李寧波 李翔 楊俊偉 于湲王立志

摘 要：當(dāng)前，地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)已步入了規(guī)模化、區(qū)域化發(fā)展的新時(shí)代，技術(shù)和管理水平日臻成熟。新形勢(shì)下，行業(yè)從業(yè)者應(yīng)對(duì)地?zé)崮艿膮^(qū)域化發(fā)展有充分的認(rèn)識(shí)。帶著大規(guī)模應(yīng)用地?zé)崮苁欠窨尚?、怎樣可行、如何能融入?yún)^(qū)域能源體系等問(wèn)題，本文將從地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)角度出發(fā)，從3個(gè)方面提出地?zé)崮苋绾卧趨^(qū)域能源發(fā)揮作用：一、解讀區(qū)域能源相關(guān)概念;二、地?zé)崮茉趨^(qū)域能源中的應(yīng)用及環(huán)保作用;三、地?zé)崮軕?yīng)用的普遍性原則。從產(chǎn)業(yè)鏈及資源方面，闡述如何提高效率、優(yōu)化利用地?zé)崮苜Y源。分享相關(guān)成果，共學(xué)共勉。

關(guān)鍵詞：區(qū)域能源;地?zé)崮?普遍性原則;優(yōu)化利用

Application and Development of Geothermal Energy in the Regional

Energy Utilization

LI Ningbo1，2， LI Xiang1，2， YANG Junwei1，2， YU Yuan1，2， WANGLizhi1，2

（1. Beijing Institute of Geology， Beijing 100195;

2.Shallow Geothermal Energy Promotion Center， China Geological Survey， Beijing 100195）

Abstract： At present the development of geothermal energy has entered the new era of large-scale and regional development， meanwhile， the technology management level is getting mature. The industrial practitioners should fully understand the regional development of geothermal energy in such new situation. However， whether large-scale application of geothermal energy is feasible or not？ Why is it feasible？ How can it be merged into the regional energy system？ This article starts from the perspective of geothermal energy development， and then proposes how geothermal energy can play a role in regional energy from three aspects： （1） interpretation of regional energy related concepts; （2） the application of geothermal energy in regional energy and its environmental protection function; （3） the general principles of geothermal energy application， which explains how to improve efficiency and optimize the utilization of geothermal energy resources from the industrial chain and resources. We share the relevant results for mutual encouragement with expert and colleagues.

Keywords： Regional energy; Geothermal energy; Principle of universality; Optimal utilization

0 前言

當(dāng)前，中央對(duì)推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)、推動(dòng)綠色發(fā)展十分重視。各級(jí)、各地方也有較大比重的考核指標(biāo)，其中一項(xiàng)重要工作就是能源結(jié)構(gòu)調(diào)整。如何調(diào)整？主要還是從兩個(gè)方面來(lái)講：一是能源消費(fèi)端，減少能源的使用，如綠色建筑以超低能耗、近零碳排放實(shí)現(xiàn)指標(biāo)控制。二是能源供給端，也就是提供怎樣的能源。十九大報(bào)告為我們指明了方向：“構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系?！?/p>

作為可再生能源利用的典范——地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用已受到廣泛的關(guān)注和認(rèn)可。而今，我國(guó)很多地方已開(kāi)發(fā)利用地?zé)崮転榻ㄖ┡椭评洌鉀Q了很大比例的建筑用能需求，促進(jìn)了區(qū)域一次能源消耗量減少、污染物指標(biāo)下降、能源供給質(zhì)量和水平提升，契合了中央的指示精神。因此，為確保打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，近一段時(shí)期，中共中央、國(guó)務(wù)院在多次重要會(huì)議上強(qiáng)調(diào)清潔取暖要以“宜電則電、宜氣則氣、宜煤則煤、宜熱則熱”為原則，因地制宜地把城市區(qū)域的發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化結(jié)合起來(lái)考慮和部署。地?zé)崮苡钟瓉?lái)了一次重大發(fā)展機(jī)遇。

