让地热“热”起来，还要深化哪些认识？

  宝石花温暖万千家·中国石油地热产业高质量发展专题报道（三）
  [中国石油新闻中心2021-12-14]
  编者按：当前，按照集团公司“清洁替代、战略接替、绿色转型”三步走总体部署和新能源新业务发展规划，中国石油正在加快推动地热产业发展和布局，跑出中国石油地热产业高质量发展加速度。今后一个时期，在国家政策引导下，地热产业必将迎来广阔的发展空间。为全面展示中国石油在地热领域的发展探索、优势和经验，也让社会进一步认知地热、了解地热，本报今日推出系列专题之三，敬请关注。
  近年来，随着国家“双碳”目标的提出和促进地热能发展的文件陆续出台，地热产业越来越“热”。然而，当前行业内对发展地热仍存在一些认识误区和亟待解决的问题。地热产业的大发展需要一个长期的探索成长过程，需要从业者、社会受众、政府、业界等各方共同努力，而正确认识无疑是地热产业高质量发展的前提。
  正确认识就要打破成见、偏见，为地热产业“正名”，让各方更加深入了解地热产业。通过采访和调研，我们发现社会层面对地热供暖仍存在一些误解。一方面，认为开采地热资源会造成水源污染、土壤污染、地下水位下降和地面沉降等问题。另一方面，认为地热资源是有限的，地热供暖的稳定性和效果不如天然气等供暖方式。地热作为冬季供暖的绿色有生力量尚待被大众完全认可和接受。这就需要进一步加强对地热清洁供暖的宣传报道，消除大众对地热供暖的误解和偏见，让地热的“好”跟着“热”起来。
  正确认识地热产业，政府和业界大有可为。比如，在政策支持和补贴等各方面给予“加持”，这也是实现地热产业大发展的关键和保障。长期以来，尽管国家层面已经出台了促进地热能开发利用的相关文件，但一些地方对地热开发利用仍存在诸多顾虑，对地热供暖的安全性、持续性“不放心”，甚至出现“临阵”毁约的情况。认识的不足也导致了对地热能开发利用的政策支持引导力度不够的问题。地热能开发企业无法享受与太阳能、风能等其他清洁能源同等的补贴待遇。再者，地热水具有水资源和矿产资源双重属性，地热开发利用的管理部门职责不清，管理职能交叉，管理秩序有待理顺，管理制度的协调工作有待进一步提升。此外，统一细分的行业标准规范的缺乏也在制约着地热产业发展。因此，需要加强制度层面的顶层设计，出台促进地热发展的落地政策和行业标准，规范行业发展秩序，营造有利于地热能开发利用的政策和行业环境。
  地热产业大发展不是一蹴而就的，需要剖析和理顺地热发展的问题和逻辑，进一步汇聚各方合力。只有“深度理解”，方能扎实推进地热产业高质量发展。（记者陈钦强）
  地热发展的认识误区
  误区1
  地热资源开发会对地下水造成影响，出现水源污染、地面沉降等问题。
  实际上：日常生活用的地下水水位一般在20至200米，而中深层地热井采灌的地热水属于深层水，一般深度为两三千米，是完全不同的水系统；中间的岩层已经固化，深层地热水的开采利用并不会引起地面沉降，尤其是在尾水同层回灌技术支撑下，更不会产生任何地面沉降。如果地热尾水不回灌而是直接外排，由于地热水矿物质含量与地表水不同，可能会产生一定的污染。这也是地热开发一定要进行尾水回灌的原因之一。
  误区2
  地热资源是有限的，地热供暖的稳定性和效果不如天然气供暖等方式。
  实际上：地热是一种供应最稳定的可循环再生的清洁能源，地下地热资源是十分巨大的，而且地球内部在源源不断地向外散发热量，合理开发不会造成地热资源衰竭。相较于天然气供暖，地热供暖更加清洁环保。在天然气资源日益紧张的情况下，大力发展地热供暖可以有效缓解冬季天然气供应紧张。
  误区3
  地热资源勘查不重要，认为只要“地上有需求，地下有资源”就可以实施地热项目。
  实际上：地热资源热储的非均质性很强，地热项目经济性受到热储条件制约，经济地热开发项目需寻找埋深浅、温度高、水量大的优质资源富集区。
  误区4
  所有地区地热开发项目都相似，有较好的经济效益。
