地热“先行者”的探索

中国科学报 其他 2018-12-06 08:47:00
     

中国石化自上世纪90年代开始探索地热领域,将旗下的新星公司定位为绿色清洁能源公司,统筹内部上下游一体化力量,按照“地热+”思路,大力推进地热产业发展,走在了行业前列。


坚持资源先行,“无烟城”建设提速升级


中国石化按照“实施一批、准备一批、研究一批”的勘探思路,着眼全国重点地热田富集和热储分布规律研究,深入研究岩溶型、砂岩型、裂隙型热储三种类型,相继在渤海湾盆地、南华北盆地、汾渭盆地、青藏高原等地区取得突破,形成河北平原地区、陕西关中、山西盆地群、豫北和鲁西南四个规模性资源勘查主战场。


中国石化坚持以“雄县模式”为引领,积极支持北方地区清洁取暖,重点围绕“2+26”城市,推动“无烟城”建设,山西太原经开区,河北雄县、大名、故城、清河、霸州、容城、辛集,陕西武功,河南清丰等市县地热供暖初具规模,目前已基本建成冬季供暖“无烟城”。地热业务已辐射河北、陕西、山西、河南、山东、湖北、天津等13个省区市,供暖能力达5000万平方米,年可替代标煤142万吨,减排二氧化碳370万吨。在河北省,已扩展到容城、博野、辛集、东光、故城等15个市(县)区,河北省地热供暖能力近2000万平方米。其中,雄安新区的雄县、容城两县建成供暖能力近700万平方米,基本实现了雄县、容城城区地热集中供热全覆盖。


中国石化积极响应政府散煤治理工程,参与自然村地热代煤取暖建设。2016年试点开发建设了河北省第一个农村地热代煤示范项目——雄县北沙乡沙辛庄村地热供暖项目,2017年全面铺开雄县大营镇后营、中营、大营村等10个自然村地热代煤改造项目。11个自然村供暖面积达74万多平方米,每年可少用煤1.5万余吨,减少二氧化碳排放4万余吨。


坚持集成应用,“地热+”呈现蓬勃态势


为适应北方地区清洁取暖和“2+26”城市大气污染治理要求,结合地热资源分布实际,中国石化在大力开发利用中深层地热资源的同时,按照“地热+”思路,积极推广多种清洁能源集成应用,稳步打造示范项目、绿色项目、高效项目。


加快拓展光伏发电业务。2017年6月20日,陕西白水20兆瓦农光互补光伏发电项目正式并网发电,这是中国石化成功打造的首个集中式光伏项目。同时,建成了中原油田桥口联合站等一批分布式光伏发电项目,目前,装机容量已达80兆瓦。


大力开展余热综合利用。依托中国石化整体优势,积极进入油田、炼化等余热、余气、余压综合利用领域,建成了一批“地热+其他新能源”示范项目,年余热利用能力达84万吉焦。例如,塔河油田发电三厂烟气余热综合利用项目,为西北油田分公司采油二厂2号联合站原油集输进行加热,解决原加热装置老化、效率偏低问题,同时为生活区提供热源,实现清洁供暖。


积极开发浅层地热项目。广泛利用包括江水、河水、湖水、水库水及海水等作为热泵冷热源,通过地表水地源热泵系统直接抽取或间接换热方式开发浅层地热能项目,建成了咸阳中铁二十局医院等供暖制冷项目,落实了江苏南通、邳州等浅层地热能供暖制冷项目,还将利用珠江三角洲区位优势,积极开展珠三角城市群浅层地热能项目。


地热发电项目稳步推进。河北博野地热梯级综合利用项目稳步推进,按照“温度对口,梯级利用”原则,地热高温部分进行发电,低温部分进行供热。


未来,中国石化还将积极推进雄安新区清洁能源利用。目前正按照新区建设要求推进“地热+”专项规划工作,有望通过地热+多种清洁能源集成发展,助力雄安新区构建“蓝绿交织、清新明亮、水城共融”生态城市,打造全球地热利用“样板”。


坚持技术引领,创新驱动形成“强引擎”


坚持创新驱动,中国石化依托国家地热能中心、地热能标委会和中冰地热研发中心等平台,积极构建起“核心层+紧密层+合作层”的技术研发体系,并围绕产业链部署创新链,累计取得(申报)国家专利40多项,颁布地热标准20多个,形成了地热资源勘探、地热资源评价、地热钻井成井工艺、地热尾水回灌、地热资源梯级利用、信息化系统技术等六大技术体系。


在地热资源勘探方面,综合运用地质、地球物理方法,开展全国地热资源选区、选带,查明地热田热储类型与成因机制,建立了雄县、咸阳等地热田概念模型;明确重点盆地地热富集区域与勘探层系,确定了关中、渤海湾、太原、南华北等盆地有利勘探区带。


在地热资源评价方面,剖析冀中坳陷、临清坳陷等盆地的岩相古地理特征,明确岩溶热储形成机理,建立相应岩溶热储演化模式。运用热储体积法开展地热资源评价,提交了太原、辛集、雄县、咸阳、清丰等5个商业地热田,获取地热储量折合标准煤495亿吨。


在地热钻井成井工艺方面,形成了适合不同热储类型的井身结构优化设计、低密度流体钻井、热储层物性录井、测井及储层评价等钻井成井工艺技术体系,完善了高温定向钻井、井筒降温、钻头选型、空气泡沫钻井液、地热尾水回灌等技术体系。


在地热尾水回灌方面,实现灰岩热储层近100%回灌,砂岩回灌取得阶段性成果,初步实现工业化推广。已在商河、乐陵、庆云、辛集、故城、霸州、大名、咸阳、兰考等地开展砂岩热储规模开发,回灌率大于85%。


在地热资源梯级利用方面,根据“品位对口,梯级利用”的用能思想,实现地热发电、建筑供热制冷、工农业生产和温泉沐浴的梯级利用,地热能利用效率大幅提高。


在信息化系统建设方面,通过建设监测站网,实时监测、评价系统各环节能耗,采取气候补偿、热平衡调节、自动控制等技术优化系统运营,提高供热效率,降低运行成本。


坚持先发带动,勇当地热行业“领头雁”


中国石化开发利用地热资源起步较早,通过20多年努力,在国内走在了前列。但“一花独放不是春”,中国地热资源的大规模、可持续开发需要整个行业的发展和兴盛。因此,中国石化积极参与和推动国家地热行业治理,努力发挥建设性作用。有效履行国家地热能中心职能,组织编写了《地热能应用技术导则》《国家可再生能源供热指导意见》“地热及污水余热利用”部分、《中深层地热发电示范项目》及《地热供暖示范项目》评价标准、《京津冀及周边地区地热供热实施方案》《地热资源开发利用规划大纲》等系列材料。作为主要起草者,参与编制了《地热能开发利用“十三五”规划》。


根据《国家能源局关于成立能源行业地热能专业标准化技术委员会的批复》,中国石化受托组建能源行业地热能专业标准化技术委员会。自2017年成立以来,先后启动17项国家、行业标准的研究与编制工作,标委会组织架构和信息平台基本建成,国家级地热能专业标准化技术团队初步形成。


(编辑:牛文静  审校:张艳)
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