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基于SWOT模型的中國地?zé)豳Y源開發(fā)利用戰(zhàn)略研究

2016-07-05 04:36鞠美庭
中國礦業(yè) 2016年6期
關(guān)鍵詞:利用

趙 洋,張 艷,鞠美庭,嚴(yán) 利

(1.南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,天津 300071;2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,北京 100037;3.科學(xué)技術(shù)部科技人才交流開發(fā)服務(wù)中心,北京 100045)

基于SWOT模型的中國地?zé)豳Y源開發(fā)利用戰(zhàn)略研究

趙洋1,張艷2,鞠美庭1,嚴(yán)利3

(1.南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,天津 300071;2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,北京 100037;3.科學(xué)技術(shù)部科技人才交流開發(fā)服務(wù)中心,北京 100045)

摘要:本文通過構(gòu)建SWOT模型,對我國地?zé)豳Y源開發(fā)利用狀況進行全面的分析,認(rèn)為我國地?zé)豳Y源在地質(zhì)特征上具有一定的優(yōu)勢,同時,部分地區(qū)利用已成規(guī)模。但是總體來說,我國地?zé)豳Y源在開發(fā)利用上還存在一定的問題,影響了地?zé)豳Y源的可持續(xù)性利用。隨著我國新能源開發(fā)的深入,要對地?zé)崮芾眠M行合理的調(diào)控,從中央到地方建立完善的管理體系,通過總體開發(fā)規(guī)劃的確認(rèn),相關(guān)法律的制定,綜合利用方式的推廣等措施,保障我國地?zé)豳Y源的可持續(xù)發(fā)展。在實證分析中,本文選擇M縣作為案例,結(jié)合AHP層次分析法,對影響當(dāng)?shù)氐責(zé)衢_發(fā)利用的主要因素進行分類,建立M縣開發(fā)利用評價模型,提出對策建議,以推進當(dāng)?shù)氐責(zé)豳Y源的開發(fā)利用。

關(guān)鍵詞:地?zé)豳Y源;SWOT模型;可持續(xù)發(fā)展;AHP層次分析法

國際能源專家普遍認(rèn)同,新能源和可再生能源是 21 世紀(jì)必將得到重視和飛速發(fā)展的能源礦產(chǎn)。其中,地?zé)豳Y源因其覆蓋面積大、環(huán)保性強等優(yōu)勢被各國作為緩解能源緊張和防治污染的重要能源之一。在剛剛公布的《2016年能源工作指導(dǎo)意見》中明確指出,在京津冀等北方城鎮(zhèn)地區(qū)推廣中深層地?zé)崮芗泄┡?,在長江中下游地區(qū)推廣地源熱泵供暖制冷應(yīng)用,推進西藏高溫地?zé)岚l(fā)電項目建設(shè)和中低溫地?zé)岚l(fā)電試驗。

地球內(nèi)部地?zé)崮艿目偭?,相?dāng)于1.7億倍全球煤炭的總儲量,而每年從地表散失的熱量,與1000億桶石油燃燒產(chǎn)生的熱量相當(dāng),這樣計算下來,地?zé)豳Y源要比水力發(fā)電的潛力高100 倍[1]。運用地?zé)崮茉醋詈唵魏妥詈虾醭杀拘б娴姆椒?,就是直接抽取這些熱源,并利用其中的能量。同時,地?zé)嵩谶\用過程中所產(chǎn)生的二氧化碳的排放量,較常規(guī)化石能源來說較少,具有很大優(yōu)勢。因此,在成熟的技術(shù)條件下,新開發(fā)的地?zé)嵯到y(tǒng)可以取代部分逐步被淘汰的傳統(tǒng)能源系統(tǒng)。

1我國地?zé)豳Y源開發(fā)利用SWOT分析

SWOT分析模型包括優(yōu)勢(strengths)、劣勢(weaknesses),機會(opportunities)、威脅(threats)四個部分,各個部分彼此相關(guān)聯(lián),涵蓋了生產(chǎn)和生活中的各種狀態(tài)及其所處的環(huán)境系統(tǒng),用SWOT框架對我國的地?zé)豳Y源開發(fā)利用進行模擬,并且將可持續(xù)發(fā)展的思想灌輸?shù)秸麄€過程當(dāng)中,這對于我國地?zé)豳Y源的發(fā)展和利用,具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1.1優(yōu)勢分析

