鶯飛草長,春回大地。隨著供暖季的結束,位于德州市德興北路30號的“德熱1井”再次完成了自己的供暖使命。該井是由山東省地礦局第二水文隊在1997年打出的全省首個供暖用地熱井,27年來,這眼“長壽井”不僅持續為周邊群眾輸送著“熱情”,也見證了德州市在地熱清潔能源可持續開發利用的探索與突破。
作為清潔能源中的一員,地熱能不僅儲量大、穩定性高,而且在使用過程中幾乎不產生污染物,符合綠色低碳的發展理念,在“雙碳”目標的指引下,產業規模化發展迎來機遇期。近年來,德州市大力發展綠色能源,地熱能的開發利用越來越引人注目。
地質勘查成果豐碩,開發環保雙重奏
早在1996年,由省地礦局第二水文隊承擔的“山東省德州市城區地熱資源詳查”項目便打開了地熱資源勘查的先河,在德州市范圍內首次勘查發現地熱資源。隨后,又在禹城、平原、樂陵等縣市開展地熱地質勘查工作,探明多處優質地熱資源。
地熱資源雖然可再生,但地熱水礦化度高,直接排入市政管網會影響地下水環境,也會造成資源浪費。為推動地熱資源的可持續開發利用,省地礦局第二水文隊自2006年開展了省內首次砂巖孔隙熱儲地熱原水同層對井環狀間隙、加壓回灌,揭開了山東省地熱回灌研究序幕。
結合德州市砂巖熱儲地質特點,在多年回灌實踐的基礎上,組織院士專家團隊進行攻關,突破了砂巖熱儲地熱尾水回灌關鍵技術,并投資600余萬元,在德州首個地熱供暖項目場地建設了集供暖、洗浴、換熱、梯級利用、回灌、熱泵技術于一體的山東首個“砂巖熱儲地熱尾水回灌示范工程”。山東省地礦局第二水文隊高級工程師楊亞賓介紹:“通過‘以灌定采、取熱不取水’理念,采用‘一采一灌、換熱間供’模式,達到了用熱不耗水的高效可持續利用目的。”
經過2016年至2023年7個供暖季探索實踐,實現了供暖尾水100%回灌,被國家能源行業地熱能專業標準化技術委員會授予“地熱能開發利用標準化示范項目”,成功破解了砂巖熱儲回灌這一世界級難題。編寫了《砂巖熱儲地熱尾水回灌技術規程》,為國內砂巖熱儲地熱尾水回灌技術的首個行業標準。
2023年10月23日,山東省人民政府印發《關于加快推進地熱能開發利用的指導意見》,《意見》中提到,在集中連片的地熱能供暖區域,探索利用中深層廢棄地熱井,建設“無干擾井下換熱、取熱不取水”實驗項目。
德州市率先開展“取熱不取水、井下無干擾換熱”技術研究,該項目采用“井下換熱+熱機組提溫”工藝,具有不取地下水、無地熱尾水排放、無污染環境等優點,相比傳統能源方式,每年可減少標煤消耗120噸,減少二氧化碳排放286噸,減少二氧化硫排放14.07噸,減少氮氧化物排放9.98噸,節能減排,具有良好的環境效益。
發揮地熱技術優勢,產業發展加速度
剛剛過去的這個冬季,影響德州的冷空氣一輪接一輪,全市最低氣溫一度突破歷史極值。位于德州天衢新區的財金智慧農業基地內,卻始終保持溫暖如春,這里的“暖”同樣取自地熱能。
“我們之前是采用天然氣在冬天進行供熱,近幾年,天然氣價格上漲明顯,為降低能源成本,我們在2023年使用了地熱井供暖系統。”德州財金智慧農業溫室技術負責人魏超說道。
然而,要實現地熱供暖卻并不容易。為智慧大棚供暖,水溫要達到80攝氏度,但開采出來的地熱水溫只有50度左右。山東省地礦局第二水文隊通過增加定制高溫水源熱泵技術,研發出省內首個中深層地熱能加定制高溫水源熱泵供熱系統。“通過系統設置的200多個傳感器,當室外溫度低于零度時,中溫和高溫熱泵同時運行,能夠達到80度的供水溫度。”山東省地礦局第二水文隊地質工程中心主任王肖波介紹道。
項目自去年10月建成后,經受住了2023年極端嚴寒天氣考驗,有效滿足30萬平方米溫室用熱需求,實現大棚農產品同比增產20%~30%,每年節約供暖運行成本1500萬元,替代標準煤1.02萬噸,減排二氧化碳2.42萬噸,打造了全省智慧農業樣板。
此外,地熱能的廣泛利用還帶動了德州市地熱裝備制造產業的蓬勃發展。目前,德州市已有以武城魯權屯鎮中國制冷空調北方產業基地、中大貝萊特、亞太集團、山東省德水新能源有限公司、山東格瑞德等為代表的空調設備、熱泵機組、中深層地熱井管材生產企業100多家,生產的風冷、水冷機組、熱泵機組、鉆探設備及倉儲烘干等產品,遠銷哈薩克斯坦、俄羅斯、中東、中亞及非洲地區,工業產值達50多億元。
探索地熱開發“德州模式”,高質量利用地熱能
發展地熱產業,是落實碳達峰、碳中和國家重大戰略部署的具體行動。自2021年以來,從中央到省先后出臺系列政策,明確要加快地熱能開發利用。
作為地熱資源密集區,德州地熱總量約500億立方米,占全省總量的21.4%,年可采量約5億立方米,可供暖面積約6億平方米,儲量資源豐富;地熱井成井深度1300米~1700米,出水溫度52℃~70℃,開采條件良好。目前全市年開采量4000萬立方米,供暖面積達到了1300萬平方米,占全省的38%,涉及150個社區,惠及群眾30萬人,每年折合標準煤28萬噸,減排二氧化碳70萬噸。
德州市委、市政府高度重視地熱資源開發利用,將地熱試點列入全市深化改革事項,成立由市委書記、市長任雙組長的試點工作領導小組,印發試點實施方案,在地熱水取水許可、回灌技術研發、礦業權出讓管理、地熱能利用等方面先行先試,并在全市實施示范區建設工程、農村社區地熱供暖示范工程、地熱能綜合應用示范工程、綠色礦山創建工程、動態管理“數字賦能”工程和地熱資源勘查工程等6大試點工程。探索地熱工業利用等多元化發展手段和路徑,構建地熱資源勘探、開發、利用、裝備制造產業鏈一體化發展的“德州模式”,為全省地熱資源開發利用提供“德州樣板”。
目前,德州已成功打造以“康博公館康馨綜合智慧能源項目”為代表的地熱應用示范工程項目15個,其中康博公館康馨綜合智慧能源“多能互補”項目和山東省地礦局第二水文隊利用中深層現有井“取熱不取水”供暖改造2個項目列入全省地熱能開發利用示范工程項目名單。
當下,地熱資源豐富的地區,開發利用的熱潮正在興起。醫院、學校、體育場館、車站、展覽館、園區、政府辦公樓等大型公共建筑開展地熱能供暖(制冷)項目試點接連落地,地熱能開發利用的應用場景和市場模式不斷拓展……千里之行,始于足下。相信未來,德州地熱能產業高質量發展的畫卷將會呈現更絢爛的色彩。