  实际上：不同地区的热储品位差异性很大，热储品位高，可以开发利用的热能高，经济效益更好。反之，热储品位低，可开发利用的热能低，经济性相对较差。例如，华北油田的雾迷山组碳酸岩热储品位高，埋深3000米以深，单井采水量125立方米/小时以上，水温90摄氏度以上，1:1比例井网可实现100%尾水无压回灌，项目经济性高。北京中西部平原地热资源在60至80摄氏度，热储品位相对较低，在100%同层回灌情况下，项目经济性较低。
  误区5
  干热岩资源潜力很大，只要投入就可实现商业开发。
  实际上：高温高压、韧性较强的干热岩储层改造难度大，采热效率低，目前国际上干热岩开发利用仍然处于试验和示范阶段，均未实现规模化商业开发利用，需要加大科研技术攻关。（中国石油勘探开发研究院新能源研究中心提供王芳采访陈钦强整理）
  专家观点》》
  紧抓地热产业大有可为的战略机遇期
  ——专访中国科学院院士汪集暘
  近年来，国家相继出台发布促进地热能开发利用的相关文件，国内地热产业迎来了发展新机遇，石油公司如何发展地热产业？切入点在哪里？地热产业发展前景如何？记者专访了中国科学院院士汪集暘，解答这些问题。
  记者：石油公司在开发利用地热资源上有哪些基础和优势？
  汪集暘：我国油田矿权区内蕴藏着大量的中低温热水资源，但总体开发利用程度低，我国东部含油气盆地油气开采含水率多在90%以上，地热资源开发潜力巨大。据估算，大庆油田所在的松辽盆地北部地热资源总量为2.9×1021焦耳，折算标准煤988×108吨，地热能可采资源量为8.9×1019焦耳，折合标准煤3.04×109吨。开发利用油田矿权区内的地热资源，不仅可以替代化石能源实现节能减排，而且对雾霾治理以及高含水油田的产业转型具有重要意义。油田大量闲置井也可以改造为地热井进行地热资源的开发利用。此外，石油公司有发展绿色能源的要求，包括中低温热水发电、伴热输油、冬季供暖与夏季制冷、工农业利用等。
  记者：石油公司矿权区内地热资源如何开发利用？切入点在哪里？
  汪集暘：油田地热资源开发利用要坚持合理开发、梯级利用，将热水资源按温度高低从高到低，充分开发利用，提高地热能利用效率。对于石油公司来说，首先要做到地热开发利用的观念转变，重视地热资源的开发利用，抓住地热发展的战略机遇期，积极拓展地热产业布局。另一方面，石油公司要为长远转型做准备，在能源转型接替上起到榜样示范作用。各油田应尽快开展地热资源的勘查工作，摸清地热资源“家底”，根据地热资源情况和市场需求，制定中长期的地热资源开发利用规划，按照规划一步步推进执行。需要强调的是，地热资源开发利用在各油田没有统一、固定的模式可循，必须统筹安排“油、气、地热”开发，具体情况具体处理。此外，石油公司也要加大相关地热技术的研究工作，积极与相关科研院所合作，形成地热产业科技创新高地。
  石油公司开发利用地热资源的切入点，即在短期内能见效、看得见、摸得着，能产生社会和经济效益的“闪光点”。根据不同油田的具体情况，建立地热开发利用示范区应当是一个不错的做法。建议在开发利用地热资源方面将重点放在东部油田，可以大庆、辽河、华北油田为典型。大庆油田地热地质条件较好，辽河油田地热地质条件也很好，并在前期已经做了大量的地质资料工作。华北油田属大型岩溶热储，热储条件最好，地热资源温度能达到104摄氏度，且水量很大，非常适合进行地热资源的梯级开发利用。在地热开发利用上，可以从两个方面着手，一是生产和生活用的清洁供暖，二是油田生产的伴热输油。另外，油田矿权区内有大量的闲置井，可以通过技术改造转为地热井，降低地热能开发成本。
  记者：在国家“双碳”目标下，地热产业发展前景如何？未来应朝哪些方向发展？
  汪集暘：地热产业发展前景广阔。地热能开发利用可能在总量上比不上太阳能和风能，但在局部地区可以发挥很大的作用。例如，在雄安新区，可以依靠地下丰富的大型岩溶热储进行地热资源梯级开发利用，解决供能供暖问题。西藏拉萨地区高温地热资源富集，可以通过地热发电满足当地用电需求。根据国家地热能中心公布的数据，截至2020年年底，我国地热能供暖制冷面积累计达到13.9亿平方米。其中，水热型地热能供暖5.8亿平方米，浅层地热能供暖、制冷8.1亿平方米，每年可减排二氧化碳6200多万吨。
