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地源熱泵應用與發展

貴州省淺層地溫能開發利用

          淺層地熱能是蘊藏在地表以下一定深度范圍(埋深一般小于200米)內巖土體、地下水和地表水中具有開發利用價值的熱能,是清潔環保的新型可再生能源,有著儲量巨大、分布廣、開發利用成本低等優點。貴州省是全國第一批“生態文明先行示范區”,“節能降耗”“生態環境保持優良”等是其主要目標之一。開發利用淺層地溫能貴州省的生態文明建設、構建資源節約型和環境友好型社會、改善現有能源結構、促進節能減排戰略目標等,具有非常重要的現實意義。
       一、貴州淺層地溫能開發的社會需求
       我省地處祖國西南部,大部分地區氣候溫和,但隨著近年來極端氣候的變化及城市居民生活條件的改善,部分城市對冬季供暖/夏季制冷的需求也越來越大,集中供暖已成為大、中型醫療機構、政府部門、企業辦公樓、中高檔住宅小區等的必須配套。針對新能源的開發利用,從國家到省、市等層面均出臺了一系列政策、文件,其中,《國務院關于進一步促進貴州經濟社會又好又快發展的若干意見》(國發〔2012〕2號)中要求貴州省積極開發風能、太陽能、生物質能、地熱淺層地溫能新能源;2014年,國家發改委、財政部、國土資源部、水利部、農業部、國家林業局等聯合印發《關于印發貴州省生態文明先行示范區建設實施方案的通知》(發改環資[2014]1209號)文件,制定了推動綠色循環低碳發展的方向,推廣綠色建筑,以100個城市綜合體、100個示范小城鎮為突破口,以綠色生態城區規劃帶動綠色建筑加快發展。建立綠色建筑發展激勵機制,到2020年,城鎮新建建筑節能標準執行率達到100%、綠色建筑標準執行率力爭達到60%;太陽能、地熱能、生物能等可再生能源建筑應用示范市、縣、鎮,可再生能源建筑面積達400萬平方米以上;完成既有居住建筑節能改造和國家機關公共建筑和大型公共建筑節能改造面積200萬平方米以上。
       二、我省淺層地溫能開發利用的潛力巨大 淺層地溫能資源在我省分布廣泛,特殊的地層沉積和地溫場使其具有豐富的淺層地溫能資源。據貴州省地質礦產勘探開發局開展的“貴陽市淺層地溫能調查評價”和“貴州省主要城市淺層地溫能1:5萬水文地質調查”項目成果資料,貴州省10個州市地下水地源熱泵的夏季區域總換熱功率為317萬千瓦,可供冷面積0.33億平方米;冬季區域總換熱功率為159萬千瓦,可制暖面積0.45億平方米。地埋管地源熱泵的夏季區域總換熱功率為7560萬千瓦,可供冷面積10.9億平方米;冬季區域總換熱功率為5000萬千瓦,可制暖面積10.1億平方米,開發利用潛力巨大。
       三、我省淺層地溫能開發利用現狀 我省淺層地溫能開發始于2002年,大致經歷了兩個發展階段。2002年~2010年以地下水水源熱泵開發方式為主,2010年之后開始了地埋管地源熱泵工程建設。
據不完全統計,到2015年為止,我省已建或在建淺層地溫能工程36個,其中地埋管地源熱泵工程13個,地下水地源熱泵14個,地表水地源熱泵8個,污水源地源熱泵1個,地埋管與污水源地源熱泵共用的項目1個。已建成淺層地溫能工程共30個,服務建筑空調面積129.88萬平方米,除個別項目因前期勘查論證等問題導致運行效果一般和部分項目還未投入使用外,總體運行效果良好;在建淺層地溫能工程共6個,服務建筑空調面積215.97萬平方米。
       2013年完成了“貴陽市淺層地溫能調查評價”;2014年完成了“貴州省主要城市淺層地溫能開發區1:5萬水文地質調查”項目,基本查清了省內主要城市淺層地溫能賦存特征、評價資源量,為我省淺層地溫能的開發利用提供科學依據。