我國(guó)地?zé)豳Y源特點(diǎn)是以淺層地?zé)崮芎椭械蜏氐責(zé)釣橹?、高溫為輔，適宜為建筑供暖和制冷，少數(shù)地區(qū)的優(yōu)質(zhì)地?zé)豳Y源可以用來(lái)發(fā)電。截至2017年底，我國(guó)利用地?zé)峁┡ㄖ偯娣e超過(guò)7億m2。且隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐加快，地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用規(guī)模在不斷擴(kuò)大，百萬(wàn)平米級(jí)建筑群的地?zé)釕?yīng)用項(xiàng)目層出不窮。一方面說(shuō)明我國(guó)地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用技術(shù)發(fā)展迅猛;另一方面，與過(guò)去相比，地?zé)釁^(qū)域化發(fā)展已成趨勢(shì)，呈現(xiàn)出更多新的特點(diǎn)，這也給我們帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。未來(lái)，如何使地?zé)崮芨玫胤?wù)并融入?yún)^(qū)域能源發(fā)展，使之成為一條人口、資源、環(huán)境相協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展道路，作為行業(yè)從業(yè)者的使命，還應(yīng)在扎實(shí)做好基礎(chǔ)工作的前提下，充分發(fā)揮創(chuàng)新能動(dòng)作用，促進(jìn)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大。

1 對(duì)“區(qū)域能源”的認(rèn)識(shí)

1.1 “區(qū)域能源”的出現(xiàn)

19世紀(jì)末，隨著人類進(jìn)入工業(yè)革命時(shí)期，能源的使用和消耗呈現(xiàn)猛增態(tài)勢(shì)?；剂虾碗娏Φ漠a(chǎn)能已不能滿足規(guī)模急劇擴(kuò)張的工業(yè)生產(chǎn)和居民生活需求。為促進(jìn)能源效率和環(huán)境質(zhì)量的提高，歐美一些國(guó)家將用能的“小而分散”轉(zhuǎn)變?yōu)椤按蠖小保ㄟ^(guò)區(qū)域供冷、供熱與熱電聯(lián)產(chǎn)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效滿足區(qū)域內(nèi)所有用能需求，即“區(qū)域能源”。

區(qū)域能源最早就是從區(qū)域供暖項(xiàng)目誕生的。100多年來(lái)，“區(qū)域能源”的內(nèi)涵在不斷進(jìn)化?，F(xiàn)今定義為：一切用于生產(chǎn)和生活的能源，在一個(gè)特指的區(qū)域內(nèi)得到科學(xué)的、合理的、綜合的、集成的應(yīng)用，完成能源生產(chǎn)、供應(yīng)、輸配、使用和排放過(guò)程，稱之為“區(qū)域能源”。“區(qū)域”：可以是一個(gè)城市、一個(gè)工業(yè)區(qū)或大型居住區(qū)，也可以是一個(gè)小區(qū)或建筑群，涵蓋從熱電聯(lián)產(chǎn)，到集中供暖、區(qū)域供冷、供電等各種技術(shù)措施?！澳茉础保喝济?、油、氣，可再生能源（包括地?zé)崮埽?，生物質(zhì)能等;可以是一種，也可以是多種能源互補(bǔ)應(yīng)用（許文發(fā)，2016;伍小亭等，2019）。

區(qū)域能源的出現(xiàn)，在很大程度上減少了二氧化碳的排放，并且節(jié)省開(kāi)銷、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。因此，一直以來(lái)反響良好（供熱制冷，2010）。

1.2 地?zé)崮芊?wù)區(qū)域能源

20世紀(jì)70年代，世界石油危機(jī)出現(xiàn)，新能源在區(qū)域能源中的發(fā)展迎來(lái)了轉(zhuǎn)機(jī)，地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用得到了全世界的重視。在時(shí)任地質(zhì)部部長(zhǎng)李四光教授的帶領(lǐng)下，我國(guó)也掀起了地?zé)衢_(kāi)發(fā)的第一次高潮（北京市國(guó)土資源局，2008）。中國(guó)成為世界第8個(gè)地?zé)岚l(fā)電國(guó)家。北京成為世界6個(gè)具有地?zé)崽锏氖锥贾?。同時(shí)，全國(guó)許多地方也開(kāi)展了地?zé)峁┡?、水產(chǎn)養(yǎng)殖、溫室種植、溫泉洗浴（醫(yī)療）、工業(yè)利用和農(nóng)產(chǎn)烘干等地?zé)嶂苯永茫ㄠ嵖耍?019）。