1)數(shù)據(jù)顯示,我國的地?zé)豳Y源約占全球資源量的六分之一,其中,淺層地?zé)崮苊磕昕衫昧窟_(dá)到3.5億t標(biāo)準(zhǔn)煤,中深層地?zé)崮苊磕昕衫昧窟_(dá)到6.4億t標(biāo)準(zhǔn)煤;干熱巖現(xiàn)在正處在開發(fā)階段,資源量相當(dāng)于860萬億t標(biāo)準(zhǔn)煤[2]。

2)我國重點城市淺層地?zé)崮苜Y源量為2.78×1020J,每年減少的二氧化碳排放量達(dá)到6.52億t;主要平原(盆地)沉積盆地?zé)豳Y源儲量為2.5×1022J,每年可減少二氧化碳排放量為14.0億t;我國溫泉區(qū)的放熱量總計可達(dá)1.32×1017J,每年可減少二氧化碳排放5930萬t[3]。

3)我國從20世紀(jì)70年代中期已經(jīng)開始地?zé)豳Y源的勘探利用,經(jīng)過多年的發(fā)展,在部分地區(qū)已經(jīng)形成了以高溫發(fā)電、供熱取暖、溫泉洗浴、熱水醫(yī)療和農(nóng)業(yè)種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖為主的地?zé)豳Y源綜合開發(fā)利用體系。

1.2劣勢分析

1)如果地?zé)豳Y源開采,不能夠保證科學(xué)合理、節(jié)制有序,也會對所開發(fā)地區(qū)的環(huán)境造成巨大的危害。地面沉降、熱污染、化學(xué)污染、氣體污染都是在地?zé)豳Y源開發(fā)過程中必須面對的問題。

2)就目前的情況來看,盡管我國地?zé)豳Y源比較豐富,但是各地對于地?zé)嶙鳛樘娲缘V產(chǎn)資源的認(rèn)識還不夠全面,技術(shù)比發(fā)達(dá)國家滯后。我國增強型地?zé)嵯到y(tǒng)的研究開發(fā)起步較晚,高溫地?zé)岚l(fā)電的資料欠缺;淺層地?zé)崮苤械卦礋岜美玫膯栴}很多,熱能的利用率較低[4]。此外,地?zé)衢_發(fā)的回灌技術(shù)、地?zé)峋慕Y(jié)垢、設(shè)備腐蝕等問題也由于技術(shù)的限制,尚未全部解決。

3)按照循環(huán)性能源行業(yè)生命周期規(guī)律,地?zé)豳Y源在開發(fā)初期運營成本較高、風(fēng)險較大,高額的成本抑制了地?zé)岬荣Y源的市場發(fā)展,反過來,市場的局限性又會給可再生能源的開發(fā)利用增加一定的壓力,長此以往,并不利于地?zé)豳Y源的開發(fā)和利用[5]。

1.3機遇分析

1)我國的傳統(tǒng)化石能源是較為稀缺的。自1992年起,人均能源生產(chǎn)量就已經(jīng)出現(xiàn)缺口;我國對于石油的需求也在持續(xù)增大,2014年,石油儲量僅占世界的1.1%,產(chǎn)量也只占世界的5.0%,消費量達(dá)到了世界的12.4%;2014年,我國的煤炭基礎(chǔ)儲量已不足2500億t,較2002年減少900多億噸。

2)能源結(jié)構(gòu)的不合理對我國環(huán)境保護造成了較大的影響。2014年,我國煤炭和石油的消費量占國家能源消費總量的83.1%,而可再生能源所占的比重非常小,僅占11%。同年,碳排放總量為97.61億t,比上一年增長了0.9%,占世界碳排放總量的27.5%,碳排放的程度與我國的經(jīng)濟發(fā)展水平基本同步增長(圖1)。