  地热与其他可再生能源互补综合利用的“地热+”将成为未来新能源和可再生能源的发展方向。相较于太阳能、风能，地热能更加稳定，且能源利用效率高，可达到90%以上，因此可以加强地热能与其他可再生能源互补利用。另一方面，要推广“地球充电/热宝”概念，即以地球介质为载体的“地热+”多能互补储/供能系统，实现将各种形式的能量储存于地下并按需求取出加以利用，这是地热开发利用的一条新途径。（陈钦强采访整理，高屾等对此文亦有贡献）
  企业案例》》
  案例一：大港油田浅层地热能开发利用：供暖、制冷两相宜
  12月7日，大港油田第五采油厂浅层地源热泵系统投入运行。至此，大港油田实施的两个浅层地热能供暖制冷项目全部投运，在满足冬季取暖和夏季制冷需求的同时，预计每年可减少天然气消耗111万立方米，减少二氧化碳排放1700余吨。
  在国家鼓励地热能开发利用相关文件的出台和集团公司对地热业务的统筹部署下，大港油田充分利用矿权区内丰富的浅层地热资源，积极开展浅层地热能开发利用可行性研究，不断加大开发利用力度，探索办公区域地热取暖。
  勘探开发研究院院区浅层地热能供暖制冷项目覆盖供暖制冷面积近5万平方米。围绕高效、经济、示范的开发利用理念，大港油田全力做好项目的推动实施工作，持续优化方案，从细节入手严把质量、严控成本，历时90天全面竣工，并在全国正式供暖前提前投运，切实保障了办公区取暖需求。在充分利用原有供热站空调循环泵和分集水器的基础上，大港油田新建641口双U形浅层能源转换井，新增两台离心式地源热泵和3台循环水泵，将地热井组低品位能量转化为高品位能量。同时，采用了“远程+本地自动化”的智能管控模式，有效降低了能源消耗，提升了开发利用管控水平。
  第五采油厂院区浅层地热能供暖制冷项目历时4个月时间完工，承担着第五采油厂和井下作业公司两个办公区域供暖制冷任务，辐射面积近1.8万平方米。
  “利用浅层地源热泵技术进行供暖和制冷，比使用传统的中央空调节能30%以上。两个项目投产后，既有效解决了原供暖系统天然气消耗量大和运行成本高的问题，又探索开辟了绿色清洁供暖的新路径，为中国石油浅层地热资源开发利用提供了有益借鉴。”大港油田土地管理服务公司地热项目部经理杨杰介绍。
  “十四五”时期，大港油田将以国家积极推进浅层地热能利用为契机，在集团公司规划部署下，进一步梳理矿区浅层地热资源，结合供暖、制冷需求做好分析研究，因地制宜开展浅层地热能技术分类方案设计，为浅层地热能开发利用及推广打下坚实基础。（记者张敬潇通讯员李付国）
  案例二：冀东油田中深层水热型地热供暖：取热不耗水
  冀东油田地热能开发利用起步较早，2018年率先建成国内单体最大的中深层采灌均衡地热集中供暖项目——曹妃甸新城地热供暖项目。目前，一期工程已平稳运行3个供暖季，成为国内具有引领作用的地热开发利用示范工程项目之一。
  依托地热能开发利用先行优势，冀东油田大力发展以砂岩储层无压回灌技术为核心的“6+18”技术，探索形成渤海湾地区中深层砂岩热储地热供暖六大核心技术系列，实现了地热尾水完全无压回灌。
  作为中国石油中深层水热型地热供暖重点项目，冀东油田武城县地热清洁供暖项目遵循“以灌定采、采灌平衡”的开发原则，坚持“取热不耗水”理念，采取“整体部署、集中钻井、规模供暖”和“分散部井、就近钻井、点式供暖”的设计方案，项目建设全面秉承高技术标准，致力于建成中国石油外部市场综合清洁能源供暖示范项目。
  “武城项目目前承担着31个小区1.66万户居民和23个公建单位的冬季供暖保障任务。下一步，我们将继续发扬中国石油优良传统，担当社会责任，做好供暖保障工作。”冀东油田武城分公司经理郭华说道。
