習近平總書記強調:“要把促進新能源和清潔能源發展放在更加突出的位置,積極有序發展光能源、硅能源、氫能源、可再生能源”“加快發展有規模有效益的風能、太陽能、生物質能、 地熱能、海洋能、氫能等新能源”。為深入踐行習近平生態文明思想,加快建設美麗天津,充分發揮地熱資源在構建天津綠色低碳循環發展經濟體系中的作用,助力碳達峰、碳中和目標實現,推進地熱勘查開發利用示范城市建設,本文結合天津地熱賦存特征和開發利用現狀,提出促進地熱高效開發的對策建議。

一、天津地熱資源發展形勢及需求分析

隨著“雙碳”工作被納入生態文明建設整體布局和經濟社會發展全局,為貫徹落實黨中央、 國務院和習近平總書記重要要求,國家層面密集出臺地熱能發展政策及相關規劃文件,對地熱能開發利用的導向作用越發明顯。國家發展改革委等8部委發布了《關于促進地熱能開發利用的若干意見》,國家發展改革委等9部委發布了《“十四五”可再生能源發展規劃》,特別是 2024年國務院發布《關于加快經濟社會發展全面綠色轉型的意見》,指出因地制宜開發生物質能、地熱能、海洋能等新能源,對地熱資源開發利用提出明確要求。

此后,全國各地相繼出臺相關政策以支撐地熱能發展。天津是全國開發地熱最早、管理最規范、地熱供暖面積最大的城市。早在20世紀80年代,天津就對地熱資源開展了動態監測工作,如今已經建成覆蓋全市700余眼地熱井的全國最大規模地熱資源動態監測系統。天津市2023年政府工作報告指出,聚焦踐行綠水青山就是金山銀山理念,著力推進綠色低碳發展, 新增地熱供熱能力900萬平方米,促進了天津對地熱資源的進一步勘查與開發。特別是2023 年第七屆世界地熱大會在北京圓滿閉幕,對天津地熱發展具有重要指導意義,地熱產業發展正迸發出新的生機和活力。

天津開發利用地熱資源不僅是大勢所趨, 也是天津自身發展的現實需要。

1.是能源結構調整的需要。天津2020年能源消費總量約 8 100萬噸標準煤,其中化石能源占93%(煤炭 48%,石油天然氣45%),非化石能源僅占7%, 能源結構性矛盾比較突出。按照《天津市能源發展“十四五”規劃》和《天津市碳達峰實施方案》,到2025年非化石能源消費比重力爭達到 1 1.7%以上,到2030年非化石能源消耗比重力爭達到16%以上,非化石能源供給總量折合標準煤需達到1300萬噸,能源結構調整壓力巨大。

2.是經濟社會發展的需要。隨著城鎮化水平的不斷提高,城鎮集中供熱面積逐年增加,預測2025年將達到6.64億平方米,2035年將達到 9.8億平方米。當前,天津的供熱熱源仍以燃氣為主,供熱成本高,需要市、區兩級財政補貼,與之相比,地熱采暖具有價格優勢,可為市、區財政減輕經濟負擔。

3.是實現“雙碳”目標的需要。實現“雙碳”目標是一項系統工程,主要途徑除了常規的提升生態系統碳匯、節能降耗減碳外,最徹底、最有效的措施就是調整能源結構,加大對非化石能源的開發與利用,以實現源頭減碳、結構減排。而大力開發利用地熱資源, 是源頭減碳、結構減排的重要舉措,是天津優化能源結構的重要途徑。

二、天津地熱資源條件及開發潛力

1.地熱賦存特征。天津市寧河區、寶坻區斷裂帶以南9000多平方千米范圍內普遍分布有地熱資源,熱儲類型齊全,分布范圍與城市發展區高度疊合,利于開發;主要熱儲層厚度巨大,孔(裂)隙發育均勻,資源保障程度高;地熱井出水溫度和出水量穩定,回灌能力強,能夠做到可持續開發利用。可以說,大自然賦予天津的獨特地熱資源條件為世界大型城市所罕見。

2.地熱資源優勢。地熱是重要的非碳基可再生能源,具有本土資源、穩定可靠、綠色低碳等優勢,可為保障能源安全與綠色低碳發展提供重要的資源保障。供暖是天津利用地熱資源的最主要方式,利用系數可達90%以上,在清潔供暖和大氣污染防治工作中發揮了重要作用。 開發地熱資源可產生顯著的經濟效益,出讓礦業權和增加礦產資源稅有利于增加財政收入, 替代燃氣擴大地熱供熱范圍可減少巨額供熱財政補貼。

3.地熱資源開發利用現狀。天津地熱資源勘查開發歷史悠久,現已形成以供熱為主的穩定產業。2023年水熱型地熱流體開采量為 4440萬立方米,回灌量為4229萬立方米,總體回灌率為95.23%,開發利用水平居于全國前列。全市水熱型地熱供熱面積達423 1萬平方米,加上淺層地熱能開發和中深孔換熱新技術應用,全市地熱供熱總面積達到5632萬平方米,約占全市集中供暖面積的10%,開創了城市地熱供熱總面積位居全國前列的新局面。

