地?zé)崮芫C合利用及案例分析2017.9.22

地?zé)崮芫C合利用及案例分析

秦皇島2017.12.282021/5/91地?zé)崮艿木C合利用一、地?zé)崮艿亩x及分類二、地?zé)崮芾玫恼呃萌?、地?zé)崮艿陌l(fā)展現(xiàn)狀四、地?zé)崮芾玫陌l(fā)展目標(biāo)五、地?zé)崮芾玫闹匾蝿?wù)六、地?zé)崮芡顿Y估算及社會(huì)環(huán)境影響分析2021/5/92一、地?zé)崮艿亩x及分類地?zé)崮苜Y源是指能夠經(jīng)濟(jì)地被人類所利用的地球內(nèi)部的地?zé)崮?、地?zé)崃黧w及其有用組分，是一種可再生的能源，具有清潔、環(huán)保、利用系數(shù)高等特點(diǎn)。目前可以用的地?zé)崮苤饕ǎ和ㄟ^熱泵技術(shù)開采利用的淺層地?zé)崮埽?-200米）通過天然通道或人工鉆井直接開采利用的水熱型地?zé)崮埽?00-4000米）干熱巖體中的地?zé)崮堋?021/5/93二、地?zé)崮芾谜呃梦覈?guó)從20世紀(jì)70年代開始地?zé)崞詹椤⒖碧胶屠?，建設(shè)了廣東豐順等7個(gè)中低溫地?zé)崮茈娬荆?977年在西藏建設(shè)了羊八井地?zé)犭娬?。上世紀(jì)90年代以來，北京、天津、保定、咸陽、沈陽等城市開展中低溫地?zé)豳Y源供暖、旅游療養(yǎng)、種植養(yǎng)殖等直接利用工作。本世紀(jì)初以來，熱泵供暖（制冷）等淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用逐步加快發(fā)展。據(jù)國(guó)土資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2015年調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果，全國(guó)336個(gè)地級(jí)以上城市淺層地?zé)崮苣昕砷_采資源量折合7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；全國(guó)水熱型地?zé)豳Y源量折合1.25萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，標(biāo)準(zhǔn)煤，年可開采資源量折合19億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；埋深在3000-10000米的干熱巖資源量折合856萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，按照2%的開采率，年可開采量為17.12萬億噸。國(guó)家能源局發(fā)布的《2017年能源工作指導(dǎo)意見》中指出“全國(guó)能源生產(chǎn)總量36.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤左右。煤炭產(chǎn)量36.5億噸左右，原油產(chǎn)量2.0億噸左右，天然氣產(chǎn)量1700億立方米左右（含頁巖氣產(chǎn)量100億立方米左右）?！?021/5/94由此可見，地?zé)崮艿拈_發(fā)利用可以直接加速清潔能源應(yīng)用的進(jìn)程，并且隨著技術(shù)的深入，完全可以實(shí)現(xiàn)化石能源的替代任務(wù)。三、地?zé)崮芾冒l(fā)展現(xiàn)狀目前，淺層和水熱型地?zé)崮芄┡ㄖ评洌┘夹g(shù)已基本成熟。淺層地?zé)崮軕?yīng)用主要使用熱泵技術(shù)，2004年后年增長(zhǎng)率超過30%，應(yīng)用范圍擴(kuò)展至全國(guó)，其中80%集中在華北和東北南部，包括北京、天津、河北、遼寧、河南、山東等地區(qū)。2015年底全國(guó)淺層地?zé)崮芄┡ㄖ评洌┟娣e達(dá)到3.92億平方米，全國(guó)水熱型地?zé)崮芄┡娣e達(dá)到1.02億平方米。