地?zé)崮茏鳛榭稍偕茉慈谌雲(yún)^(qū)域能源應(yīng)用，為區(qū)域能源的發(fā)展開(kāi)辟了一條嶄新的道路。在已探明的地?zé)崽锏貐^(qū)，結(jié)合區(qū)域規(guī)劃建設(shè)及用能需求，優(yōu)先利用地?zé)豳Y源，可以解決或部分解決區(qū)域供電、供暖（冷）等問(wèn)題。其優(yōu)勢(shì)在于：1）環(huán)保性強(qiáng)，地?zé)豳Y源可再生，其應(yīng)用減少了化石燃料的使用，降低了污染物排放，同時(shí)，緩解了地區(qū)能源供給緊張;2）經(jīng)濟(jì)性和保障性高，地?zé)崮軄?lái)源穩(wěn)定，能源品質(zhì)較高，無(wú)論是單一供給還是成為其它能源形式的補(bǔ)充，都能有效提升區(qū)域能源供給的經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定性。因此，在當(dāng)前我國(guó)城鎮(zhèn)化以及低碳城市建設(shè)步伐加快形勢(shì)下，地?zé)崮芤殉蔀榘l(fā)揮區(qū)域能源節(jié)能、經(jīng)濟(jì)作用的重要支撐。

如今，地?zé)岙a(chǎn)業(yè)在我國(guó)已發(fā)展壯大，尤其是地?zé)嶂苯永昧恳衍S居世界首位。并且，地?zé)峤?jīng)濟(jì)規(guī)模還在持續(xù)增長(zhǎng)。但就全國(guó)層面來(lái)講，我國(guó)地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用方式較發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還顯得比較粗放。濫采濫排、無(wú)序開(kāi)發(fā)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，有些地方造成負(fù)面大于正面的環(huán)境影響，有違“初心”。縱然有多方面因素共同使然，但在一定程度上阻礙了產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。為此，我國(guó)多地已出現(xiàn)十分嚴(yán)格的地?zé)衢_(kāi)采管理法規(guī)。新形勢(shì)下，地?zé)衢_(kāi)發(fā)更應(yīng)精細(xì)化運(yùn)作，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和管理等方面創(chuàng)新思路，提出解決問(wèn)題的辦法。

地?zé)崮芄?yīng)和應(yīng)用的科學(xué)合理會(huì)帶來(lái)更好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。筆者曾于2004年就提出“地?zé)崴畯S”的概念：在地?zé)豳Y源較優(yōu)質(zhì)地區(qū)，在地區(qū)政府主導(dǎo)下，由一至兩家單位對(duì)區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源進(jìn)行統(tǒng)一勘查、規(guī)劃、開(kāi)發(fā)、供給、管理等，實(shí)現(xiàn)地?zé)豳Y源的統(tǒng)籌利用?！暗?zé)崴畯S”可以較少的地?zé)豳Y源消耗發(fā)揮較大的優(yōu)勢(shì)：一、對(duì)于地?zé)豳Y源富集區(qū)域，如北京小湯山地區(qū)地?zé)豳Y源條件很好，可解決旅游度假、休閑養(yǎng)生和農(nóng)業(yè)種養(yǎng)殖。二、解決區(qū)域一定范圍內(nèi)集中供熱問(wèn)題，這是一個(gè)集約節(jié)約利用地?zé)豳Y源的方案。這種理念已在江西宜春、山東臨沂、河北雄縣等地實(shí)施。

以北京某地?zé)崽餅槔?017年，該地區(qū)地?zé)崴_(kāi)采共計(jì)309萬(wàn)m3，其中用于供暖183萬(wàn)m3，溫泉洗浴126萬(wàn)m3?？偟?zé)峋當(dāng)?shù)118眼。區(qū)域內(nèi)供暖單位10家，供暖總面積僅為25萬(wàn)m2。

根據(jù)上述情況分析，若采用“地?zé)崴畯S”熱水統(tǒng)一供給模式，按照單井出水量及溫度測(cè)算，在滿足該地區(qū)供暖、洗浴需求前提下，地?zé)衢_(kāi)采井需要數(shù)量小于10眼。按1∶1.5配置回灌井的情況下，總計(jì)最多25眼井可滿足該區(qū)域全部地?zé)崾褂?。單從?jīng)濟(jì)性上看，集約節(jié)約利用主要體現(xiàn)在：（1）統(tǒng)一勘查，區(qū)域布局更加合理，減少勘探成本;（2）統(tǒng)一開(kāi)發(fā)，減少地?zé)峋@探及建造成本;（3）統(tǒng)一建設(shè)，優(yōu)化設(shè)計(jì)及系統(tǒng)，減少管網(wǎng)和設(shè)備建設(shè)成本;（4）統(tǒng)一利用，充分利用地?zé)豳Y源，如梯級(jí)利用等，單位水量供能量增加，減少輸送成本;（5）統(tǒng)一管理，減少人員及維護(hù)成本。有效地減少經(jīng)濟(jì)和自然資源浪費(fèi)。

