重庆理工大学学报(社会科学)

探索“雄安模式”,建立我国地热能资源高质量开发利用长效机制

分类:本刊推荐 发布时间:2018-07-20 15:57 访问量:227

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本文引用格式郭焦锋,郝爱兵,吴爱民,等.探索“雄安模式”,建立我国地热能资源高质量开发利用长效机制[J].重庆理工大学学报(社会科学),2018(6):1-6.

Citation formatGUO Jiaofeng, HAO Aibing, WU Aimin, et al.Exploring “Xiong’ an Model” and establishing a long-term mechanism for the high-quality exploitation and utilization of China’s geothermal energy resource[J].Journal of Chongqing University of Technology(Social Science),2018(6):1-6.

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作者简介郭焦锋,研究员,博士,国务院发展研究中心资源与环境政策研究所所长助理,主要从事能源经济、经济法、石油勘探研究;郝爱兵,教授级高级工程师,博士,中国地质调查局水文地质环境地质部副主任,主要从事干旱区地下水水资源及其环境问题的勘查、监测与研究工作。


探索雄安模式”,建立我国地热能资源高质量开发利用长效机制

郭焦锋1,郝爱兵2,吴爱民2,唐金荣2, 李继峰3,周锦明4,宋 岩5, 王晓毛6

(1.国务院发展研究中心 资源与环境政策研究所, 北京 100010;2.中国地质调查局, 北京 100037; 3.国家信息中心 经济预测部, 北京 100045;4.潜能恒信能源技术股份有限公司, 北京 100107;5.中国石油大学(北京) 非常规天然气研究院, 北京 102249;6.中国石化集团新星石油有限责任公司, 北京 100083)

摘要我国地热能资源丰富,且实现了地热能资源大规模经济性利用。雄安地区应加快地热能开发,形成以地热能为主、多能协同的能源生产和消费模式,到2030年,雄安新区地热能占一次能源结构的比重达到30%,居民供暖占比超过90%。将地热能利用的“雄县模式”升级为地热能高质量开发利用的“雄安模式”,并推广到全国地热能资源丰富的地区。为此,应尽快明晰地热能的作用和概念,建立完善地热能的管理和监管体制机制;加强资源勘查评价,摸清地热能资源家底,在雄安新区先行先试;依据《可再生能源法》,对中深层水热型和干热岩型地热能开发利用给予大力支持。

关键词雄安模式;地热能;北方地区;长江经济带;长效机制


Exploring Xiong an Model and establishing a 

long-termmechanism for  the high-qualityexploitation 

and utilization of Chinas 

geothermal energyresource

GUO Jiaofeng1, HAO Aibing2, WU Aimin2, TANG Jinrong2;LI Jifeng3, ZHOU Jinming4, SONG Yan5, WANG Xiaomao6

(1.Institute of Resource and Environmental Policy, Development Research Center of the State Council, Beijing 100010, China; 2.China Geological Survey, Beijing 100037, China;3. Ministry of Economic Forecasting, State Information Center, Beijing 100045, China;4. Hanson Potential Energy Technology Co., Ltd., Beijing 100107, China;5.Unconventional Gas Research Institute, China University of Petroleum(Beijing), Beijing 102249, China;6.Sinopec Star Petroleum Limited Liability Company, Beijing 100083, China)

Abstract: China is rich in geothermal energy resources and has realized large-scale economic utilization of geothermal energy resources. It is suggested that accelerating the development of regional geothermal energy in Xiong’ an, forming an energy production and consumption mode which is given priority to geothermal energy, with pluripotent collaborative; in 2030, geothermal energy in Xiong’ an accounts for about 30% among the primary energy structure, and for more than 90% of the supply heating of residents. Moreover, “Xiong county model” of geothermal energy utilization is upgraded to the “Xiong’ an model” of high-quality exploitation and utilization of geothermal energy, and which is extended to areas with abundant geothermal energy resource throughout the country. Therefore, the function and concept of geothermal energy should be clarified as soon as possible, and the management and supervision mechanism of geothermal energy should also be established. It suggests strengthening the resources exploration and evaluation, finding out the geothermal energy resource, and being prior to carry and try in Xiong’ an new district. Besides, according to Renewable Energy Law, great support is given to the exploitation and utilization of geothermal energy in middle-deep strata water and hot-dry rock.