圖1 碳排放量及國內(nèi)生產(chǎn)總值增長趨勢(數(shù)據(jù)來源:BP世界能源統(tǒng)計2015,國家統(tǒng)計局)

1.4威脅分析

1)對地?zé)豳Y源的屬性存在認(rèn)識上的錯誤。地?zé)嵝枰鳛檩d體傳輸熱能,但是,對于地?zé)岬拈_發(fā)利用并不能說是水本身,在我國的法律里明確規(guī)定,地?zé)崾悄茉搭惖V產(chǎn),地?zé)崴煌诘叵滤?/p>

2)地?zé)豳Y源開發(fā)利用的法律體系不完備。在新能源立法體系中,我國缺乏地?zé)豳Y源的專項立法。而與之相關(guān)的具體規(guī)定,大多為部門規(guī)章,甚至于地方法規(guī),現(xiàn)實中,法律的實施也經(jīng)常會相互矛盾[6]。

3)對地?zé)衢_發(fā)利用的管理不到位。如上所述,地?zé)崴牡V產(chǎn)資源屬性仍然沒有在法律中得到完全的確認(rèn),這一狀況致使各行政部門在進行地?zé)豳Y源管理時,職能交叉重復(fù),政出多門;由于動態(tài)管理不完善,地?zé)衢_發(fā)的準(zhǔn)入門檻低;相關(guān)職能部門對地?zé)豳Y源開發(fā)的激勵機制還未完善。

4)地?zé)衢_發(fā)產(chǎn)業(yè)同質(zhì)化嚴(yán)重,熱能利用率低,資源浪費比較嚴(yán)重。因為缺少整體規(guī)劃,不少地?zé)峋畽?quán)屬問題嚴(yán)重。中國工程院院士,國家地?zé)崮苤行闹笇?dǎo)委員會主任曹耀峰介紹,連續(xù)多年地?zé)豳Y源的利用中,我國已居世界首位,但是我們主要是溫泉洗浴,發(fā)電僅僅排名在世界第18位,這些都是值得關(guān)注的問題[7]。

綜合以上分析,可以找出我國地?zé)豳Y源開發(fā)利用所面臨的機會和潛在威脅,及自身所具有的優(yōu)勢和劣勢,利用SWOT矩陣分析工具,可以通過四個象限進行歸納與提煉,深入分析我國地?zé)豳Y源的總體情況,并從中梳理出切合的發(fā)展方向(表1)。

2地?zé)豳Y源開發(fā)利用案例評價

本節(jié)將采用層次分析法,以定性和定量相結(jié)合的方式對M縣地?zé)衢_發(fā)利用的情況進行評價,找出影響發(fā)展過程的主要因素并分析原因,探討相關(guān)的對策和方案,為M縣地?zé)衢_發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

層次分析法(AHP)是將研究的問題按總目標(biāo)、子目標(biāo)、決策方案的順序分解為不同的結(jié)構(gòu)。本研究結(jié)合已有的資料、調(diào)查數(shù)據(jù),邀請專家對矩陣的指標(biāo)進行權(quán)重賦值,最終經(jīng)過YAAHP軟件計算得出結(jié)果。

2.1第一步,應(yīng)用軟件建立模型

應(yīng)用AHP進行研究。確定目標(biāo)層:M縣地?zé)衢_發(fā)利用評價;中間層:影響M縣地?zé)岚l(fā)展的現(xiàn)狀要素,將中間層劃分為資源條件、開發(fā)利用率、管理水平3個方面。資源條件包括儲量、水質(zhì)、分布范圍;開發(fā)利用效率包括,環(huán)境污染狀況、回灌水平、綜合利用率;管理水平包括地?zé)峥碧匠潭?、政府監(jiān)管、相關(guān)礦權(quán)設(shè)置及總體開發(fā)規(guī)劃。最后,綜合各方因素,構(gòu)建出M縣地?zé)衢_發(fā)利用評價的層次結(jié)構(gòu)模型,包括3個一級指標(biāo)和10個二級指標(biāo)(圖2)。