4.地熱資源供熱潛力分析。天津平原區 4000米以淺,回灌條件下地熱流體可開采量為 4.96億立方米/年,其中在主要開采層地熱流體可開采量為1.64億立方米/年,折合標準煤 120.13萬噸,可減少二氧化碳排放量477.73萬噸、其他有害氣體和粉塵煤渣排放量26.23萬噸,供熱能力約為4300兆瓦,能夠實現供熱面積1.25億平方米。全市所有熱儲地熱資源,其熱能折合標準煤272萬噸,能完成非化石能源減碳量的20%指標,按現有建筑負荷指標計算供熱能力為3.5億平方米。隨著綠色、節能建筑快速發展,未來利用地熱供熱面積能夠達到全市集中供熱面積的36%左右(2035年全市供熱面積按9.8億平方米計算)。天津淺層地熱能潛力為冬季可供暖面積13.4億平方米、夏季可制冷面積12.6億平方米。每平方千米內的換熱孔可解決1 1—12萬平方米建筑物的供暖制冷問題,可廣泛應用于美麗鄉村、城市公共建筑、高檔住宅、產業園區等。

三、促進天津地熱資源高效開發的對策建議

1.加強地熱勘查,增加資源儲量。

一是開展未勘查區域和深部地熱勘查評價。《天津市碳達峰實施方案》明確提出大力發展新能源,天津能源主管部門正在組織開展新一輪戰略性地熱找礦行動。建議圍繞寶坻區京津新城、寧河區西南部、環城四區等具有良好地熱資源條件和急需地區開展“深勘細查”“攻盲探邊”的公益性調查評價,預計可新增地熱資源可采量2000萬立方米/年,進一步提升地熱資源的保障程度。 可選擇在團泊東區或東麗湖高凸起區約500平方千米范圍內,開展4000至6000米深部基巖熱儲勘查,預計可新增300眼供熱能力為7—8兆瓦的地熱井,從而引領全國深部地熱資源勘查開發。

二是穩步推進重點地區的淺層地熱能勘查評價。開展對“津城”“濱城”重點地區、天津規劃重點工程的淺層地熱能資源勘查評價,查明淺層地熱能資源條件,保障能源供給,并開展區內土壤源、湖水源及污水源等多種類型能源可利用性調查評價,為多能源綜合利用提供基礎。

三是積極引導中深層換熱型勘查評價。優先在冀中坳陷、黃驊坳陷開展不同深度孔隙型地層換熱試驗,分析換熱能力;嘗試性地在滄縣隆起區開展基巖型地層換熱試驗,分析換熱能力;重點開展東營組地層的換熱試驗,明確單孔換熱量和地溫恢復能力。通過試驗、監測和室內分析,有利于科學評價中深層換熱效果,為開發利用中深層換熱提供技術支撐。

2.提升地熱利用技術,開展規模化開發。

一是重點發展水熱型地熱供暖。通過地熱規模化集群化利用示范,充分發揮市場資源配置作用,引導有實力的企業統一開發管理,提升地熱利用效率水平,增加熱源穩定性,保障供暖穩定可靠;進一步推進“地熱+”多能協同,梯級利用, 實現資源利用的最大化,提高地熱利用率。探索已有或新批礦權并入供熱管網,減少煤炭消耗,降低單位面積碳排放量,以充分利用現有地熱資源,擴大供熱面積,優化天津供熱能源結構,逐步增加綠色供熱比重。

二是支持推廣淺層地熱能供暖(制冷)。天津應結合城市發展規劃,做好淺層地熱能發展規劃,促進其開發利用。建議在重點項目、重要工程、產業園區等設定清潔能源利用指標,助力實現能源轉型目標; 對于零散分布的小型項目,可優先考慮利用淺層地熱能+光能、空氣能、電蓄熱等靈活簡便、經濟性好的分布式能源站。

三是推動換熱型地熱能利用技術發展。目前,換熱型地熱能利用屬于起步階段,存在著單井換熱能力低、投資回收期長等發展瓶頸。應建立激勵機制,推動換熱型地熱能開發利用技術創新和規范應用,與水熱型地熱能、淺層地熱能相互補充、協調發展, 開創地熱多層立體開發新局面。

3.建立健全地熱“全產業鏈”。

天津地熱資源經過幾十年的發展,形成了以供熱為主的地熱產業模式,為滿足城市高質量發展對能源的需求,實現有規模有效益的開發利用,需進一步對天津地熱產業鏈進行強鏈補鏈。應強化地熱勘查開發利用監測保護全產業鏈建設,保障基本的供熱需求;建設地熱勘查、地熱開發利用動態模擬、地熱監測和地熱發電等地熱裝備“全鏈條”制造基地,帶動天津地熱開發利用規模,服務經濟社會發展。推進以溫泉旅游度假康養為代表的地熱資源產業發展,帶動旅游經濟發展; 將“溫泉之都、溫泉之城、溫泉之鄉”建成富有文化特色、藝術特色、濃厚學術氛圍,行業交流廣泛的地熱產業集中區、地熱科普宣傳基地,推動構建地熱文化產業。

4.創建全國地熱開發利用示范城市。圍繞天津創建全國地熱開發利用示范城市的目標任務,進一步開展地熱示范基地(工程)建設。為解決地熱、淺層地熱能及中深層換熱等多種類型地熱資源勘查開發利用中的技術問題,應以技術示范應用與交流推廣為目標,以東麗區、濱海新區、西青區、北辰區等地區為示范基地,在充分研究、吸收國內外地熱資源開發利用現狀及先進技術的基礎上,形成“多能互補、梯級利用、高效互聯、安全可靠”的綜合利用模式,建設國際知名、國內一流可復制可推廣的地熱資源開發利用水熱型地熱、淺層地熱能及中深層換熱及示范基地(工程)。