因此，針對(duì)地?zé)崮苋谌雲(yún)^(qū)域能源的利用形式，為更好地優(yōu)化利用資源，我們提出：在一定區(qū)域內(nèi)，在目前工藝條件下，通過(guò)合理的開(kāi)發(fā)技術(shù)和手段，能夠獲取的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的、能夠滿足或部分滿足區(qū)域內(nèi)有效使用的地?zé)崮埽蛘呖梢杂袡C(jī)地融入?yún)^(qū)域能源綜合利用系統(tǒng)的地?zé)崮?，稱為“區(qū)域地?zé)崮堋薄?/p>

需要強(qiáng)調(diào)的是，區(qū)域地?zé)崮懿坏韧诖笠?guī)模開(kāi)發(fā)利用地?zé)豳Y源，更講究資源利用的科學(xué)性、合理性。是從能源供給端到使用端，實(shí)現(xiàn)高度的環(huán)節(jié)統(tǒng)一與智慧管理，在一定范圍內(nèi)形成資源節(jié)約、經(jīng)濟(jì)性好、持續(xù)和保障性高的能源供給鏈，滿足區(qū)內(nèi)不同的用能需求。

2 地?zé)崮茉趨^(qū)域能源中的應(yīng)用及環(huán)保作用

2.1 在國(guó)際上的應(yīng)用

冰島是世界上少數(shù)幾個(gè)擁有十分豐富地?zé)豳Y源的國(guó)家之一。20世紀(jì)70年代以來(lái)，大力發(fā)展了本國(guó)地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)與利用。至2018年，全國(guó)90%的采暖是由地?zé)崮芄?yīng)的，90%的游泳池由地?zé)崮芗訜?，地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量755兆瓦。其中，首都雷克雅未克全部利用地?zé)岵膳?，該地區(qū)50多個(gè)地?zé)峋?，主要由該市能源公司運(yùn)營(yíng)，也是世界上最大最成熟的地?zé)峁┡到y(tǒng)。另外，冰島還利用地?zé)豳Y源養(yǎng)魚(yú)、除雪、溫室種植、工業(yè)生產(chǎn)等，已形成了資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)的發(fā)展模式。

另一個(gè)地?zé)崮芾檬痉栋咐膰?guó)家則是土耳其。截至2019年，全國(guó)11.6萬(wàn)所住宅供暖，450萬(wàn)m2溫室，4.64萬(wàn)所酒店、康養(yǎng)設(shè)施，以及部分工業(yè)烘干、制冷等采用地?zé)崮芄┙o，地?zé)嶂苯永每偭窟_(dá)3500兆瓦，成為地?zé)岱请娎檬澜缜八牡膰?guó)家。但其最受矚目的還是近些年在地?zé)岚l(fā)電領(lǐng)域的突飛猛進(jìn)。土耳其地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量經(jīng)十幾年的發(fā)展，已從2005年的20兆瓦、世界第16位，飛躍至2019年的1595兆瓦、世界第4位，增長(zhǎng)近80倍，成功進(jìn)入世界地?zé)岚l(fā)電強(qiáng)國(guó)行列。不但環(huán)境清潔了，而且還使企業(yè)、居民用上了價(jià)格低廉的能源。其主要原因之一就是政府立法，凡投資地?zé)岚l(fā)電的均給予政策優(yōu)惠。如基本激勵(lì)電價(jià)為10.5美分/千瓦時(shí)，額外激勵(lì)為2美分/千瓦時(shí)。極大地推動(dòng)了社會(huì)資本參與地?zé)峄A(chǔ)設(shè)施建設(shè)。未來(lái)，該國(guó)還將繼續(xù)在干熱巖領(lǐng)域發(fā)展突破。