地?zé)崮苣昀昧考s2000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。2021/5/95四、地?zé)崮芾冒l(fā)展目標(biāo)：在“十三五”時(shí)期，新增地?zé)崮芄┡ㄖ评洌┟娣e11億平方米，其中：新增淺層地?zé)崮芄┡ㄖ评洌┟娣e7億平方米；新增水熱型地?zé)峁┡娣e4億平方米。新增地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量500MW。到2020年，地?zé)峁┡ㄖ评洌┟娣e累計(jì)達(dá)到16億平方米，地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量約530MW。2020年地?zé)崮苣昀昧?000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，地?zé)崮芄┡昀昧?000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。京津冀地區(qū)地?zé)崮苣昀昧窟_(dá)到約2000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2015年底，河北縣城及以上城市人口總數(shù)為2825萬人，總用熱面積10.68億平方米。2020年，全省總?cè)丝趯⑦_(dá)到7900萬人左右，其中縣級(jí)及以上城市人口約3500萬人，總用熱面積將達(dá)到13.46億平方米（預(yù)測(cè)值）左右。凈增加的供熱面積2.78億平方米。2021/5/96河北省城鎮(zhèn)供熱十三五規(guī)劃熱源規(guī)劃方案能源利用方式目錄1、煤炭利用2、天然氣利用3、工業(yè)余熱4、地?zé)崮?、熱泵技術(shù)6、電能綜合利用7、采用風(fēng)電、光熱、光伏等可再生能源技術(shù)8、其他清潔能源利用方式前三種形式為傳統(tǒng)能源利用形式，這里重點(diǎn)是地?zé)崮芎蜔岜眉夹g(shù)，并且在河北省的能源消費(fèi)形式中所占比重越來越大。2021/5/974、地?zé)崮艿責(zé)崮苁且环N綠色低碳、可再生的能源，應(yīng)按照資源分布，提倡科學(xué)、規(guī)范、可持續(xù)和梯級(jí)利用。我省主要利用淺層地溫能、水熱型地?zé)崮?中深層地?zé)崮?兩種資源類型。淺層地?zé)崮苤饕捎玫卦礋岜眉夹g(shù)加以利用采集；水熱型地?zé)崮軣衢_發(fā)利用方式主要采用間接供暖，通過熱交換器將地?zé)崴疅崃哭D(zhuǎn)換給供暖系統(tǒng)進(jìn)行供暖。5、熱泵技術(shù)按熱源（能源）方式不同分為：淺層地源（埋管）、空氣源、污水源、海（湖）水源、地下水水源和復(fù)合熱泵等。其能源利用率高，分布廣泛，使用靈活，是今后提倡的主要利用方式之一。2021/5/986、電能綜合利用電能屬于一次能源轉(zhuǎn)化的高品質(zhì)能源，我國(guó)電能主要是由燃煤火力發(fā)電廠生產(chǎn)的，能源利用效率在40%左右，提倡電驅(qū)動(dòng)的地源、空氣源及水源熱泵等電能利用形式。適用于集中供熱管網(wǎng)覆蓋不到的區(qū)域及農(nóng)村社區(qū)。其他利用方式有電熱膜輻射采暖和電蓄熱鍋爐等。7、采用風(fēng)電、光熱、光伏等可再生能源技術(shù)充分利用張家口、承德以及秦皇島、唐山、滄州沿海地區(qū)風(fēng)能資源，采用風(fēng)力發(fā)電，結(jié)合當(dāng)?shù)胤骞入妰r(jià)，采用儲(chǔ)熱式電鍋爐等進(jìn)行供熱。8、其他清潔能源利用方式在集中供熱管網(wǎng)覆蓋不到的區(qū)域及農(nóng)村社區(qū)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，因地制宜發(fā)展太陽能與空氣源（地源）熱泵聯(lián)合方式、太陽能與電輔助加熱方式、太陽能與燃?xì)廨o助加熱方式及生物質(zhì)能（秸稈氣化、沼氣）等供熱方式。