Key words: Xiong’ an Model; geothermal energy; the Northern area and the Yangtze River Economic Zone; long-term mechanism


一、我国地热能资源丰富,河北雄县大规模应用证明了地热能经济性开发的巨大发展潜力

地热能是一种清洁低碳、分布广泛、资源丰富、安全稳定、优质的可再生能源,可分为浅层土壤型地热能(地表水源、地表以下200米深度以内的土壤源等热能)、中深层水热型地热能(深度大于200米)和干热岩型(深度在3 000~10 000米)三类。地热能开发利用具有供能持续稳定、高效循环利用、可再生的特点,可减少二氧化碳排放、改善生态环境,在未来清洁能源发展中占有重要地位。《地热能开发利用“十三五”规划》提出,到2020年,我国地热能年利用量将达到7 000万吨标准煤,在一次能源消费总量(48亿吨标准煤)中占比达1.46%,比2015年提高1个百分点,其将占“十三五”时期新增非化石能源3个百分点的1/3。而且,在满足城市能源供应之外,进一步发展医疗、健康、养老、现代农业等,构建地热能全产业链,实现地热能梯级高效利用,可进一步提高地热能利用的经济性,有助于在整体低迷的能源产业中加速发展成新动能,并有可能成为传统的以化石能源为主的能源结构转型的新方向。

我国地热能资源十分丰富,“十二五”期间中国地质调查局的初步评价结果显示,全国地热能资源年可开采量约26亿吨标准煤(不含干热岩型)。其中,浅层土壤型地热能资源年可开采量约7亿吨标准煤,可实现建筑物夏季制冷面积326亿平方米、冬季供暖面积323亿平方米;中深层水热型地热能资源量约1.25万亿吨标准煤,年可开采资源量约19亿吨标准煤;埋深在3 000~10 000米的干热岩资源量折合856万亿吨标准煤。长江沿岸是我国地热能资源禀赋最好的区域之一,分布广、类型多、开发利用条件好,苏北、江汉等盆地中低温地热能资源丰富,云南、四川等地区具有高温地热能资源,预计到2020年长江经济带地热能供暖(制冷)面积有望达4亿平方米、发电装机容量达40万千瓦。华北、松辽、鄂尔多斯等盆地具有丰富的中深层水热型地热能资源,北京、天津、河北、山东、河南、陕西、山西等省市是我国最适宜开发利用地热能的地区,每年可开发利用的地热能资源量约10.4亿吨标准煤。雄安蕴藏着丰富的地热能资源,其中,浅层土壤型地热能可满足起步区3 000万平方米、全区约1亿平方米建筑面积的供暖(制冷)需求;中深层水热型地热能静态资源量约29.54亿吨标准煤,年可开采资源量约485万吨标准煤;干热岩地热能地下静态远景资源量可达100亿吨标准煤。

雄安已有经济性开发利用地热能的成功经验。2009年以来,中国石化依托河北雄县优质的地热能资源,采用石油开采的同层回灌技术,有效保持地层压力、保护水资源,已建成覆盖雄县城区450万平方米建筑面积的地热能供暖能力,形成了“基本零排放、取热不耗水、运行成本低”的清洁供暖“雄县模式”,供暖季平均日常费用仅为7.5~10元/平方米,比燃煤取暖低约5元/平方米。目前该做法已推广到河北大名、山西太原等地,虽然这些地区地热能资源条件次于雄县,运行成本略高,但供暖季平均日常费用约10~13.5元/平方米,不足电采暖和气采暖一半的费用,比燃煤取暖低约2元/平方米。鉴于此,未来可在雄安新区形成地热能全产业链高质量开发利用的“雄安模式”,并大规模推广应用,成为北方地区和长江经济带清洁供能的重要资源保障。


二、我国地热能开发利用仍存在“共性不充分、个性不平衡”的深层次问题

近年来,我国地热能产业得到较快发展,年利用量连续多年位居世界第一。包括《可再生能源法》《地热能开发利用“十三五”规划》等在内的法律法规和标准规范陆续出台,地热能开发利用的政策法规体系已初步形成,但是当前地热能开发利用仍存在一些不充分、不平衡的深层次问题。