還有一些地?zé)衢_(kāi)發(fā)強(qiáng)國(guó)，如美國(guó)、菲律賓、德國(guó)、瑞士等，都能很好地利用地?zé)釣閰^(qū)域能源供給服務(wù)。在一些歐洲城市，幾乎所有需要的供暖和制冷都是通過(guò)地區(qū)熱、冷網(wǎng)提供的。而當(dāng)前，全球碳排放問(wèn)題也給世界地?zé)岚l(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇，為地?zé)釁^(qū)域供能開(kāi)辟了一條快速通道。

2.2 在我國(guó)的應(yīng)用

區(qū)域能源在我國(guó)發(fā)展由來(lái)已久，只是人們更習(xí)慣稱之為“集中供暖”。2015年，中國(guó)就已建成世界最大的區(qū)域供暖系統(tǒng)，覆蓋建筑面積達(dá)85億m2。而地?zé)崮軇t是在近幾年才在區(qū)域能源領(lǐng)域發(fā)力、發(fā)揮作用，但發(fā)展形勢(shì)良好。一些典型案例也值得借鑒和參考。

（1）地?zé)岚l(fā)電案例

西藏地區(qū)中高溫地?zé)豳Y源豐富。1977年，我國(guó)最大地?zé)岚l(fā)電站——西藏羊八井高溫地?zé)岚l(fā)電成功。截至2014年底，羊八井地?zé)犭娬狙b機(jī)容量24兆瓦，累計(jì)發(fā)電30.6億千瓦時(shí)，折合標(biāo)準(zhǔn)煤約95萬(wàn)噸，減排二氧化碳260萬(wàn)噸。還一度占到拉薩整個(gè)供電的60%，解決了區(qū)域供電問(wèn)題（蔣勇，2014）。這是典型的地?zé)岚l(fā)電在區(qū)域能源中的應(yīng)用。

（2）中深層地?zé)幔ㄋ疅嵝停┕┡咐?/p>

雄安新區(qū)是我國(guó)中東部地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用條件最好的地區(qū)，是自然資源部“打造地?zé)豳Y源利用的全球樣板”的示范區(qū)。目前，其地?zé)豳Y源利用已形成統(tǒng)一政策、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一開(kāi)發(fā)的“雄縣模式”（王少勇等，2017）。截至2018年底，雄安新區(qū)的雄縣和容城地?zé)峁┡娣e達(dá)700萬(wàn)m2，基本實(shí)現(xiàn)了雄縣、容城城區(qū)地?zé)峒泄┡采w。這是典型的地?zé)峁┡趨^(qū)域能源中的應(yīng)用。

（3）淺層地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)與利用案例

北京城市副中心行政辦公區(qū)一期建設(shè)面積236.5萬(wàn)m2，實(shí)現(xiàn)以淺層地?zé)崮転橹鳎猩顚拥責(zé)釣檩o，其他清潔能源補(bǔ)充的方式，為建筑供暖和制冷。目前，該淺層地?zé)崮軓?fù)合系統(tǒng)已投入運(yùn)營(yíng)，效果良好。這是典型的地?zé)峁┡?制冷在區(qū)域能源中的應(yīng)用。

（4）旅、養(yǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展案例

山東臨沂成立湯泉旅游度假區(qū)管委會(huì)，統(tǒng)一規(guī)劃、建設(shè)、管理區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源的開(kāi)發(fā)利用。近年來(lái)招商引資200億元，建設(shè)規(guī)模300萬(wàn)m2，利用地?zé)衢_(kāi)發(fā)的溫泉、旅游、療養(yǎng)、種養(yǎng)殖等產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大。特色學(xué)校、聯(lián)合辦學(xué)培養(yǎng)地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用專業(yè)人才，帶動(dòng)就業(yè)，推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。這是典型的地?zé)崧?、養(yǎng)產(chǎn)業(yè)在區(qū)域能源中的應(yīng)用（臨沂市人民政府，2018）。

這些實(shí)際案例都證明：只要地?zé)崮軕?yīng)用科學(xué)合理，是可以支撐區(qū)域能源系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)、解決區(qū)域供能問(wèn)題，甚至能夠成為系統(tǒng)的主力軍。

2.3 服務(wù)生態(tài)文明建設(shè)