2021/5/99五、地?zé)崮芾弥匾蝿?wù)：（一）組織開展地?zé)豳Y源潛力勘查與選區(qū)評(píng)價(jià)（二）積極推進(jìn)水熱型地?zé)峁┡ㄈ┐罅ν茝V淺層地?zé)崮芾茫ㄋ模┑責(zé)岚l(fā)電工程（五）加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)（六）加強(qiáng)信息監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)體系建設(shè)（七）加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)服務(wù)體系建設(shè)尤其是第三條，在“十三五”時(shí)期，要按照“因地制宜，集約開發(fā)，加強(qiáng)監(jiān)管，注重環(huán)保”的方式開發(fā)利用淺層地?zé)崮?。通過技術(shù)進(jìn)步、規(guī)范管理解決目前淺層地?zé)崮荛_發(fā)中出現(xiàn)的問題，并加強(qiáng)我國(guó)南方供暖制冷需求強(qiáng)烈地區(qū)的淺層地?zé)崮荛_發(fā)利用。在重視傳統(tǒng)城市區(qū)域淺層地?zé)崮芾玫耐瑫r(shí)，要重視新型城鎮(zhèn)地區(qū)市場(chǎng)對(duì)淺層地?zé)崮芄┡ㄖ评洌┑男枨蟆?021/5/910河北省城鎮(zhèn)供熱十三五規(guī)劃重點(diǎn)任務(wù)中供熱熱源建設(shè)要求中第5條

、科學(xué)合理利用地?zé)崮苜Y源各地根據(jù)資源條件，科學(xué)合理制定地?zé)崮芄岚l(fā)展規(guī)劃，提高地?zé)崮芴娲茉丛诠嶂械谋壤?，力?zhēng)到2020年，地?zé)峁崮芰塾?jì)達(dá)到1.3億平方米（支撐性數(shù)據(jù)），替代標(biāo)煤337萬噸，減排二氧化碳800萬噸。石家莊、保定、邯鄲、邢臺(tái)等平原地區(qū)重點(diǎn)推進(jìn)淺層地?zé)崮芗泄┡评漤?xiàng)目開發(fā)建設(shè)；保定、石家莊、廊坊、張家口和滄州等地區(qū)市重點(diǎn)推進(jìn)中深層地?zé)崮芄┡拈_發(fā)利用，結(jié)合熱泵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中深層地?zé)崮芴菁?jí)利用；同時(shí)各地做好尾水回灌工作，實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)良性循環(huán)。第6條

、積極推廣電能、生物質(zhì)能等清潔能源的供熱利用在集中供熱覆蓋不到的區(qū)域，充分利用低品質(zhì)的資源，大力發(fā)展電能驅(qū)動(dòng)的污水源、空氣源及地源熱泵，蓄熱式電鍋爐等供熱方式。有資源條件的地區(qū)發(fā)展區(qū)域性的生物質(zhì)發(fā)電供熱。2021/5/911六、地?zé)崮芾猛顿Y估算和環(huán)境社會(huì)影響分析（一）投資規(guī)模估算初步估算，“十三五”期間，淺層地?zé)崮芄┡ㄖ评洌┛衫瓌?dòng)投資約1400億元，水熱型地?zé)崮芄┡衫瓌?dòng)投資約800億元，地?zé)岚l(fā)電可拉動(dòng)投資約400億元，合計(jì)約為2600億元。此外，地?zé)崮荛_發(fā)利用還可帶動(dòng)地?zé)豳Y源勘查評(píng)價(jià)、鉆井、熱泵、換熱等一系列關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2021/5/912（二）環(huán)境社會(huì)效益分析地?zé)豳Y源具有綠色環(huán)保、污染小的特點(diǎn)，其開發(fā)利用不排放污染物和溫室氣體，可顯著減少化石燃料消耗和化石燃料開采過程中的生態(tài)破壞，對(duì)自然環(huán)境條件改善和生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有顯著效果。