(一)从地热能开发的共性看存在明显的不充分问题

1.对地热能认识不充分。一方面是概念模糊,目前在诸多已经发布的法律法规政策文件中(如《可再生能源法》《矿产资源法》《水法》《关于地热能水矿泉水管理职责分工问题的通知》等),将地热能混称为地热能、地热资源、地下水、地下淡水、地热水、矿泉水等,这些术语的界限模糊导致在实际管理和监管中派生出一系列问题。另一方面,因过去对地热能的认识不足、概念不清晰,一些部门仍然依据不同规定和各自理解行使对地热能的相应职权,导致地热能管理混乱,严重阻碍了地热能产业的健康发展。

2.对地热能资源勘查评价不充分。勘查评价投入严重不足,“十二五”期间地热能资源勘查评价投入仅4.16亿元,相对于每年投入数百亿元的石油天然气勘探资金可以说是杯水车薪,与查明北方地区和长江经济带乃至全国地热能资源家底的资金需求存在很大差距。数据基础较差,目前公布的全国地热能资源总量是个估算数,数据基础与地热能发达国家相比存在明显差距,比如虽中美两国国土面积相当,但美国已取得了17 000多个大地热能流数据,而已公开发表的中国大陆地区热流数据仅1 230个。勘查滞后于开发,部分地区对地热能资源勘查评价的工作重视不够,勘查评价远滞后于开发利用,多数已形成相当规模的地热田尚未开展系统勘查评价,开发管理缺乏科学依据。

3.对地热能产业发展初期扶持的政策不充分。目前,中央和地方政府出台了一些财政和价格鼓励政策,对加快浅层土壤型地热能开发利用以及促进北方地区清洁供暖具有积极的引导作用,但是缺少体现可再生能源性质的地热能“取热不耗水”税收激励政策。传统地热能利用往往是“取热又取水”,用后尾水直排不回灌或者仅回灌到浅水层,这既造成地面和地下饮用水层的污染,也导致局部区域地下水位迅速下降、地热能资源面临枯竭。北方是严重的缺水地区,华北平原地下水漏斗区*华北平原地下水漏斗区形成的直接原因是多年来浅层第四系地下水超采所致,与雄安新区深层特别是雾迷山组地热田的开发之间没有关联。在雄安新区,深层雾迷山组顶面埋深一般在1 000~3 000米,上覆沉积了厚达千米以上的砂泥岩地层,至上而下第四系厚度约为450~550米、新近系明化镇组沉积厚度400~1 000米、馆陶组沉积厚度200~300米。这些砂泥岩地层构成良好的盖层和隔水层,形成了浅层第四系地下水与中深层雾迷山组地热能相互独立的水力系统,两者之间没有直接关联。监测结果表明,因在雄县、容城开发中深层水热型雾迷山组地热能资源时实现了尾水全部同层回灌,做到“取热不耗水”,2009年至今主力产层雾迷山组的水位基本保持稳定。的形成也可能与“取热又取水”有关,传统地热能利用方式遭到有关部门和当地群众的强烈反对,亟待出台相关政策以破除利益固化的藩篱。


(二)从地热能开发的个性看发展不平衡问题依然突出

1.重浅层轻中深层开发利用。浅层土壤型地热能在我国已得到广泛应用而中深层的则刚刚起步,且多数企业重水轻能,更关注热水供暖、温泉洗浴而忽视能源综合开发利用;技术层面上更多地发展地埋管、地表水源等地源热泵,而水热型、干热岩型地热能勘探开发利用技术和装备研发投入及应用严重不足,地热能资源勘查与选区评价、砂岩经济回灌、高效热管和强化换热介质技术、中低温地热能发电等技术亟待提升和突破。如自2017年以来雄安地热能资源等方面的勘查已投入了大量的工作,基本摸清了地下地质情况及浅层土壤型地热能的分布规律,但已完成的工作缺乏先进勘查技术的广泛使用,大多是建立在重磁电和二维地震勘探及部分钻孔基础之上,难以“透视”中深层地质结构、热储层横向物性变化和准确把握地热能优质资源分布规律和储量,制约了中深层地热能资源的高效开发利用。

2.重单项规划轻综合规划。目前已发布的与地热能开发利用相关的规划和文件达十多个,这些政策有力地促进了我国浅层土壤型地热能的较快发展。但这些规划之间不配套、不同层级规划之间不衔接,且基本上没有纳入城市总体发展规划和土地规划中,这导致规划的任务在实际中缺乏可操作性,《地热能开发利用“十三五”规划》中提出的地热能利用目标将难以实现。