近些年，地?zé)崮茉谖覈?guó)著力的大氣污染防治方面發(fā)揮重要作用。一份由清華大學(xué)學(xué)者完成的《2013—2017年間中國(guó)PM2.5空氣質(zhì)量改善的驅(qū)動(dòng)力》報(bào)告指出，中國(guó)范圍內(nèi)所有城市空氣污染水平在2013—2017年間從61.8μg/m3降至42μg/m3，下降了32%。其中，燃煤鍋爐整治和民用燃料清潔化分別使PM2.5濃度下降了4.4μg/m3和2.2μg/m3（Zhang et al.， 2019）。而地?zé)崮茉谄渲邪l(fā)揮很大作用。

如北京市，2017年地?zé)峒盁岜美每偭考s67.6萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，減少46萬(wàn)噸碳粉塵、168.5萬(wàn)噸二氧化碳、5萬(wàn)噸二氧化硫、2.5萬(wàn)噸氮氧化物的排放，為北京地區(qū)降低PM2.5做出顯著貢獻(xiàn)。從圖1可以看出，近些年，北京市空氣質(zhì)量在不斷提升，空氣污染細(xì)顆粒物指數(shù)在逐年下降。而北京市地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用量也在不斷增長(zhǎng)，并在其中發(fā)揮重要作用。地?zé)崆鍧嵢∨嬲?wù)了生態(tài)文明建設(shè)。

3 地?zé)崮軕?yīng)用的普遍性原則

《地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》提出“堅(jiān)持因地制宜、有序發(fā)展”的原則。其中包含了自然條件和社會(huì)條件兩方面，即要充分掌握區(qū)域資源稟賦條件及特性，結(jié)合地方經(jīng)濟(jì)、技術(shù)發(fā)展成熟度以及用能需求，統(tǒng)籌區(qū)域能源發(fā)展，科學(xué)合理地開(kāi)發(fā)地?zé)崮苜Y源，實(shí)現(xiàn)資源集約節(jié)約利用。避免“一刀切”式的盲目開(kāi)發(fā)，造成資源的浪費(fèi)和環(huán)境的破壞。

因此，為使地?zé)崮茉趨^(qū)域能源應(yīng)用中科學(xué)、合理，我們提出“地?zé)崮軕?yīng)用的普遍性原則”，即在地?zé)崮軕?yīng)用領(lǐng)域具有共識(shí)性的、普通適用的并應(yīng)共同遵守的原則。地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用應(yīng)在此原則指導(dǎo)下進(jìn)行，忌采用盲從、激進(jìn)的方式開(kāi)發(fā)。如不遵守該原則，則可能會(huì)不同程度地造成損失或負(fù)面影響。同時(shí)，地?zé)峁芾硪膊豢梢坏肚?，而?yīng)在科學(xué)合理地論證下，充分發(fā)揮地?zé)崮艿谋Ｕ献饔茫骸耙税l(fā)電則發(fā)電，宜供暖則供暖，宜冷暖則冷暖，宜溫泉?jiǎng)t溫泉”。從產(chǎn)業(yè)鏈及資源的角度來(lái)講，發(fā)展地?zé)崮苄鑸?jiān)持“三個(gè)制宜”——因地制宜、因時(shí)制宜、因事制宜。

3.1 因地制宜

（1）地質(zhì)勘查準(zhǔn)確

不同區(qū)域地質(zhì)條件呈現(xiàn)多樣性，甚至同一區(qū)域地下?tīng)顩r也存在多變復(fù)雜性。因此，地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用對(duì)地質(zhì)勘查工作要求很高，要盡可能提高其準(zhǔn)確性。

例如北京延慶某村委會(huì)地源熱泵項(xiàng)目，擬在625m2范圍內(nèi)布設(shè)25眼100m深地埋管換熱孔。在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，有換熱孔在地下80m處見(jiàn)承壓水，地下水徑流條件很好。通過(guò)熱響應(yīng)測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該類孔夏季工況換熱量達(dá)104W/m，換熱效果明顯優(yōu)于前期未見(jiàn)承壓水的勘查測(cè)試孔。該區(qū)域地下15m即見(jiàn)基巖，因此準(zhǔn)確勘查可有效減少室外建設(shè)成本。

再如干熱型地?zé)豳Y源的應(yīng)用，其地溫梯度是一項(xiàng)重要的參考指標(biāo)。由于巖石的導(dǎo)熱性、地殼運(yùn)動(dòng)和水文地質(zhì)條件不同，各地的地溫梯度有很大差異，華北地區(qū)為2.5℃/100m ～3℃/100m，大慶是4℃/100m～5℃/100m，北京房山是2℃/100m，更有一些結(jié)晶巖區(qū)溫度梯度更?。ū本┦械刭|(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局等，2008;吳愛(ài)民等，2018），這對(duì)于干熱型地?zé)豳Y源應(yīng)用效果也是有很大差異的。