  武城县地热清洁供暖项目供暖面积共计235.52万平方米,预计年替代标煤5.4万吨，减排二氧化碳14万吨，在保障民生取暖需求的同时，也为推进国家“双碳”目标实现贡献绿色力量。（记者郝文龙）
  “地热+”未来发展前景
  “横向+”地热+其他清洁能源深度融合
  地热+光热用于供热：在地热能与太阳能资源丰富的矿权区，积极开展地热和光热耦合，替代油田生产生活锅炉使用燃煤或燃气进行供热的传统方式，既能为居民生活和工作区供暖，也能用于油田生产输油伴热。
  地热+太阳能/风能发电用于油区生产能耗替代：在地热能和太阳能、风能等资源条件较好的油田，利用热泵技术可以开发利用地热资源，为油区油气生产提供用热需求，主要用于输油伴热等。同时，充分利用太阳能和风能资源，进行光伏发电和风力发电，为地热热泵等设备提供绿色清洁电力，部分剩余发电量可以进行油区生产用电替代或输入公共电网。
  “纵向+”地热能的梯级利用
  南方公司：地热能用于发电—夏季制冷—输油伴热：南方公司福山凹陷地热资源丰富，资源品位高，部分地区地热水温度超过100摄氏度。同时，该区干热岩资源丰富，部分地区4000米以浅热储温度超过180摄氏度。热储开发出的热量首先可用于全年发电，发电后热水温度会降至100摄氏度以下，夏季100摄氏度的水还可用于为公共建筑制冷，热水温度会降至70摄氏度左右，仍可用于油田生产中输油伴热等，从而实现高温热储从发电到制冷再到输油伴热的三级利用。
  地热能用于发电—生活供暖—温泉养生—现代农业：华北油田雾迷山组热储温度可达100摄氏度以上，采出热水第一步可用于中低温地热发电，发电后的剩余热量可用于附近小区或油区生活供暖，供暖后的剩余热量仍可用于农业种植和工业烘干，诸如蔬菜大棚和花卉养植等。（勘探与生产分公司新能源与海工处提供陈钦强整理）
  延伸阅读》》
  国内地热资源储量、开发利用情况及技术现状
  （一）国内地热资源储量
  据中国地质调查局评价结果，全国336个地级以上城市浅层地热能年可开采资源量折合7亿吨标准煤，全国水热型地热资源量折合1.25万亿吨标准煤，年可开采资源量折合19亿吨标准煤，埋深在3000米至1万米的干热岩资源量折合856万亿吨标准煤。
  中低温水热型地热能资源占比达95%以上，主要分布在华北、松辽、苏北、江汉、鄂尔多斯、四川等平原（盆地）以及东南沿海、胶东半岛和辽东半岛等山地丘陵地区，可用于供暖、工业干燥、旅游和种养植等；高温水热型地热能资源主要分布于西藏南部、云南西部、四川西部和台湾省，西南地区高温水热型地热能年可采资源量折合1800万吨标准煤，发电潜力7120兆瓦，地热能资源的梯级高效开发利用可满足四川西部、西藏南部少数民族地区约50%人口的用电和供暖需求。
  （二）国内地热开发利用情况
  中国地热能直接利用以供暖为主，其次为康养、种养植等。截至2020年年底，中国地热直接利用装机容量达40.6吉瓦，占全球38%，连续多年位居世界首位。其中，地热供暖装机容量7吉瓦，地热热泵装机容量26.5吉瓦，分别比2015年增长138%、125%。
  根据国家地热能中心公布的数据，截至2020年年底，我国地热能供暖制冷面积累计达到13.9亿平方米。其中，水热型地热能供暖5.8亿平方米，浅层地热能供暖制冷8.1亿平方米，每年可减排二氧化碳6200多万吨，折合标煤超过2500万吨。
  （三）地热开发利用技术现状
  地热能开发利用技术是一门涉及多学科、多领域、多行业的综合性技术，包括资源勘查与评价、钻完井、储层压裂改造、尾水回灌、梯级利用、换热和保温、防腐防垢、热泵和发电、地面工程、运行管理等技术。国际上，在地热勘查与评价技术方面，重磁电震地热资源勘查和地热资源综合评价技术成熟应用；在地热开发与利用技术方面，热泵技术、高温地热发电技术规模化应用，地热开发模拟技术、地热开发监测技术、中低温地热发电技术成熟；在工程技术方面，地热集输技术、水质处理技术、汽水分离技术、防腐防垢技术、智能管控技术已达到成熟水平。我国地热发电成套技术相对落后，直接利用技术与国外同步。（陈钦强整理）