孫 雷

(中國電力工程顧問集團(tuán)東北電力設(shè)計院有限公司,長春 130021)

0 引言

吉林省能源資源種類較為齊全,以煤炭為代表的傳統(tǒng)化石能源儲量不足,而風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉窗l(fā)展?jié)摿^大。近年來,全省化石能源供應(yīng)形勢趨緊,為提升能源安全保障能力,在吉林省積極發(fā)展地?zé)崮?特別是在供熱領(lǐng)域減輕對煤炭的依賴是十分必要的。隨著全國能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的持續(xù)推進(jìn)和“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的深入落實,大力發(fā)展可再生能源、改善能源消費結(jié)構(gòu)成為未來能源發(fā)展的重要趨勢,也為地?zé)崮荛_發(fā)利用創(chuàng)造了難得的機(jī)遇。在上述背景下,為推動吉林省能源高質(zhì)量發(fā)展,本文展望全省地?zé)崮荛_發(fā)利用前景,并從發(fā)展模式和保障措施等方面提出相關(guān)建議。

1 地?zé)崮苜Y源稟賦

地?zé)崮苁侵纲x存于地球內(nèi)部巖土體、流體和巖漿體中,能夠被人類開發(fā)利用的熱能,地?zé)豳Y源按利用介質(zhì)分為水熱型和巖熱型;按埋深分為淺層地?zé)豳Y源、中深層地?zé)豳Y源和深層地?zé)豳Y源[1],埋深D小于200 m且溫度T低于25 ℃為淺層地?zé)豳Y源,200 m≤D<3 000 m且25 ℃≤T<80 ℃為中深層地?zé)豳Y源,D≥3 000 m且T≥180 ℃為深層地?zé)豳Y源 (也稱作干熱巖)。

目前吉林省探明的地?zé)崮苜Y源主要集中在淺層和中深層,其中淺層地?zé)崮苜Y源比較豐富,主要集中在白城、松原、長春、吉林、四平、琿春、敦化地區(qū);中深層地?zé)崮苜Y源普遍存在于全省各個地區(qū),但總體勘查程度較低且分布不均,按構(gòu)造單元來劃分,可以劃分為4個賦存區(qū),分別為伊舒斷陷盆地區(qū)、吉林南部地臺區(qū)、松遼沉積盆地區(qū)和敦密斷陷盆地區(qū),總體勘查工作以地?zé)豳Y源調(diào)查及普查為主,累計完成勘查面積約588×106m2;深層地?zé)崮?干熱巖)相關(guān)研究處于起步階段,目前未進(jìn)行專門的勘察工作,據(jù)初步理論分析,吉林省可能存在干熱巖地?zé)崮軈^(qū)域為松遼盆地、長白山附近地區(qū)。通過體積法估算,松遼盆地干熱巖資源總量折合標(biāo)準(zhǔn)煤為238×108t。

2 地?zé)崮荛_發(fā)利用現(xiàn)況

2.1 項目開發(fā)情況

目前吉林省地?zé)豳Y源開發(fā)利用對象為淺層地?zé)豳Y源和中深層地?zé)豳Y源,并以淺層地?zé)豳Y源為主,主要用于供暖。截至2020年底全省地?zé)豳Y源供暖面積350×104m2,占全省總供暖面積的0.5%左右。

目前吉林省淺層地?zé)豳Y源的普遍利用形式是地?zé)峁┡＝刂?020年底,全省淺層地?zé)豳Y源開發(fā)利用項目總數(shù)100余個,其中水熱型項目75個,供暖(制冷)面積252×104m2;巖熱型項目40個,供暖(制冷)面積90×104m2。此類項目多處于運(yùn)行初期,供熱效果良好。

中深層地?zé)豳Y源的開發(fā)利用主要集中在中部的長春、吉林、四平伊通地區(qū)和東部的長白山及周邊地區(qū),利用方式多樣。水熱型資源主要用于溫泉洗浴、休閑療養(yǎng)等,多為直接取水、取熱,直接利用。除溫泉洗浴外,部分地?zé)犴椖坎捎昧说責(zé)豳Y源梯級利用技術(shù)就近進(jìn)行建筑供暖;巖熱型資源主要用于供暖,全省在松原地區(qū)有3個運(yùn)行項目,均為住宅區(qū)供熱項目,在長春地區(qū)有3個在建項目,分別位于中韓國際合作示范區(qū)創(chuàng)新基地、長春現(xiàn)代物流園和長春大學(xué)。

