豐富地熱資源助力雄安新區(qū)生態(tài)文明建設
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中國網(wǎng)/中國發(fā)展門戶網(wǎng)訊 設立河北雄安新區(qū)是以習近平同志為核心的黨中央根據(jù)新時代的國家發(fā)展需要作出的重大決策，是千年大計、國家大事。要建設藍綠交融、水天一色的生態(tài)友好城市，必須做好大氣污染防治工作以及其他環(huán)境保護工作。
冬季是華北地區(qū)霧霾頻發(fā)的時期，2016?年?12?月21日，習近平總書記在中央財經(jīng)領導小組第十四次會議上的講話中提到：“推進北方地區(qū)冬季清潔取暖，關系北方地區(qū)廣大群眾溫暖過冬，關系霧霾天能不能減少，是能源生產(chǎn)和消費革命、農(nóng)村生活方式革命的重要內(nèi)容”，明確指出，清潔取暖是從源頭上治理霧霾的關鍵一環(huán)。
基于長期的研究工作，筆者團隊早在?20?世紀?80?年代就已經(jīng)闡明，華北地區(qū)地熱資源豐富，其中京津冀地區(qū)最為豐富。21?世紀以來，以雄安新區(qū)的雄縣為例，集中開展了大型巖溶熱儲評價與開發(fā)關鍵技術研究。理論模型和現(xiàn)場實踐結果均表明，華北地區(qū)廣泛分布的碳酸鹽巖儲層中發(fā)育的大型巖溶熱儲，規(guī)模大，地熱資源品質(zhì)優(yōu)，可以實施采灌平衡的大規(guī)模開發(fā)利用，屬世界罕見，可以支撐地熱供暖形成產(chǎn)業(yè)，替代燃煤，緩解該地區(qū)霧霾。本文嘗試對?21?世紀以來華北地熱研究工作，特別是大型巖溶熱儲的地熱研究以及雄縣地區(qū)的地熱開發(fā)利用中熱儲工程關鍵技術作簡要回顧和分析，并就下一步工作提出建議。
大型巖溶熱儲成因與評價
與化石能源相比，地熱能具有強大的社會經(jīng)濟與環(huán)保優(yōu)勢，其利用過程中基本不排放污染物，也不會排放大量?CO2。與太陽能和風能相比，地熱能是一種連續(xù)穩(wěn)定的能源，一年?365?天、每天?24?小時穩(wěn)定存在；而且，地熱利用效率高，可以做到“熱電聯(lián)產(chǎn)”，同時供應暖氣和熱水。
中科院的地熱團隊在華北地區(qū)開展了長期的地熱研究，“六五”計劃期間（1980—1985?年），開展了系統(tǒng)的地溫測量和大地熱流測試，收集整理了石油勘探的地熱資料，圈劃出相對高溫區(qū)域，開展地溫場的數(shù)學模擬，探討了該地區(qū)的構造-熱演化特點。20?世紀90?年代開展了冀東油田地熱資源研究（企業(yè)委托項目）；“十一五”規(guī)劃期間（2005—2010?年），開展了華北地區(qū)深部煤礦山熱害防治研究（“973”計劃項目），針對煤層與碳酸鹽巖熱儲組合結構，研究熱量聚集與熱害形成機理與分布特點?！笆濉币?guī)劃期間（2010—2015?年），開展了渤海灣盆地?CO2地質(zhì)封存中的地熱問題研究（“863”計劃項目）、典型熱儲成因分析與開發(fā)利用技術研究（企業(yè)委托項目）、大型巖溶熱儲對規(guī)?；_采的響應研究（國家自然科學基金委資助項目）。此外，還有“華北克拉通破壞的地熱模型制約”（國家自然科學基金委資助項目）等基礎性研究工作?；陂L期的研究，筆者團隊發(fā)現(xiàn)雄安新區(qū)地下蘊藏著極其豐富的地熱資源。僅就地下3?000?米以淺的經(jīng)濟深度而論，就有?3?類地熱資源和熱儲層可供利用，歸納如下。
淺層地熱能。位于地下?200?米以淺，可與地源熱泵技術相結合，達到節(jié)能目的。地源熱泵供暖效率通常比普通空調(diào)高?4?倍，比空氣源熱泵高?2?倍。此類地熱資源的利用，采用地埋管換熱方式，不破壞環(huán)境，節(jié)電、節(jié)煤效果顯著。雄安新區(qū)淺層地熱能在地下空間合理調(diào)配的基礎上比較適合利用。
砂巖熱儲。位于地下?200?米至?3?000?米深度范圍內(nèi)，可以采用抽水加回灌的方式利用，可用于供暖或供熱，替代燃煤，減緩霧霾。不過，此類熱儲層有一定局限性，主要缺點是有一些地區(qū)回灌比較難，平均只有30%?回灌率，即每開采?100?立方米熱水，只有?30?立方米左右可以順利回灌到地下。剩下的部分，若排放到地表水體，則會帶來污染，達不到清潔能源的要求。因此，此類資源應該慎用，可以實行以灌定產(chǎn)的政策加以調(diào)控。
碳酸鹽巖熱儲。位于地下?1?000?米至?3?000?米深度范圍內(nèi)，其中的中、晚元古界巖溶（喀斯特）特別發(fā)育，形成大型巖溶熱儲，可用于供暖或供熱。在雄安新區(qū)，廣泛分布著元古界霧迷山組白云巖熱儲，總厚度可達數(shù)千米，千米深處的溫度在?60℃?以上。其最大優(yōu)點是出水量大，尾水可以?100%?回灌到地下，實現(xiàn)循環(huán)利用。
雄安新區(qū)以上?3?種類型地熱資源的儲量計算結果如表?1?所示，其中淺層地熱能資源量參考中國地調(diào)局的評價結果[5]，砂巖熱儲和碳酸鹽巖熱儲的資源量采用類比法由雄縣地熱田的資源量推算求得。