2.2第二步,模型結(jié)果輸出

表1 中國地?zé)豳Y源開發(fā)利用的SWOT分析矩陣

表2 M縣地?zé)衢_發(fā)利用現(xiàn)狀評價

注:一致性比例(CR):0.0236;對“M縣地?zé)衢_發(fā)利用現(xiàn)狀評價”的權(quán)重:1.0000;λmax:3.0246。

2.3第三步,結(jié)合模型,進行現(xiàn)狀分析

目前,M縣現(xiàn)使用的地?zé)峋s有10口之多,當(dāng)?shù)赜吞飬^(qū)約3口,M縣約7~8口,油田區(qū)的多為采油的伴生水,M縣所用多為館陶組水層,水溫多為35℃上下,多數(shù)熱水井用于供暖、洗浴,這些井大多為當(dāng)?shù)刈孕虚_采井,礦權(quán)歸屬不詳。M縣地?zé)嶙蚤_發(fā)利用以來,一直處于比較盲目的狀態(tài),無序打井、無序開采、無序排放的情況相當(dāng)普遍。可以說,M縣地?zé)豳Y源開發(fā)的狀況并不盡如人意:

1)區(qū)域地?zé)豳Y源比較豐富。在一級指標(biāo)中“資源條件”(0.6833)的權(quán)重明顯大于另外2個方案的權(quán)重,由權(quán)重值可以看出,目前,當(dāng)?shù)氐牡責(zé)豳Y源狀況具有一定的優(yōu)勢,M縣的北部,地?zé)豳Y源均較為豐富,并且已知的地?zé)峋a(chǎn)水溫度大多在70℃以上,最高達(dá)104℃,日產(chǎn)水多在1200m3以上。這是M縣地區(qū)開發(fā)地?zé)豳Y源及發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè)較為重要的因素。

2)區(qū)域地?zé)衢_發(fā)利用現(xiàn)狀堪憂。與豐富的地?zé)豳Y源相比較,可以看出,M縣地?zé)衢_發(fā)利用的效率(0.1168)和地?zé)豳Y源管理水平(0.1998)相對較弱。對10個二級指標(biāo)的權(quán)重進行分析(表3),可以看出,粗放式開發(fā)利用地?zé)豳Y源,不注重尾水回灌和綜合利用,造成了一定的浪費和環(huán)境污染。管理過程中,權(quán)重較大的是勘探程度,這也是多年來,相關(guān)部門重視地?zé)衢_發(fā)的結(jié)果,但是綜合來看,M縣地區(qū)地?zé)衢_發(fā)的總體規(guī)劃并不完善,地?zé)豳Y源開發(fā)利用的監(jiān)管和礦權(quán)設(shè)置也不盡人意。這些都是制約著當(dāng)?shù)氐責(zé)豳Y源開發(fā)利用的關(guān)鍵原因。

圖2 M縣地?zé)衢_發(fā)利用評價模型

現(xiàn)狀要素權(quán)重現(xiàn)狀要素權(quán)重方案權(quán)重分布范圍0.3037熱水集約利用0.3289資源條件0.6833儲量0.3037重視尾水回灌0.2960水質(zhì)0.0759加大綜合管理能力0.1433環(huán)境污染程度0.0871熱水分層管理0.2319開發(fā)利用效率0.1168回灌水平0.0183綜合利用率0.0115管理水平0.1998勘探程度0.0989監(jiān)管程度0.0464地?zé)岬V權(quán)設(shè)置0.0273總體開發(fā)規(guī)劃0.0273

3)資源的利用缺乏規(guī)劃,浪費嚴(yán)重。M縣的地?zé)峋阈欠植?,熱水利用較為初級,大多熱水井都用于供暖、洗浴,及少量養(yǎng)殖,利用率較低,資源浪費嚴(yán)重。這些熱水都沒有實現(xiàn)梯級利用,在供暖之后,很大一部分尾水的溫度達(dá)到30℃~40℃,棄水溫度較高,造成了資源的嚴(yán)重浪費。