2.2 財政支持情況

吉林省財政廳、住建廳發(fā)布的《吉林省建筑節(jié)能獎補(bǔ)資金管理辦法》(吉財建〔2021〕514號)對建筑節(jié)能項目進(jìn)行獎勵。吉林省財政廳在“十三五”期間每年安排獎補(bǔ)資金一千余萬元支持升級可再生能源建筑應(yīng)用示范項目,省住建廳利用上述資金獎補(bǔ)了78個地?zé)崮茼椖??！笆奈濉币詠?該項補(bǔ)貼強(qiáng)度退坡,巖熱型項目補(bǔ)貼由“十三五”初期的60元/m2降至目前的40元/m2,水熱型項目補(bǔ)貼由60元/m2降至30元/m2。省科技廳2018年投入經(jīng)費100×104元,支持吉林建筑大學(xué)開展地?zé)豳Y源開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究。

2.3 存在的問題

1) 資源評價程度偏低。吉林省淺層地?zé)豳Y源的調(diào)查均圍繞水熱型資源開展,幾乎沒有巖熱型資源的適宜性勘查,工作主要集中在省會及主要城市進(jìn)行,未實現(xiàn)區(qū)域全覆蓋;中深層地?zé)豳Y源勘查工作主要集中在吉林省中部地區(qū),其他區(qū)域工作量極少;對于深層干熱巖的勘查也未開展實際鉆探工作,地?zé)豳Y源開發(fā)利用工作的開展缺乏支撐。

2) 開發(fā)利用成本較高。中深層地?zé)豳Y源是吉林省未來地?zé)豳Y源開發(fā)利用的主攻方向,但中深層地?zé)豳Y源的勘探開發(fā)技術(shù)十分復(fù)雜,不確定性較大,存在初期資金投入高、回收期長、經(jīng)濟(jì)風(fēng)險高等特點。以深層巖熱型地?zé)岵膳癁槔?10×104m2供熱項目運(yùn)行20年后可獲得超過2 000×104元的經(jīng)濟(jì)效益,但初期投資費用近3 300×104元,比傳統(tǒng)燃煤采暖初期投資300×104元增加近3 000×104元,過高的初期投資抬高了行業(yè)門檻。

3) 政策支持力度不足。吉林省地?zé)豳Y源開發(fā)利用處于初期導(dǎo)入階段,盡管目前吉林省出臺了在應(yīng)用側(cè)的補(bǔ)貼政策,但補(bǔ)貼力度不足,且近年來補(bǔ)貼逐年退坡,難以推動規(guī)?；瘧?yīng)用,而在資源勘查和開發(fā)領(lǐng)域尚未出臺相應(yīng)的財政支持政策,長期以來勘探開發(fā)企業(yè)積極性不高,缺乏市場活力。

4) 應(yīng)用程度有待提高。截至2020年底全省地?zé)豳Y源供暖面積占總供暖面積的0.5%左右,遠(yuǎn)低于全國5.3%的平均水平。主要原因有:第一,吉林省冬季氣候寒冷,對于供熱穩(wěn)定性和可靠性要求較高,而吉林省淺層地?zé)豳Y源供暖效果和可持續(xù)性與燃煤供暖相比仍有一定差距,市場接受度不如我國南方地區(qū);第二,燃煤供暖負(fù)荷改造面臨缺少改造資金、缺乏物理空間、區(qū)域供熱特許經(jīng)營權(quán)限制等多重因素,為提升普及率需要多方面政策支持。

5) 尚未達(dá)成社會共識。近年來吉林省開展了地?zé)豳Y源開發(fā)利用試點工作,但由于該項工作起步較晚,政府相關(guān)部門管理者、開發(fā)商以及用戶對地?zé)豳Y源的技術(shù)特點、經(jīng)濟(jì)效益等了解不充分,地?zé)豳Y源開發(fā)利用的社會認(rèn)知程度普遍不高,亟須加大宣傳力度,凝聚共識。