       另外,省國土資源廳完成了《貴州省淺層地溫能勘查技術規范》地方標準、《貴州省淺層地熱能調查評價與區劃工作方案》、《貴州省地熱能勘查開發利用專項規劃》(2015-2020年)等工作。建成了貴州省地質科技園地源熱泵工程、貴陽醫學院學院部、貴陽醫學院住院部、遵義腫瘤醫院、六盤水市鐘山區水月園區異地扶貧安置工程(一期)地源熱泵空調系統、貴陽市觀山湖區景怡園、黔西縣行政中心及遵義國貿湘山廣場等淺層地溫能開發項目等。這些工程運行正常,為規模化推廣淺層地溫能的開發利用提供示范。
       四、我省淺層地溫能開發利用中存在的主要問題
我省淺層地溫能開發利用工作雖起步較晚,且由于所處的地質環境條件復雜,因此在開發利用中出現了一系列問題。
       一是淺層地溫能開發宣傳力度不夠。目前,我省社會各界對淺層地溫能的資源性質、開發方式、開發效果缺乏了解。由于淺層地溫能開發起步晚,我省已建熱泵工程數量少,而且部分已建熱泵(主要為地下水水源熱泵)工程效果不理想,因而未引起社會關注。
       二是對勘查評價工作重視不夠。我省已建成的熱泵工程尤其是地下水水源熱泵工程部分不能正常使用,形成工程浪費。主要原因是未開展專門的水文地質勘察,對地下水資源量、回灌井的回灌能力缺少評價,對巖溶地區開發利用地下水可能引發的地面塌陷等環境地質問題估計不足。
       三是缺乏可靠的技術支撐。我省地質環境復雜、巖溶發育,與其他省市比較,淺層地溫能賦存條件極其特殊,目前針對全省特殊地質背景下的淺層地溫能勘查、開發未形成系統的理論,研究程度低,造成目前淺層地溫能勘查、開發具有一定的盲目性。
       四是對系統監測重視不夠。淺層地溫能為綠色可再生能源,為實現資源可持續利用,應做好地質環境、水熱環境、系統換熱能效等監測工作,以便評估開發強度和開發方式的合理性,并對資源環境發展趨勢做出預測,我省目前尚未建立與淺層地溫能開發利用相關的監測機制和監測系統。
       五是存在機制障礙。目前,除貴陽市編制了淺層地溫能開發利用方案外(尚未頒布實施),省內其余地州市均未制定淺層地溫能的開發利用規劃和相關政策,缺少政府層面的宣傳、監管和引導。
       五、對我省淺層地溫能開發利用的建議
       (一)大力宣傳,政策引導。省政府相關部門要大力宣傳淺層地溫能開發利用的意義、社會效益,對如醫院、學校、大型居民區要求使用淺層地溫能開發利用工程。
       (二)建立淺層地溫能勘查開發利用監管機制。由于淺層地溫能開發利用涉及到國土資源、建設、水利等諸多部門,建議政府相關部門按照職責分工建立相互銜接、相互促進的協調機制,規范淺層地溫能開發利用管理。
       (三)開展全省淺層地溫能調查評價工作。我省淺層地溫能調查評價程度總體較低,除10個主要的城市外,其余地區均未開展過系統的調查研究工作。建議用3-5年時間開展全省專項的淺層地溫能調查評價工作,為省內淺層地溫能的開發利用提供科學依據。
       (四)進一步加大淺層地溫能工程補貼。建議我省加大對淺層地溫能工程的補貼,提高社會資金對建設淺層地溫能工程的積極性。
       (五)加強淺層地溫能開發技術的基礎性研究。淺層地溫能雖然是綠色環保、節能減排的綠色能源,但技術措施不當可能影響工程效果,甚至造成工程浪費或引發環境地質問題。建議給予一定經費,開展高性能回填料、淺層地溫能開發利用對巖溶地質環境影響、巖溶區淺層地溫能適宜性評價模型和方法、巖溶區地埋管成孔關鍵技術等的研究。