4)地?zé)峋漠a(chǎn)權(quán)模糊,后期開發(fā)力量薄弱。在M縣,甚至周邊的很多地區(qū),地?zé)豳Y源的開發(fā)利用沒有形成規(guī)?;?,很多熱水井都是當(dāng)?shù)氐男∑髽I(yè)主自發(fā)開采的,花費的人力物力很大,但是由于后期資金的缺乏,不少熱水井自出水之日起,就一直未投入利用。

5)由于開發(fā)的盲目性,造成了一定的環(huán)境污染。地?zé)豳Y源的開發(fā)要求“一采一注”,必須要有回灌井,用以延長生產(chǎn)井壽命并減少環(huán)境污染。但是,當(dāng)?shù)氐暮芏嗟責(zé)峋伤饺碎_發(fā),對于地?zé)峄毓嗖皇呛苤匾暋5責(zé)峋_采過程中的“跑、冒、滴、漏”以及地?zé)嵛菜馀?,使得地下水能量逐步衰竭,流向地表的尾水造成了土地的鹽堿化和地表水源的污染。

可以看到,M縣地?zé)豳Y源開發(fā)利用的程度并不十分理想,資源的可持續(xù)利用總體水平不高。因此說,對于M縣地?zé)豳Y源最緊要的是加強資源的集約利用,保護環(huán)境,重視尾水回灌,這都需要在現(xiàn)有理論和技術(shù)成果的基礎(chǔ)上加大綜合管理的能力。

3M縣地?zé)衢_發(fā)利用建議

M縣的地?zé)豳Y源開發(fā)利用具有很大的潛力。在國家和地區(qū)政策的影響下,在建設(shè)社會主義新農(nóng)村大環(huán)境的帶動下,M縣對于地?zé)豳Y源的需求會逐年增長。

首先,分層管理,對區(qū)域內(nèi)的熱水資源進行合理的規(guī)劃。M縣區(qū)域內(nèi)有三套熱水儲層,自下而上為:中上元古界的硅質(zhì)白云巖及下古生界的白云巖、灰?guī)r;下第三系的砂礫巖層;上第三系的砂巖。每個熱儲層的地?zé)崴臏囟?、礦化度、有所不同,因此應(yīng)分層管理。對于上第三系的熱水,由于水質(zhì)較好,溫度適宜,可以做多用途使用;中上元古界和下第三系的水,因為水質(zhì)問題,不宜直接作為飲用礦泉水、農(nóng)業(yè)灌溉和水產(chǎn)養(yǎng)殖,但是可以利用其熱量發(fā)展農(nóng)業(yè)種植養(yǎng)殖。M縣有關(guān)部門在進行地?zé)崴_發(fā)過程中,應(yīng)該針對全部區(qū)域的熱水資源進行整體勘察,組織編寫總體的地?zé)豳Y源開發(fā)規(guī)劃,作為地?zé)嵬顿Y主體的參考資料。在項目審批過程中,應(yīng)對其開采區(qū)域和開發(fā)方式進行審查,對于不符合熱儲特點的開發(fā)一律予以否定,避免對資源的破壞和浪費。

其次,集約利用,轉(zhuǎn)變地?zé)崂玫呐f方式。上文所述,M縣及周邊地區(qū),地?zé)崴蟛糠肿優(yōu)榱恕跋丛杷?,基本用于溫泉開發(fā)和小區(qū)取暖,白白浪費了大好的熱水。集約利用要求重視地?zé)豳Y源的梯級利用:做好所需熱能量的計算,并實行梯級熱能分配,提高熱能利用率,防止損耗;合理提取熱水,采用先進技術(shù)監(jiān)控?zé)崴_采量,節(jié)約用水;嚴(yán)格控制尾水排放,充分利用地?zé)?,防止污染[8]。M縣具有豐富的淡水資源,在利用溫泉開發(fā)旅游業(yè)的同時,還可以利用地?zé)釡囟劝l(fā)展淡水養(yǎng)殖及農(nóng)業(yè)種植,主要涉及越冬動植物的生長。地?zé)岬募s化利用,可以提高M縣中低溫地?zé)崴睦寐?,使地?zé)豳Y源的利用更為合理和經(jīng)濟。