3 面臨的形勢

3.1 全球地?zé)豳Y源行業(yè)發(fā)展進(jìn)入上升期

全球地?zé)豳Y源以直接利用為主,多用于采暖、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、旅游等方面。2020年全球地?zé)崮苤苯永昧?.02×1018J[2],較2015年增長72.3%,增速較快,行業(yè)發(fā)展勢頭良好。中國、美國、瑞典、德國、土耳其位居全球地?zé)崮苤苯永昧壳拔迕?。隨著環(huán)境壓力的不斷增大,以及地?zé)豳Y源開發(fā)利用技術(shù)的不斷突破,未來全球地?zé)豳Y源開發(fā)利用前景更加廣闊。

3.2 對能源安全保障提出更高要求

能源安全是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的基礎(chǔ)。近年來,多重因素導(dǎo)致我國能源安全保障面臨挑戰(zhàn),為提升能源安全保障能力,減少對煤、油等化石能源的依賴,大力發(fā)展可再生能源、提升可再生能源在供給側(cè)的比重是十分必要和迫切的,地?zé)崮茏鳛榭稍偕茉磻?yīng)用中成熟度較高的能源形式,有望在保障能源安全的任務(wù)中發(fā)揮先導(dǎo)作用。

3.3 雙碳目標(biāo)助推地?zé)豳Y源開發(fā)利用

我國力爭在2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰,2060年前實現(xiàn)碳中和,是黨中央經(jīng)過深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略決策。國務(wù)院印發(fā)的《2030年前碳達(dá)峰行動方案》中明確“探索深化地?zé)崮荛_發(fā)利用”、“因地制宜推行地?zé)崮艿惹鍧嵉吞脊┡?。大力開發(fā)地?zé)豳Y源,對于替代化石能源、減少二氧化碳排放具有顯著作用,有利于推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型,是如期實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的重要方法,未來發(fā)展空間巨大。

3.4 政策利好促進(jìn)地?zé)豳Y源加速發(fā)展

2021年4月國家發(fā)展和改革委員會等8部委印發(fā)的《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的若干意見》(國能發(fā)新規(guī) 〔2021〕43號)中提出地?zé)崮荛_發(fā)利用目標(biāo),“到2025年地?zé)崮芄┡?制冷)面積比2020年增加50%”、“到2035年,地?zé)崮芄┡?制冷)面積力爭比2025年翻一番”,為我國未來地?zé)豳Y源開發(fā)利用設(shè)定了時間表。近年來,國家及地方層面均出臺了一些財政補(bǔ)貼和優(yōu)惠政策,積極助推地?zé)豳Y源的開發(fā)和利用。隨著未來相關(guān)政策的出臺和完善,地?zé)豳Y源將迎來更加有利的發(fā)展環(huán)境。

3.5 吉林省地?zé)崮荛_發(fā)利用規(guī)模預(yù)期

根據(jù)上述形勢初步判斷未來吉林省地?zé)崮荛_發(fā)利用將經(jīng)歷3個階段:第一階段為示范試點階段,目前到2025年,全省地?zé)豳Y源開發(fā)利用試點工程深入開展,應(yīng)用場景更加豐富,管理流程基本建立,標(biāo)準(zhǔn)體系和研發(fā)體系基本完善,預(yù)計到2025年地?zé)豳Y源供熱(制冷)面積比2020年增長50%以上,達(dá)到550×104m2左右;第二階段為全面推廣階段,2026年到2035年,地?zé)豳Y源開發(fā)利用由試點階段過渡至推廣階段,預(yù)計到2035年地?zé)豳Y源供熱(制冷)面積比2025年翻一番,達(dá)到1 100×104m2左右;第三階段為快速發(fā)展階段,2036年到遠(yuǎn)景年地?zé)豳Y源供熱(制冷)面積持續(xù)增長,有望成為吉林省供熱(制冷)的重要能源形式之一。