2020年地?zé)崮苣昀每偭肯喈?dāng)于替代化石能源7000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相應(yīng)減排二氧化碳1.7億噸，節(jié)能減排效果顯著。地?zé)崮荛_發(fā)利用可為經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型和新型城鎮(zhèn)化建設(shè)增加新的有生力量，同時(shí)也可推動(dòng)地質(zhì)勘查、建筑、水利、環(huán)境、公共設(shè)施管理等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，在增加就業(yè)、惠及民生方面也具有顯著的社會(huì)效益。2021/5/913淺層地?zé)崮芄┡瘜?shí)施案例1.項(xiàng)目概況本項(xiàng)目名稱為遵化市龍華名苑小區(qū)水源熱泵項(xiàng)目，由遵化市北二環(huán)路、海泉路、燕山東街及鳳凰路所包圍區(qū)域組成，總建筑面積為52萬平方米，建筑類型包括住宅、商業(yè)以及幼兒園等。工程自2009年7月開工建設(shè)，截止止2014年10月全部建成投運(yùn)。小區(qū)整體規(guī)劃為4個(gè)水源熱泵機(jī)房，選用LSFBLGR1750D型海爾水源熱泵設(shè)備16臺(tái)，LSFBLGR900S型海爾水源熱泵設(shè)備3臺(tái)。機(jī)組制熱期為每年的11月15日至次年3月15日，共計(jì)121天。本項(xiàng)目抽水井嚴(yán)格按照成井工藝要求施工，回灌采用4個(gè)獨(dú)立回灌池集中回灌。通過連續(xù)7個(gè)采暖期的運(yùn)行，每個(gè)采暖期實(shí)際供熱消耗電量為23KWH/平方米，節(jié)能效益顯著。2021/5/914淺層地?zé)崮芄┡瘜?shí)施案例2.直接經(jīng)濟(jì)效益1）利用水源熱泵系統(tǒng)產(chǎn)生的社會(huì)生態(tài)效益總產(chǎn)熱負(fù)荷：該52萬平方米水源熱泵供熱項(xiàng)目經(jīng)過實(shí)際熱計(jì)量裝置的多年連續(xù)反復(fù)測(cè)量，綜合能效比高達(dá)3.28，則該項(xiàng)目冬季采暖總產(chǎn)熱負(fù)荷Q熱：Q熱=23Kwh×3.28×520000=39228800Kw.h。年耗電量（Kw.h）：根據(jù)水源熱泵系統(tǒng)供暖工況下的能效比（COP=4.5）及全年負(fù)荷估算結(jié)果計(jì)算全年熱泵系統(tǒng)的能耗，具體計(jì)算公式如下：E=Q÷COP=39228800KW.h÷4.5=8717511Kw.h年能耗量（Kw.h）:電與標(biāo)準(zhǔn)煤的等價(jià)值折算系數(shù)為每1度電為0.404千克標(biāo)準(zhǔn)煤（即電力折標(biāo)準(zhǔn)煤的等價(jià)值），即1000千克標(biāo)準(zhǔn)煤=2475.2度電。因此，折算每年水源熱泵系統(tǒng)耗煤量G為：G=E÷2475.2=8717511÷2475.2=3521.9噸。2021/5/915淺層地?zé)崮芄┡瘜?shí)施案例等能耗情況下燃煤鍋爐耗煤量：若采用燃煤鍋爐滿足該小區(qū)供暖期供熱負(fù)荷,燃煤鍋爐的效率取65%,可按下式計(jì)算:G=3.6×Q熱/（HC×ηg）=3.6×39228800KW.h÷（29307×65%）=7413.5噸式中：ηg——燃煤鍋爐效率，取65%HC——標(biāo)準(zhǔn)煤熱值（按7千卡計(jì)），取29307KJ/kg節(jié)能效益：采用水源熱泵系統(tǒng)相比燃煤鍋爐每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤G節(jié)煤=G鍋爐－G熱泵=7413.5－3521.9=3891.6噸，7千卡標(biāo)準(zhǔn)煤市場(chǎng)價(jià)格按800元/噸計(jì)算，每年可節(jié)約動(dòng)力費(fèi)用311.3萬元。