3.重审批轻监管。发展改革委、能源、自然资源、水利、住房和城乡建设、生态环境等部门,目前对地热能开发利用实行多头管理、多级审批(中央、省、市乃至县)。然而,水热型地热能资源与煤矿、常规油气等矿产资源的利用方式完全不同,成片集中开发往往需要同时打多口井(包括取水井和回灌井),目前的矿业权以单井或井组为单位分别核准,且探矿权、采矿权及取水许可证等申报程序复杂、周期长、费用高、办理难度大。因而,由于政出多门,加上标准和技术规范不完备,对地热能开发商的监管存在明显的缺位和越位现象,浅层土壤型地热能开发及对水资源和生态环境破环的乱象还在一些地区不同程度地存在。


三、以探索建立地热能利用的“雄安模式”为契机,完善地热能发展的法规、政策和管理体制,促进地热能建立长效机制满足北方地区和长江经济带对清洁用能的需要

丰富的地热能资源禀赋在为未来发展提供雄厚物质基础的同时,北方地区和长江经济带应更注重地热能资源开发利用的质量和效率,以实现更高质量、更有效率、更加公平、更可持续的发展和人们对绿水青山的向往。

1.实施浅层土壤型地热能和中深层水热型地热能开发利用并举,积极探索多能协同互补、梯级高效利用方式,将地热能单一开发的“雄县模式”转型升级为地热能高质量开发利用的“雄安模式”。应根据雄安新区规划建设创造“雄安质量”的目标要求,基于雄安地区的资源条件和清洁用能需求,面向建立绿色能源体系的目标,高起点、高标准、高水平地开发利用地热能资源。为此,要努力转变规划理念和地热能利用方式,实现地热能全产业链高质量开发利用。在规划理念上,由地热能开发跟着城区组团走转变为地热能规划先行;在供能来源上,由水热型为主转变为土壤型和水热型乃至干热岩型并举;在供能方式上,由单一供暖转变为电热冷等多联供;在用能方式上,由单一地热能转变为多能互补;在用能周期上,由一个供暖季转变为一年四季;在产业链条上,由单一能源产业转变为地热能上中下游一体化产业集群。雄安要有序推进地热能开发利用,做好地热能开发与地下空间开发建设的统筹协调。要统筹协调不同类型地热能开发与城市建设,低成本浅层土壤型地热能重点用于建筑容积率较低的办公园区和公共建筑等的供暖、制冷,开发成本较高的中深层水热型地热能资源主要用于容积率较高的城镇地区。根据雄安能源发展规划研究成果,至2022年,地热能可完全取代煤炭等传统能源,实现起步区供热90%应用地热能,地热能成为雄安的主体能源;至2030年,地热能占一次能源的比重约30%,其中干热岩型地热能占10%,实现电热冷多联供;至2040年,地热能约50%用于发电,实现干热岩型占地热能利用总量的50%,并实现地热能高效开发和梯级协同利用。

2.尽快明晰地热能的作用和概念,建立完善地热能的管理和监管体制机制,切实做到地热能资源开发统一管理、全域管控。一是进一步明确地热能开发利用的是地表及地下的热能资源,在新时代下出台或修订的各种文件中均应表述为“地热能”,并从已广泛利用的北方地区和长江经济带开始逐步统一认识。如水电开发利用的是势能(通过势能做功发电)而不是水资源,同理,地热能是利用热能而不是水资源,浅层土壤型地热能提取的是土壤、地表水源等介质中的热能,中深层水热型地热能开发利用坚持“取热不耗水”的原则仅提取其中的热能(通过全部回灌,既不消耗地下水资源也不会产生污染),干热岩提取的是深层高温岩体中的热能资源。二是将地热能利用(供热)专项规划纳入区域或城市总体规划中,科学布局,规模化利用。国务院能源主管部门会同自然资源、住房和城乡建设等部门,完善城乡供热(制冷)规划管理制度和有关技术规范,制定地热能供热(制冷)总体目标和基本思路,指导全国各地区科学有序、规模化利用地热能。省级能源主管部门会同同级有关部门根据全国规划要求,做好地热能开发利用可行性论证,将地热能供热(制冷)纳入当地基础设施建设专项规划,统筹开展地热能利用。在北方地区和长江经济带能源转型综合应用示范工程地区,应设立地热能利用发展目标,将地热能利用纳入本地区统一规划,并列入地区生态文明建设指标考核体系,作为节能减排考核体系的加分项。三是尽快制定地热能开发利用管理办法,明确利用水资源与地热能资源、取水与取热的边界和标准;明确取得地热能资源矿业权证并经能源主管部门审核合格的“取热不耗水”企业,无须办理取水许可证。要打破多头管理局面,按照“十九大”提出的加快生态文明体制改革的精神要求,地热能勘探开发统一由能源主管部门或自然资源主管部门进行管理和监管。建立完善地热田勘探开发市场准入规则、矿业权招拍挂出让和第三方服务等相关制度;尽快完善中深层水热型地热能资源勘探、开发、利用的工程技术标准和规范体系,确保地热能开发利用实现尾水100%回灌;强化监管,通过大数据等先进技术增强监管手段和水平,对违规违法企业给予曝光直至取缔,坚决关停不符合技术标准规范要求的地热能井,规范市场秩序,加强地热能资源和环境保护。

