为了北京的蓝天

 

 

 

 

　　频繁出现的雾霾天气严重影响了人民生活，京津冀及周边省市大气污染防治问题被两会代表们高度关注。3月5日，国务院总理李克强在政府工作报告中提出，政府将出重拳强化污染防治，加强生态环境保护，努力建设生态文明的美好家园。

　　近日，在北京市地勘局主持召开的清洁能源专题成果及学术交流会上，与会专家学者总结了在北京地区地热、浅层地温能、再生水热能开发利用等清洁能源开发利用方面取得的进展，并为建设低碳节能生态的美丽北京出谋划策。



　　当雾霾成为常态，政府郑重宣告：“坚决向污染宣战！”

　　2012年冬季肆掠中国北部的雾霾天，2013年冬季已经覆盖了中国整个中东部地区，波及了中国25个省份、100多个大中型城市。

　　今年2月20日以来，中央气象台连发六天霾预警，北京在灰蒙蒙的雾霾中度过多日。“雨水”时节霾纷纷，如此污染，人们以各种方式调侃雾霾：北大校园里的人物雕塑都“承受不了”，纷纷戴上了口罩；《卷珠帘》雾霾版蹿火网络……

　　这是令人窒息的、无法躲避的伤痛。

　　环保部监测数据反映，大气污染普遍存在于京津冀、长三角地区，气候条件和污染排放被指认为是严重大气污染的直接原因，而我国目前以煤这种传统化石能源为主的能源结构是导致大气污染的根本原因。

　　生态文明建设关系百姓生活，关乎民族未来。面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，“美丽中国”已成为全国人民最殷切的期望。

　　李克强总理在政府工作报告中提出，雾霾天气范围扩大，环境污染矛盾突出，是大自然向粗放发展方式亮起的红灯。要像对贫困宣战一样，坚决向污染宣战。政府将出重拳强化污染防治，加强生态环境保护，下决心用硬措施完成硬任务，努力建设生态文明的美好家园。

　　首都北京，湛蓝的天空和美丽的白云何时能够回来、停驻、不再离去？

　　建设美丽北京，地热、浅层地温能、再生水热能的规模化开发将是趋势

　　长期以来，由于能源开发不足，北京的能源消费总量的90%左右依靠外部供应。北京城市总体规划（2004年-2020年）提出，北京的城市规划建设应符合节能降耗的主题，力争建设空气清新、环境优美、生态良好的宜居城市，将北京打造为低碳生态的世界城市。

　　城市的发展对可再生新能源的发展提出更高的需求。清洁能源在北京的建筑、生活中的开发利用已被列入治理政策和方案计划。

　　地热资源是可再生能源中最现实和最具竞争力的能源之一。北京地热资源丰富，其勘查开发始于上世纪70年代，迄今已有40多年的历史。特别是近20年来，地热资源开发发展迅速。

　　随着能源危机及环境污染的日益加重，国土资源部门高度重视浅层地温能的勘查评价工作。我国从2006年开始，由北京市地勘局探索性地开展了浅层地温能勘查评价工作，创立了勘查评价体系。2010年，全国31个省（区、市）均有浅层地温能开发利用项目，项目总量已超过7000个。近3年来，地源热泵应用面积持续以30%的速度增长，截至2012年底全国应用总面积约2.1×108平方米，项目多集中在华北和东北地区。

　　再生水热能是一种新型的清洁可再生能源，是改善北京市能源结构、促进节能减排、减少对外能源依赖的有效途径。北京再生水源热泵技术应用始于2000年，近几年呈现迅速上升的发展趋势。

　　地热资源的规模化开发利用将是发展趋势。2013年1月10日，国家能源局、财政部、国土资源部、住房和城乡建设部联合发布《关于促进地热能开发利用的指导意见》，明确提出了地热能“十二五”发展目标。2014年初，北京市出台意见加快地热能开发，加大资金支持力度，进一步压减燃煤。在最新确定的北京城市“两轴、两带、多中心”的规划中，将以通州、大兴为主的东南部作为经济发展带，把城市的一些功能从市中心向北京东南方向转移，因此无论从城市建设需求和地热地质条件分析，都具备了规模化、能源化开发利用地热资源的良好前景。

　　北京的地热资源家底基本摸清，其他清洁能源的勘探亦获进展

　　北京市地勘局一直以来致力于开展北京地区的清洁能源开发利用研究和应用，在地热、浅层地温能、再生水热能开发利用等方面，取得卓有成效的进展。

　　科学准确圈定地温场异常带是地热资源勘探、开发与管理中最为基础的工作，特别是对于地热资源的成因机制，可持续利用模式尤为重要。北京地勘局勘查结果显示，北京平原地区深度3500米内、井出水温度大于50℃的地区面积约2760平方千米，构成相对独立又有一定联系的10个地热田，分别为延庆、小汤山、后沙峪、西北城区、天竺、李遂、东南城区、双桥、良乡和凤河营地热田。研究发现，北京地热资源主要的热储层为碳酸盐岩类地层，温度范围为25～118℃，多数为氟、偏硅酸医疗热矿水。

