開發利用？這直接影響著行業(ye) 的推廣應用。開采程度決(jue) 定著資源的平衡問題，淺層地熱的成因機理、傳(chuan) 熱機理、模型模擬的研究對於(yu) 地源熱泵係統的設計、運行非常重要。

“地下的熱來源、熱交換、熱恢複是一個(ge) 複雜的過程，地下看不見、摸不著，很多地方也還沒有研究透。”李寧波坦言。

 要做到地熱項目可持續，地熱尾水要100%回灌。中國能源研究會(hui) 地熱專(zhuan) 業(ye) 委員會(hui) 專(zhuan) 家委員會(hui) 主任、中國地源熱泵產(chan) 業(ye) 聯盟專(zhuan) 家委員會(hui) 主任鄭克棪對此並不完全同意。

“各個(ge) 地方的地質條件不一樣，砂岩回灌就是國際難題，有的地方有時候確實做不到100%回灌。”但鄭克棪認為(wei) 這並沒有關(guan) 係，“回灌是措施、手段，並不是目的。”

 鄭克棪表示，要將技術條件、經濟條件綜合考慮，如果需要多次過濾、加壓回灌，那麽(me) 所用的設備、電力，這些成本開銷比抽出來熱水用的熱量花費還高，回灌要花更多的錢，顯然從(cong) 經濟條件考慮是不合適的。

 究竟可以留多少熱水不回灌，就能保證地下水位平衡又能利用地熱水的價(jia) 值？鄭克棪表示，這還需要更多的模擬。

“細節決(jue) 定成敗”

 除了對資源本身的理論研究，單從(cong) 地源熱泵這方麵考慮，也有諸多問題待解。

 天津市建築設計院暖通設計總工程師伍小亭認為(wei) ，所謂“不成功”的地源熱泵項目主要體(ti) 現在三個(ge) 方麵：一次能源效率接近甚至低於(yu) 常規係統，沒能實現利用可再生能源，降低化石能源消耗的初衷；盡管一次能源效率高於(yu) 常規係統，但增量成本過高，節能回報年限過長，甚至超過法定的財務測算年限，造成項目不具有財務生存力；係統性能穩定性不佳，表現為(wei) 係統投入使用幾年後，其能力衰減明顯，甚至影響正常使用，需再次投資改造。

 同時，伍小亭也提出了對以上問題的解決(jue) 方案：“細節決(jue) 定成敗”，通過精細化設計，做到“確實節能、收益可期、穩定高效”。

 伍小亭認為(wei) ，“精細化”主要體(ti) 現在以下方麵：

 設計模式由處方式轉變為(wei) 性能化(變措施導向為(wei) 目標導向)；設計方法由“對標”轉變為(wei) 優(you) 化分析下的“基本合標”(模擬分析貫穿始終)；重視對末端需求的研究，比如負荷、二次能源品位、運行規律、保障率等；對“源”的勘察與(yu) 分析，如能力(強度、分布、長期熱儲(chu) )、品位(設計取值的確定、運行周期內(nei) 的變化規律)；基於(yu) 多方案比選的技術路線製定，采用單一熱泵係統還是複合型熱泵係統？需要蓄能還是非蓄能？這些都可在好好比較後選出最優(you) 方案。

 此外，還要開展作以係統能效為(wei) 目標的設計參數研究，如綜合源側(ce) 、輸配、用戶側(ce) 末端等；基於(yu) 增量投資回收年限係統配置，如優(you) 化調峰、蓄能的容量與(yu) 參數；在設計階段即考慮運行調節策略，使其作為(wei) 設計的導入條件，避免係統實施後不具備正確運行調節的硬件環境。

 資源是硬道理

“我們(men) 現在開采的多是常規地熱能，溫度高於(yu) 25℃，以地熱流體(ti) （水+蒸汽）的形式出現，埋藏深度一般在3000米以內(nei) 。”中國科學院地質與(yu) 地球物理研究所地熱資源研究中心主任龐忠和說。

 由於(yu) 很多地熱項目已經超過3000米，龐忠和建議，或許可以將“中深層”的深度定義(yi) 從(cong) 3000米調整到4000米，“4000以下幹脆叫超深層，這個(ge) 地熱能可以跟幹熱岩的概念差不多”。

 資源是硬道理。然而，要高品位資源就要有深度，深度大麵對的各種技術挑戰就更大。

 中國科學院院士汪集暘在《有關(guan) 中深層地熱資源開發利用的若幹問題》的報告中提出，若一個(ge) 地區對開發利用地熱資源的要求很大，但又找不出能滿足能源需求的合適熱儲(chu) ，那就必須考慮對天然熱儲(chu) 進行人工改造，以滿足該地區的能源需求。但深鑽與(yu) 水力壓裂技術也是解決(jue) 這一問題麵臨(lin) 的兩(liang) 大技術難點，同時成本極高、資金回收期長、投入產(chan) 出比低等問題也需要提前考慮。目前比較成功的改造案例都是在現有水熱係統的深部或者外圍去做的改造。

 龐忠和指出，地熱利用項目能不能做，需要靠資源說話，做得好與(yu) 壞，由管理和技術決(jue) 定。地熱係統的品質分析可以采用五要素法：熱源，維持地熱係統的熱量補給源；水源，維持流體(ti) 循環的水源；通道，地熱流體(ti) 循環的高滲透性構造；儲(chu) 層，地熱流體(ti) 儲(chu) 集層；蓋層，減緩地熱係統熱量散失的隔熱層。

 幹熱岩開發技術仍然屬於(yu) 世界性的難題，國際上通用的幹熱岩開發技術是增強型地熱係統。中國工程院院士曹耀峰指出，該係統關(guan) 鍵技術有選區選址、係統描述和設計、高效成井、人工熱儲(chu) 、係統運行等。“現在我們(men) 並沒有多少成功的經驗，要開發利用幹熱岩，挑戰仍然很大。”

 盡管困難重重，曹耀峰仍然對幹熱岩利用充滿信心，“2016年8月份，國務院印發了《“十三五”國家科技創新規劃》，比較係統地在深海、深藍、深空、深地等能夠拓展國家戰略利益、保證國家戰略優(you) 勢的領域做出了部署，這對幹熱岩的勘探開發有極大推動作用。”

“將來不管是國土資源部還是科技部，不論以國家重點實驗室、重大研發項目還是重大工程的形式，一些資金和扶持政策一定會(hui) 陸續出台，我們(men) 也要做好方方麵麵的準備。”曹耀峰說。