4 開發(fā)利用模式

為實現(xiàn)吉林省地?zé)崮芨哔|(zhì)量發(fā)展,一方面,需要做大做強(qiáng)傳統(tǒng)地?zé)崮芄崮Ｊ?實現(xiàn)提質(zhì)增效,擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模;另一方面,結(jié)合吉林省發(fā)展特點加快地?zé)崮軕?yīng)用模式創(chuàng)新,開辟新路徑,打造新業(yè)態(tài)。通過傳統(tǒng)方式和創(chuàng)新方式“點面結(jié)合”協(xié)同發(fā)展,實現(xiàn)全省地?zé)崮荛_發(fā)利用“質(zhì)”和“量”的同步提升。

4.1 深挖傳統(tǒng)地?zé)崮芄釢摿?/h3>

因地制宜發(fā)展淺層地?zé)崮?對于水文、地質(zhì)條件適宜地區(qū),在回灌技術(shù)成熟、不污染地下水的前提下,穩(wěn)妥推進(jìn)水源熱泵供暖(制冷);對于供暖集中程度要求不高的場景,在滿足土壤熱平衡的前提下,積極推進(jìn)土壤源熱泵供暖(制冷);穩(wěn)妥推進(jìn)中深層地?zé)崾痉豆こ?依據(jù)賦存情況優(yōu)先選擇“取熱不取水”技術(shù)開發(fā)利用中深層地?zé)豳Y源,最大程度地減少對地下土壤、巖層和水體的干擾,避免對地下水資源和環(huán)境造成損害。在全省工業(yè)園區(qū)、旅游景區(qū)、新建住宅區(qū)、政府性投資的公共建筑(如辦公樓、學(xué)校、醫(yī)院)等場景開展中深層地?zé)豳Y源采暖示范。

4.2 因地制宜打造新模式

1) “地?zé)?多能互補(bǔ)”模式。推進(jìn)地?zé)豳Y源與其他能源互補(bǔ)協(xié)同開發(fā)利用,推動地?zé)豳Y源與電能的深度融合,提升用能效率,滿足項目自身運(yùn)行可持續(xù)性要求。建議在吉林省西部如白城、松原新能源資源豐富地區(qū)開展風(fēng)能、太陽能、地?zé)豳Y源綜合應(yīng)用的供電、供暖一體化示范項目,提升地?zé)豳Y源開發(fā)利用效益,將園區(qū)內(nèi)新能源電價優(yōu)勢從供電領(lǐng)域傳導(dǎo)至供熱領(lǐng)域,同時借助地?zé)豳Y源供熱負(fù)荷靈活可調(diào)的優(yōu)勢,提升電力系統(tǒng)靈活性,促進(jìn)風(fēng)、光電力消納。選擇適宜場景發(fā)展地?zé)豳Y源冷熱聯(lián)供模式,實現(xiàn)地?zé)豳Y源梯級高效利用。推動地?zé)豳Y源開發(fā)運(yùn)營數(shù)字化、智能化,構(gòu)建智慧能源調(diào)度管理系統(tǒng)。

2) “地?zé)?鄉(xiāng)村振興”模式。加快地?zé)豳Y源開發(fā)利用與鄉(xiāng)村振興相結(jié)合,探索農(nóng)村地區(qū)供暖多元化,實現(xiàn)地?zé)豳Y源、太陽能、生物質(zhì)能等供熱形式因地制宜地開發(fā)利用。選取具備資源條件的鄉(xiāng)村開展地?zé)豳Y源供熱試點,替代散煤燃燒。促進(jìn)地?zé)豳Y源與農(nóng)業(yè)的深度融合,探索利用地?zé)峤ㄔ鞙厥茵B(yǎng)花、育秧、培育菌種,利用地?zé)崴B(yǎng)魚,利用地?zé)峒訜嵴託獬氐?積極推動地?zé)豳Y源在全省“千萬頭肉?！惫こ讨械囊?guī)模化應(yīng)用,加速形成農(nóng)業(yè)發(fā)展新業(yè)態(tài),助力全省鄉(xiāng)村振興。