再次,重視地?zé)崴毓?,保護當(dāng)?shù)丨h(huán)境。前文所述,地?zé)崴毓嗍悄壳暗責(zé)豳Y源利用的一個難題,也是必須面對和亟待解決的。根據(jù)《農(nóng)業(yè)灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》,M縣部分地?zé)峋|(zhì)全鹽量超標(biāo),根據(jù)《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》,汞、銅、鋅、氟化物超標(biāo),不能直接用于水產(chǎn)養(yǎng)殖。可以說,M縣的地?zé)崴苯酉虻乇砼欧牛厝粫斐傻乇憝h(huán)境的污染,也不利于地下熱能的恢復(fù)。M縣應(yīng)該開始回灌研究的工作,由政府全額或部分自助,提高回灌技術(shù)水平。在管理上也應(yīng)嚴(yán)格要求,新的地?zé)崂庙椖勘仨氁笥谢毓嗑慕ㄔO(shè),已存在熱水井的地區(qū)在允許情況下必須補建回灌井。

最后,政府搭建平臺,業(yè)主聯(lián)合,實現(xiàn)規(guī)模化利用。由于地?zé)釋儆谛履茉?,并且初期投入過高,技術(shù)不成熟,政府的關(guān)注度不大,在M縣及周邊地區(qū),很多地?zé)峋捎谫Y金缺乏處于空置狀態(tài),需由政府積極地引導(dǎo)和幫助。第一,政府應(yīng)搭建地?zé)衢_發(fā)的平臺,擴大M縣的地?zé)豳Y源對外宣傳面,加大招商引資力度,同時聯(lián)合當(dāng)?shù)氐牡責(zé)崞髽I(yè)協(xié)同合作,共同開發(fā);第二,政府要從技術(shù)和資金等方面為企業(yè)提供幫扶,出臺地?zé)衢_發(fā)的優(yōu)惠政策,協(xié)助地?zé)崞髽I(yè)進行資源的開采和利用;第三,在幫助和扶持的同時政府還要加強對企業(yè)的監(jiān)管,防止盲目開發(fā),過度開采,保證地?zé)豳Y源的可持續(xù)利用。

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Strategical study of China’s geothermal resource development and utilization based on SWOT model

ZHAO Yang1,ZHANG Yan2,JU Mei-ting1,YAN Li3

(1.College of Environmental Science and Engineering,Nankai University,Tianjin 300071,China;2.Institute of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences,Beijing 100037,China;3.Exchange,Development & Service Center for Science & Technology Talents,The Ministry of Science & Technology(MOST),Beijing 100045,China)

Abstract:By constructing a SWOT model,this paper makes a comprehensive analysis of the development and utilization of geothermal resources situation in our country.The geothermal resources of our country have certain advantages in the geological characteristics;meanwhile,the using has become a scale in some parts.But there are many problems in the development and utilization which affect the sustainable use of geothermal resources.We must adopt adequate measures to guarantee the geothermal energy sustainable development,including reasonable regulation,overall development plan,formulation of laws,and promotion of comprehensive utilization.The empirical analysis has been done on utilization of geothermal resources situation of M County using Analytic hierarchy process (AHP) method,and put forwards some countermeasure and suggestion to promote the development and utilization of local geothermal resources.

Key words:geothermal resource;SWOT model;sustainable development;analytic hierarchy process (AHP)

收稿日期:2016-01-25

基金項目:中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查子項目“中國戰(zhàn)略性礦產(chǎn)安全評價與支持系統(tǒng)建設(shè)”資助(編號:12120114052901)

作者簡介:趙洋(1977-),女,河南南陽人,博士后,主要從事礦產(chǎn)資源評價、排污權(quán)交易政策研究。E-mail: hhyy21@126.com。 通訊作者:張艷(1980-),女,河南洛陽人,博士后,副研究員,主要從事能源經(jīng)濟與政策研究。E-mail: wangzhebox@vip.sohu.com。

中圖分類號:TD989

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1004-4051(2016)06-0044-05

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