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全国地热资源潜力评价取得重大突破——地质调查计划项目“全国地热资源调查评价”成果展示

2013-06-24

我国是世界上利用地热资源较早的国家之一,开发利用地热历史悠久,国土资源部门自上世纪50年代起,就开展了全国温泉、重点地区的地热勘查。尽管我国地热资源的开发与利用已经走到了世界前列,但目前仍存在一些亟待解决的问题,比如全国地热资源基数仍然不清,特别是大型含油气沉积盆地中的地热资源量尚未得到进一步评价。地质调查计划项目“全国地热资源调查评价”旨在开展我国主要地热资源以及重点城市浅层地温能调查,查明我国浅层地温能资源和地热资源储存规律、开发利用现状,评估地热资源潜力,完成地热资源评价与区划,建立地热资源数据库管理及应用系统,形成完善的地热资源开发利用支撑体系。

一、主要创新成果

1.提出了新的地热资源分类方案

在原来地热资源分类的基础上,充分考虑浅层地温能的特点与意义,根据地热能利用的模式不同,将地热资源划分为浅层地温能资源、水热型地热资源和干热岩资源,理顺了地热资源分类含糊的问题,避免了诸多不明确的叫法。

2.创造性提出了新的浅层地温能资源评价理念

浅层地温能是由深部热能向上传导和太阳幅射共同作用的结果,浅层地温能的开发利用是一个地下能量交换的过程,其所能开发利用的能量不仅与地下介质类型、介质温度有关,而且还与介质能量交换能力(交换速度与容量)、外界气候条件等有关。因此,浅层地热资源评价应侧重两个基本内容,第一,地下含水层空间分布与地下水资源调蓄能力评价;第二,地下一定深度范围内环境许可条件下,可参与循环的热量。项目创造性地提出“地下热调蓄能力评价”的基本理念,使评价结果更符合实际,更实用。

3.评估了我国水热型地热资源潜力

我国主要平原(盆地)沉积盆地地热资源储量为2.5×1022焦耳,折合标准煤8531.9亿吨,可开采资源量为7.5×1021焦耳,折合标准煤2559.6亿吨;每年可开采的资源量为1.8×1019焦耳,相当于6.2亿吨标准煤,每年可减少CO2排放16.2亿吨。

我国温泉区放热量共计1.32×1017焦耳,折合标准煤452万吨。取可采系数5.0,则我国隆起山地地热可采资源为6.6×1017焦耳/年,折合标准煤2259.1万吨,每年减少CO2排放5919万吨。

4.评估了我国干热岩资源潜力

研究了我国地壳热结构、大地热流分布、不同深度岩石放射性生热特性,评估了我国大陆干热岩资源潜力。结果表明,我国大陆310公里深处干热岩资源总计为2.5×1025J,相当于860万亿吨标准煤,其中,地表以下3.57.5公里之间,温度介于150250的干热岩储量约为6.3×1024焦耳,即使仅仅其2%的储量得到开发,也将获得1.26×1023焦耳的热能,相当于2010年我国能源消费总量的1320倍。

5.系统评价了我国主要城市浅层地温能资源及开发利用潜力

我国31个省会城市浅层地温能热容量为5.41×1016千焦/℃。地下水热泵系统夏季换热功率为2.14×108千瓦,冬季换热功率为1.1×108千瓦;地埋管热泵系统夏季换热功率为5.61×108千瓦,冬季换热功率为3.71×108千瓦。若夏季按4个月计算,则每年地源热泵系统夏季换热量为2.23×1012千瓦时,折合标准煤约2.74亿吨;若冬季按4个月计算,则每年地源热泵系统冬季换热量为1.38×1012千瓦时,折合标准煤约1.70亿吨。每年地源热泵系统总换热量为3.61×1012千瓦时,折合标准煤约4.44亿吨。浅层地温能的开发利用需要消耗一定量的电能,根据文献,浅层地温能开发利用能耗比取30%,则每年可节能2.53×1012千瓦时,折合标准煤3.11亿吨,可减少二氧化碳排放8.18亿吨。

6.完成我国浅层地温能利用适宜性评价

在系统研究我国区域水文地质、工程地质特征的基础上,考虑气候特征和经济技术条件,通过运用层次分析法,讨论了影响我国地下水源热泵建设的因素,建立了相应的评价指标体系,并运用Arcgis的空间分析功能,划分出我国适宜、较适宜、勉强适宜、不适宜建立地下水源热泵的区域,为我国制定浅层地温能开发利用规划奠定了基础。

二、应用情况

主要城市浅层地温能调查评价工作有力推动了我国浅层地温资源的开发利用。据统计,截至20126月底,全国利用浅层地温能的建筑物面积已达2.4亿平方米,是2010年以前累计面积的两倍。石家庄水文地质环境地质研究所创新基地科研楼、上海世博轴等30多个浅层地温能利用示范工程稳步推进,推广了不同气候和地质条件下浅层地温能开发利用技术。

在沈阳、呼和浩特、杭州等10个城市建立了浅层地温能利用地质环境动态监测网;在浅层地温能资源潜力评价的基础上,结合城市建设规划,制定了北京、天津、沈阳等10个城市的浅层地温能开发利用规划;制定了省会级以上城市浅层地温能利用工程场地地质勘查规程,规范了勘查市场。

三、社会经济效益

通过浅层地温能调查评价的实施,提出了大量有关调查评价的新理念,国家有关部门已经立项修订浅层地热能调查评价规程等相关标准。浅层地温能利用规模得到迅速发展,2012年新上应用热泵技术的建筑空调面积是以往的总和。