由此可見(jiàn)，地下地質(zhì)條件是十分復(fù)雜的，地?zé)峥辈樽龅绞志_是很困難的，但可以盡可能地提高其準(zhǔn)確性。因此，在區(qū)域經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件成熟情況下，重點(diǎn)發(fā)揮地質(zhì)勘查工作在地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用中的基礎(chǔ)性、先行性作用，加大資金投入，提高覆蓋面及勘查數(shù)據(jù)精度，支撐地?zé)峥茖W(xué)規(guī)劃，有效引導(dǎo)市場(chǎng)，降低風(fēng)險(xiǎn)。

（2）區(qū)域資源優(yōu)化利用

多能互補(bǔ)的復(fù)合式應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)“因地制宜”的一種有效手段。未來(lái)區(qū)域能源的發(fā)展已不是單一能源品種就可以滿足的，而是多種能源互相補(bǔ)充、相互融合的利用方式。本地能源資源優(yōu)先使用，充分發(fā)揮區(qū)域資源稟賦條件優(yōu)勢(shì)。筆者也曾就如何實(shí)現(xiàn)地?zé)崮軇?chuàng)新模式而提出過(guò)“四個(gè)結(jié)合”，既能夠擴(kuò)展供能的量和面積，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性也得到了提升（李寧波等，2017）。例如，北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)地源熱泵項(xiàng)目，淺層地?zé)崮芴峁┝?0%的基礎(chǔ)負(fù)荷，利用燃?xì)夂屠鋮s塔調(diào)峰以及建設(shè)蓄能設(shè)施，實(shí)現(xiàn)257萬(wàn)m2建筑的供暖和制冷，區(qū)域可再生能源利用率達(dá)10%。目前系統(tǒng)運(yùn)行良好。

3.2 因時(shí)制宜

解放初期，人民溫飽尚未解決，集中供暖普及存在困難。改革開(kāi)放初期，在寒區(qū)能夠滿足小范圍的供暖。在當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r下，過(guò)高的環(huán)保要求是不現(xiàn)實(shí)的。隨著國(guó)力的上升、國(guó)民財(cái)富的增加、技術(shù)條件的進(jìn)步，使國(guó)家有能力在環(huán)保和生態(tài)文明建設(shè)上下大力氣、辦大事，為世界做示范。

地?zé)岬陌l(fā)展隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展水平的提升而提高。經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)決定著上層建筑，也決定著人民對(duì)美好生活品質(zhì)的需求程度。社會(huì)不同發(fā)展時(shí)期的發(fā)展重點(diǎn)和工作重心會(huì)有變化。當(dāng)前，我國(guó)成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體、國(guó)家能源戰(zhàn)略調(diào)整、首輪全國(guó)地?zé)岬刭|(zhì)調(diào)查成果形成、地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用技術(shù)進(jìn)步及社會(huì)認(rèn)可等因素，共同促進(jìn)我國(guó)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大。從圖2對(duì)比可以看出，北京市地源熱泵項(xiàng)目隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展而增長(zhǎng)。未來(lái)，在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件適宜時(shí)期，可以著力擴(kuò)大干熱巖、中低溫發(fā)電等技術(shù)推廣。

3.3 因事制宜

（1）用途不同

我國(guó)絕大多數(shù)地?zé)豳Y源屬于中低溫地?zé)豳Y源，以直接利用為主，用途包括建筑供暖/制冷、農(nóng)業(yè)種養(yǎng)殖、溫泉旅游養(yǎng)生等。不同的用途對(duì)地?zé)崂玫囊笠膊煌Ｒ虼?，還要“因事而異”，除了地?zé)崴Y源的物理因素，水溫、水量等，還要考慮化學(xué)成分是否適宜，結(jié)垢、微量元素指標(biāo)等。要以地?zé)豳Y源條件為基礎(chǔ)，選擇科學(xué)合理的應(yīng)用方式，實(shí)現(xiàn)多種功能。