因此，本項(xiàng)目采用水源熱泵系統(tǒng)為用戶冬季供暖與鍋爐相比具有顯著的節(jié)能效益。2021/5/916淺層地?zé)崮芄┡瘜?shí)施案例特別是每燃燒1000千克標(biāo)準(zhǔn)煤，同時(shí)產(chǎn)生污染排放673.3千克碳粉塵、2467.8千克二氧化碳（CO2）、74.3千克二氧化硫（SO2）、37.1千克氮氧化物（NOx）。本項(xiàng)目將產(chǎn)生顯著的環(huán)境效益，每年可減排CO2、SO2、碳粉塵及NOX等的量如下表所示：2021/5/917淺層地?zé)崮芄┡瘜?shí)施案例2）回灌池技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益節(jié)約鑿井成本：按照遵化市三間房及龍華名苑小區(qū)所在水源地為中粗砂及細(xì)砂含水層組的水文地質(zhì)情況，抽水井與回灌井比例最低應(yīng)為1:1.5，根據(jù)抽水試驗(yàn)可知，該區(qū)域平均單井涌水量57m3/h，按照每1萬平米60m3/h的用水量計(jì)算，共需要水源井55眼，按照比例需求應(yīng)設(shè)計(jì)回灌井?dāng)?shù)量最少為86眼，單眼井的成井、配套以及鋪設(shè)管網(wǎng)成本約為8萬元，按照原回灌井回灌的技術(shù)方案，回灌部分的最少直接投入約為：86眼×8萬元/眼=688萬元。由于回灌池位置集中，便利施工，單個(gè)回灌池的綜合成本約為40萬元左右，上述項(xiàng)目中4個(gè)回灌池的總投入為160萬元左右，較回灌井技術(shù)減少投入為：688萬元－160萬元＝528萬元，減少投資比例為：528萬元÷688萬元＝76.74%。2021/5/918淺層地?zé)崮芄┡瘜?shí)施案例節(jié)水效益：根據(jù)我市水源熱泵項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行效果和監(jiān)測(cè)結(jié)果，回灌井自流回灌效率基本維持在60～75%之間，按多年平均回灌率70%計(jì)，約浪費(fèi)30%的地下水資源。回灌池經(jīng)過多年的運(yùn)行，回灌率均達(dá)99%以上，可節(jié)約近29%的水資源量，按遵化采暖期120天，日運(yùn)行16小時(shí)，每萬平米需水60立方米計(jì)算，可節(jié)約水資源量：120×16×60×40×29%/10000=133.62萬m3，根據(jù)現(xiàn)行水資源費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)，水源熱泵外排水資源費(fèi)為1.40元/m3，年均節(jié)水效益達(dá)187.08萬元。3）綜合效益指標(biāo)經(jīng)濟(jì)效益：回灌技術(shù)在水源熱泵系統(tǒng)中的應(yīng)用可以較大程度的節(jié)約運(yùn)行成本，可節(jié)約回灌井建設(shè)成本528萬元，分?jǐn)傂б鏋?0.15元/m2，年均節(jié)水效益達(dá)187.08萬元，分?jǐn)傂б?.60元/m2。2021/5/919淺層地?zé)崮芄┡瘜?shí)施案例生態(tài)效益：三間房及龍華名苑小區(qū)采用水源熱泵系統(tǒng)相比燃煤鍋爐年可節(jié)約標(biāo)煤3891.6噸，分?jǐn)偣?jié)約標(biāo)煤74.84噸/萬m2；同時(shí)，污染物排放量減少如下：2620.21噸碳粉塵9603.69噸二氧化碳（CO2）289.15噸二氧化