3) “地?zé)?旅游康養(yǎng)”模式。挖掘地?zé)豳Y源在旅游康養(yǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?jié)摿?建議在吉林省東部如長白山、伊通、撫松等溫泉集聚區(qū)開展地?zé)豳Y源綜合利用示范項目,做大做強(qiáng)溫泉旅游、醫(yī)療康養(yǎng)等朝陽產(chǎn)業(yè),加速創(chuàng)新、完善配套,提升品牌知名度和影響力,帶動區(qū)域經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展,打造全省經(jīng)濟(jì)發(fā)展新引擎。

5 結(jié)束語

5.1 做好地?zé)豳Y源開發(fā)利用頂層設(shè)計

科學(xué)編制吉林省地?zé)豳Y源開發(fā)利用規(guī)劃,將地?zé)豳Y源開發(fā)利用納入全省可再生能源發(fā)展整體布局,根據(jù)礦產(chǎn)資源規(guī)劃總體部署,以地?zé)崽餅閱卧?編制地?zé)豳Y源開發(fā)利用規(guī)劃,明確地?zé)豳Y源開發(fā)利用的方針目標(biāo)和發(fā)展路徑。加強(qiáng)規(guī)劃與產(chǎn)業(yè)、供熱、土地利用、環(huán)境保護(hù)、城鄉(xiāng)建設(shè)等領(lǐng)域規(guī)劃的銜接,突出規(guī)劃的引領(lǐng)作用和指導(dǎo)作用。

5.2 健全完善管理體系

加強(qiáng)對地?zé)崮荛_發(fā)利用項目的信息化管理,建立地?zé)崮荛_發(fā)利用信息管理平臺,組織本地地?zé)崮芄┡?制冷)項目業(yè)主在地?zé)崮苄畔⒐芾砥脚_中錄入項目備案、等級信息,并在供暖期內(nèi)按月更新項目的運(yùn)行狀況,定期將地?zé)衢_發(fā)利用數(shù)據(jù)上報統(tǒng)計部門。建立地?zé)豳Y源動態(tài)監(jiān)測體系,開展地下熱水溫度、流量等動態(tài)物理信息的綜合監(jiān)測。加大對地?zé)崮芄┡?制冷)項目地下熱水及回灌水質(zhì)監(jiān)測,定期向生態(tài)環(huán)境主管部門備案。

5.3 加強(qiáng)研發(fā)體系建設(shè)

加強(qiáng)創(chuàng)新引導(dǎo),建立能源企業(yè)、高校、研究機(jī)構(gòu)、應(yīng)用企業(yè)“四位一體”的產(chǎn)學(xué)研用機(jī)制,以科技創(chuàng)新引領(lǐng)產(chǎn)品創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新。重點支持技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新平臺建設(shè),鼓勵企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)廣泛開展國內(nèi)外技術(shù)交流合作。完善人才激勵機(jī)制,建設(shè)全省地?zé)豳Y源相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)新智庫、專家?guī)?為促進(jìn)地?zé)豳Y源開發(fā)利用的規(guī)?；l(fā)展和商業(yè)化運(yùn)營提供人才支撐。鼓勵重大科技攻關(guān)。開展創(chuàng)新研發(fā)“揭榜掛帥”,重點攻克關(guān)鍵技術(shù),盡快形成自主知識產(chǎn)權(quán)。

5.4 加大財政支持力度

加強(qiáng)地?zé)豳Y源清潔供暖項目財政補(bǔ)貼力度,按照實際情況選擇采用一次性初裝補(bǔ)貼、按采暖面積補(bǔ)貼或電價補(bǔ)貼等形式,示范階段減緩補(bǔ)貼退坡;建立地?zé)峥碧介_發(fā)領(lǐng)域財政補(bǔ)貼制度,對地質(zhì)調(diào)查、地球物理探測、地?zé)徙@探井、生產(chǎn)測試、開發(fā)區(qū)潛能評估等工程給予一定比例的成本補(bǔ)貼;加快設(shè)立地?zé)豳Y源科技專項補(bǔ)貼,加強(qiáng)對重大科技攻關(guān)項目的支持力度。探索依托能源主管部門建立地?zé)豳Y源開發(fā)利用專項基金,直接用于引導(dǎo)地?zé)豳Y源勘探、開發(fā)、利用項目建設(shè),提升基金利用效率和針對性。