而一些品質(zhì)優(yōu)良的地?zé)崴Y源溫度較高，采用梯級(jí)利用的方式可以同時(shí)滿足發(fā)電、供熱（冷）等多種用途。一方面，提高了地?zé)豳Y源的利用率，單位水量供能量增大，系統(tǒng)效率提升;另一方面，使地?zé)崴猛靖訌V泛，多種溫度需求可以同時(shí)滿足。因此，地?zé)崽菁?jí)利用是要大力推廣的一種好方式。

（2）技術(shù)不同

在區(qū)域資源、經(jīng)濟(jì)條件和用能需求均滿足的前提下，從技術(shù)層面來(lái)講，地?zé)衢_(kāi)采過(guò)程中需考慮地上、地下兩方面問(wèn)題：

第一，地下水、熱的動(dòng)態(tài)平衡最重要。對(duì)于不抽取地下水的地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)，如地埋管地源熱泵系統(tǒng)、中深層套管換熱等，需要考慮地下熱平衡問(wèn)題，即全年運(yùn)行以及運(yùn)行季中地下凈取熱量和自然補(bǔ)給熱之間的關(guān)系，地層溫變應(yīng)控制在合理的范圍內(nèi)，避免系統(tǒng)能效下降嚴(yán)重;同時(shí)，地下水流動(dòng)對(duì)地埋管換熱影響問(wèn)題也需考慮。對(duì)于抽取地下水的地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)除了熱量補(bǔ)給問(wèn)題，還需考慮水量補(bǔ)給問(wèn)題，回灌補(bǔ)給和自然補(bǔ)給能否滿足開(kāi)采需要;控制水位下降速率，才能確保持續(xù)開(kāi)采。以上兩種開(kāi)采方式還應(yīng)在開(kāi)采區(qū)域面積和換熱影響半徑基礎(chǔ)上，考慮換熱孔的地下空間布局問(wèn)題。

第二，關(guān)于地上設(shè)備選配問(wèn)題。“馬”與“車”要匹配，在機(jī)組供能量、水泵揚(yáng)程、管路流量、換熱器換熱量等滿足前提下的最集約、節(jié)約配置才是設(shè)備選配的最佳方案。系統(tǒng)初投資降低，運(yùn)行能效提升。例如，業(yè)內(nèi)提出的熱泵“小流量大溫差”供能方式，可以節(jié)約初投資，但關(guān)于能效問(wèn)題，在供、取兩端是否都適宜，也因不同項(xiàng)目而異。

3.4 科學(xué)管控提供保障

科學(xué)的管控手段才是地?zé)岙a(chǎn)業(yè)續(xù)航的有效保障。技術(shù)支撐管理進(jìn)步，管理促進(jìn)技術(shù)發(fā)展，才是良好的互動(dòng)關(guān)系。具體要做好3個(gè)方面的工作：

第一，做好智能控制。優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行，運(yùn)行工況與末端需求、熱源側(cè)熱交換相匹配，降低運(yùn)行成本及能耗，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)智能管理。

第二，做好監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。完善地上運(yùn)行和地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)，能夠在運(yùn)行過(guò)程中隨時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。以長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為支撐，為科學(xué)管理提供服務(wù)。

第三，做好政府管理。明確地?zé)豳Y源的歸口管理部門，做到管理統(tǒng)一化;政策、規(guī)劃出臺(tái)以數(shù)據(jù)為支撐，做到?jīng)Q策科學(xué)化;行政審批減少環(huán)節(jié)，做到項(xiàng)目落地便捷化。

4 結(jié)論

（1）通過(guò)實(shí)踐證明，地?zé)崮艿碾姟?、冷等多種供能形式，是可以作為區(qū)域能源的主力的，或某一方面的主力;同時(shí)，也可以作為其他能源形式（如分布式能源系統(tǒng)）的有效補(bǔ)充。

（2）發(fā)展區(qū)域能源的“初心”是提升用能的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，應(yīng)充分利用區(qū)域可再生能源稟賦條件，與區(qū)域地?zé)崮苡袡C(jī)結(jié)合，統(tǒng)籌能源規(guī)劃與利用，提高可再生能源的利用率。

（3）我國(guó)地?zé)衢_(kāi)發(fā)利用規(guī)模居世界領(lǐng)先，但技術(shù)和管理上還存在一定差距。作為區(qū)域能源利用的地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)需遵循普遍性原則，扎實(shí)做好基礎(chǔ)性工作，科學(xué)合理利用地?zé)豳Y源。

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