3.加强资源勘查评价,摸清地热能资源家底,在雄安新区先行推进。一是大幅度加大投入力度,开展全国地热能资源调查评价,尽快查明我国主要水热型地热区(田)及浅层土壤型地热能的地质条件、热储特征、地热能资源的质量和数量,并对其开采技术经济条件做出评价,为合理开发利用提供依据;抓紧建设全国地热能资源开发利用大数据,包括地热能资源基础数据、开发利用动态和效率监测数据以及产业网络信息发布系统等,加快推进大数据和信息开放共享,形成较为完善的地热能资源调查评价与科学开发利用支撑体系。二是广泛吸引社会力量、金融资本参与地热能的地质勘查评价,在勘查评价数据统一纳入国家地热能大数据管理平台的同时,参与勘查评价的企业优先获得地热能资源特许经营资格(采矿权)。三是在雄安先行开展人工地震数据采集,详细评价地热能资源分布及规模。借鉴油气勘探开发的国际先进经验和技术方法,精准勘探和评价地热能资源,加快在雄安进行三维地震数据采集,建立大数据库,利用三维地震及成像等技术摸清雄安地下立体空间的地热能资源分布和储量,利用并创新油气资源勘查与评价、钻井成井工艺以及地热能尾水回灌、保温与换热、热泵和发电等技术体系,高质量、高效率开发利用地热能资源。

4.依据可再生能源法,参照现行的光伏发电的财政、税收和绿色金融政策,对中深层水热型和干热岩型地热能开发利用给予大力支持。建议在北方地区和长江经济带适度提高水资源税额标准,使其真正反映不破坏地下水系的可再生能源特征及相关治理所带来的社会成本;对以“取热不耗水”方式(封闭管道同层回灌)开采水热型和干热岩型地热能资源的企业的水资源税先征后退;落实水热型和干热岩型地热能开发利用企业以及相关设备和材料制造企业的相关增值税、房产税、城镇土地使用税优惠政策。设立地热能资源开发利用专项补贴基金,将水热型和干热岩型地热能开发利用纳入到可再生能源基金补贴范围内,并按照可再生能源绿色证书制度发放绿证配额;制定针对利用水热型和干热岩型地热能替代化石能源供热(制冷)的财政补贴,比照煤改气政策以热量(冷量)为单位进行补贴;增强对地热能开发利用产业的扶持,鼓励地热能与天然气、小水电和风电等清洁能源协同发展,借鉴霍尔果斯开发区经验,对水热型和干热岩型地热能示范项目和新技术研发新增投资的企业给予财政支持。

从雄安建设过程中高质量开发利用地热能起步,推动地热能勘探开发技术进步及利用水平的提高,梯级高效利用地热能资源,形成包括发电、供暖、制冷以及健康医疗、温泉旅游、种植和养殖等地热能产业体系。尽快将地热能利用的“雄县模式”升级为地热能高质量开发利用的“雄安模式”,并推广到全国地热能资源丰富的地区。特别是在淮河以南的长江经济带地区,大力推广利用地热能实现冬季清洁供暖、夏季清洁制冷,可以极大地提升淮河以南地区人民的生活质量,同时减少散煤使用,促进环境治理,建立我国地热能利用的产业体系,推动我国能源体系向绿色低碳转型!

                                                                                                            (责任编辑 魏艳君)