地热能作为一种无污染、可再生的清洁能源,具有稳定可靠、成本低廉、清洁环保等优点[1]。中国石化正在积极扩大地热能研究和利用工作,旗下新星石油公司已发展成为国内常规地热能开发利用的第一大公司[1]。地热作为清洁能源,在全世界有着广泛的应用。冰岛其地热利用占其能源消耗的一半以上,是地热利用效果最好的国家之一。
1.地热开发遇到的问题
新星公司于近几年不仅建成了河北雄县、陕西咸阳的典型地热供暖示范工程,同时在山西太原、河南清丰等地区建成了具一定规模的供暖面积。回顾过去,新星公司复兴于地热,依靠中石化的天然优势将地热事业发展为公司的主业,并且成为国内地热供暖的龙头企业。地热事业发展至今,离不开坚定不移地以“资源为基础、市场为依托”的发展理念,同时积极完善地热勘探、开发、利用技术,形成“产学研”一体化的方针政策。
总结当前地热供暖开发利用过程中需迫切解决的的问题有以下几点:
(1) 市场对于地热开发的限制
地热供暖过程中,市场起到了决定性作用,而资源成为了次要因素。由于地热供暖为政府民生工程,因此政府决定了是否采用地热集中供暖,这也决定了供热市场的归宿问题,导致出现了 “有市场没资源、有资源没市场”的尴尬局面。针对此类问题,需要从集团公司层面积极宣发地热供暖的绿色低碳特点,能够切实加强地方政府对于地热集中供热的认识,从大的层面触动点的响应;其次各分子子公司在推进地方政府公关的同时建设品牌示范项目,以点带动面,以实际行动证明地热集中供热的稳定可靠。综合以上两方面,大到集团公司的面,小到分子子公司的点,点面互动,方能破解市场对于地热开发限制的难题。
(2) 地热尾水回灌问题
地热回灌是一种避免地热废水直接排放引起的热污染和化学污染的措施,并对维持热储压力,保证地热田的开采技术条件具有重要的作用。目前回灌已经成为世界范围内数十个重要的地热田生产运行中的一项日常工作,在美国、新西兰、冰岛、意大利、法国、日本、罗马尼亚、丹麦、菲律宾和萨尔瓦多等十多个国家得到了广泛的应用[2]。
图1 回灌井周围阻塞示意图[3]
尾水回灌是地热开发过程中不可避免的问题,随着地热供热市场的逐步完善,地方政府对于地热集中供热认识的深入,地热尾水势必成为多方面关注的重点,地热尾水能否回灌关系到地下深层水的开发利用以及地热可持续开发等问题。如图1所示,地热回灌井必然会涉及周围阻塞问题,因此地热尾水尤其砂岩地层尾水回灌是下一步深入研究的重点,不同地区热储层条件不同,决定了地热尾水回灌方式回灌量的不同,因此各分公司需要针对各自地热区块热储层的条件尽早研发出适合本地区的地热尾水回灌工艺,提早做好面对地热尾水回灌带来问题的准备。
(3) 集中供热经济运行问题
地热供暖大后期,即地热利用方面,主要为供热的经济运行。如何在保证集中供热过程中企业利润的同时又能保障居民采暖的稳定性是经济运行的核心。集中供热涉及到公建、民建、冷冬、暖冬等条件约束,不同地区、不同时段所需供暖温度不同,因此在积极与当地政府协调水电气价的同时,针对所在区域供暖条件的不同制定出特定的运行方案,在保证居民供热的基础上达到运行成本的最小化及利润最大化。
新星公司在地热开发方面领先于国内其他地热公司,最根本的原因在于对存在问题的及时解决以及潜在问题的判断分析规避,这样才能保证管理理念的先进、技术手段的超前、服务意识的强化。因此继续坚持地热为本的产业发展路线,做到“人无我有,人有我优,人优我强”,方能保证公司在新能源利用方面的竞争力与生命力。
2.关于新能源综合利用
新星公司在发展地热供暖的同时,在河南、山西、陕西等地积极推广了光伏发电及天然气+空气源供暖模式,并取得了良好效果。目前国内大规模的光伏项目大都被国内大型民营企业瓜分,其光伏发电、上网模式均较为成熟,成熟的模式可为公司发展光伏项目提供完善的技术保障。而天然气的利用则解决了地热条件不发育但市场条件好的问题,同时天然气集中供热所面对的问题亦不可回避。
(1)天然气气价问题
燃气气价直接决定了集中供热运行成本的高低,燃气气价由供气公司定价同时政府有权利对价格进行调控,因此为了保证天然气供热的经济效益,需借助政府对气价进行协调商议,以达到集中供热能够经济运行的目的。
(2)燃气锅炉运行安全问题
天然气集中供热在运行过程中存在最大问题即安全问题,由于天然气是易燃易爆气体,所以在运行过程中需做好安全隐患排查、实时监控跟踪等工作,以确保在供暖期的安全运行。
(3)热泵技术的利用
燃气及地热供热过程中大都会涉及到梯级利用技术,而水源热泵则可将一次侧的水温利用少量电能加热继续利用,从而达到热利用的最大化。空气源热泵因其安装方便占地面积较小的特点多被应用于分布式小供暖区域,因其涉及到电的应用,因此也需要协同政府制定合理电价以保证空气源热泵集中供热的利润。热泵技术的应用需结合所在区域供暖需求,通过前期的经济测算,来决定合适的供暖方案。
新星公司发展至今,形成了地热为主、多能互补的供热格局,真正实现了“地热+”的发展构想。随着对供暖行业的认识,思路的拓展,地热、天然气、热泵不再是孤立的个体,而是相互的补充,这种相互补充的前提是对于所在区域不同政策、供暖条件的综合分析,方能达到保证居民供暖的基础上实现利润最大化的目的。
3.结语
综上所述,地热能对比常规能源,其优势是显而易见的,已经有越来越多的国家认识到地热的优势,并给予了重视。如何提高地热利用效率,促进企业对地热进行开发,降低企业风险,科学、高效、充分将地热资源开发与利用,这一问题具有深刻的研究意义。
参考文献
[1]陈从磊, 徐孝轩. International Energy Companies' Utilization of Geothermal Energy and Inspiration for Sinopec%国外能源公司地热能利用现状以及对中国石化的启示[J]. 中外能源, 2013, 018(011):21-25.
[2]刘久荣. 地热回灌的发展现状%The status of geothermal reinjection[J]. 水文地质工程地质, 2003, 030(003):100-104.
[3] 地下热水回灌过程中渗透系数研究[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2002(04):63-66.
作者简介:宗培根(1995-),男,技术员,大学本科,山东菏泽人,2017年毕业于天津中德应用技术大学新能源应用技术专业,研究方向:地热同层回灌技术和地热梯级利用方式进行集中供暖。