　　北京市地质调查研究院结合小汤山地区地温场特征，研究了南口—孙河断裂（北段）活动对小汤山地区地下热水运移的影响。小汤山地区位于黄庄—高丽营断裂（北段）南口—孙河断裂（北段）两条活动较为强烈断裂的交叉部位，同时也是地热开发研究程度较高地区。研究发现，南口—孙河断裂（北段）地震分布较多，地温均较低，为地下热水参与较少地段；南口—孙河断裂（东沙各庄段以南）地震分布较少，地温均较高，为地下热水参与较多地段。研究认为，活动断裂地震发生较少地段地下热水参与活动较多，地温场较高，是地下热水的易富集区，也是地下热水在断裂中的运移主通道。

　　除此之外，北京市地勘局在北京地区的页岩气勘探获得最新进展。页岩气是一种非常规天然气资源，具有分布广泛、资源储量巨大、开采寿命长、清洁环保等特点。北京市地质勘察技术院的研究表明，北京地区发育规模较大的泥页岩地层，主要分布于大部分平原区及门头沟、房山等浅山区，分布面积约6750 平方公里；页岩气潜在资源量约1.16~2.34万亿立方米，预测潜在可采资源量约1160~2340亿立方米。

　　开发技术日臻成熟，规模开发、集约利用的示范区正在形成

　　北京市地勘局在推动北京地区的清洁能源勘查的同时，开发利用技术日臻成熟，并极力形成规模开发、集约利用的示范区。

　　地源热泵技术，作为一种浅层地温能的可再生能源利用技术，能节约大量的能源，提高经济效益，近年来在我国得到了大规模的应用，也得到了北京市政府的大力支持。

　　与传统能源供热、制冷方式相比，地源热泵技术具有清洁，安全，高效，节能，不受地域限制等优势，对于基岩山区特别是常规能源如市政热力、天然气无法达到的区域，这种优势更加明显。地下水源热泵采能技术真正在我国推广应用仅有短短的10年时间，但发展速度却非常快。据统计，仅北京地区的水源热泵空调系统已达400余家，服务建筑面积达400万平方米，且大部分的地下水源热泵空调系统运行情况良好，经济、社会和环境效益显著。

　　北京市地热研究院研究认为，地热的梯级利用拥有广阔的发展前景。所谓梯级利用，就是按照用户终端需要的供热水温，从高到低排序；高能高用，温度适用，分配得当，各得其所，可有效提高地热资源利用率。北京工业大学地热供暖示范项目显示，不论是哪种温度的地热水，梯级利用都是一个最佳的利用方案。该示范项目的测试和阶段总结与常规集中供热区域锅炉房的价格基本相当，而运行费用总效率在5.79~6.64之间，费用低于天然气。

　　北京市是中国最早开始尝试再生水热能利用的城市，自2000年开始，北京市率先建立以实验为主的再生水源热泵系统，利用污水处理厂的二级出水，用于污水处理厂内建筑的供热、供冷，并对再生水源热泵系统进行了系统工艺的初步探讨和可行性分析、试验。2008年，北京市地质勘察技术院实施的奥运村再生水源热泵项目，采用再生水源热泵系统为奥运村43万平方米建筑供暖、制冷，并开展了污垢与换热规律研究、板式换热器在位清洗方法研究等相关的科学技术研究，形成了一整套拥有自主知识产权的技术，成为北京市再生水热能开发利用的重大转折。随后，北京市再生水热能利用得到了快速发展，实施了鼎嘉恒苑、清河宝盛里住宅小区等多个较大型的再生水源热泵项目，并开始了污水处理厂资源能源综合利用相关技术的研究。该项目每年可从再生水中获取1668万千瓦时的热量，相当于节约标煤2049吨，减少排放二氧化碳5057吨，碳粉尘1380吨，二氧化硫152吨，氮氧化物76吨，其节能减排效果显著。

　　到2012年，北京市已实施再生水源热泵工程达到40个，累计实现供暖、制冷建筑物面积约144万平方米，每年约可节约标煤1.15万吨，减少排放二氧化碳2.84万吨、碳粉尘0.77万吨、二氧化硫854吨，氮氧化物427吨。预计到2015年，北京市再生水中的热能资源量约可为2533万平方米建筑进行供暖和制冷。结合北京市城市建设发展规划，到2020年，在再生水热能利用适宜区域范围内，除已有规划供暖方式的建筑之外，适用于建设再生水热泵系统的建筑面积约为1.4亿平方米，其中中心城区适用于建设再生水热泵系统的建筑面积约为0.84亿平方米。

　　北京市地质勘察技术院在延庆新北城区进行的地热集中供暖项目，采用“地热水+高温热泵”技术，并利用锅炉进行调峰，采用供暖尾水的回灌方式实现地热集中供暖。在减少煤烟型污染的同时，降低供暖运行成本，并将延庆县建成北京乃至全国地热规模开发、集约利用的示范区，大大地推动了延庆县经济的可持续发展。

　　随着我国浅层地温能开发利用的迅猛增加和规模的不断扩大，面临的问题也越来越多，包括不同气候、地质条件下的适宜性，关键技术的限制，对环境的负面影响以及市场和管理问题等。

　　目前，困扰我国使用地下水式地源热泵系统发展的瓶颈是地下水回灌问题。为解决这一难题，北京市地质矿产勘查开发总公司成功采用“水量调节池”技术，将大口径井降水与沉砂池技术引用、改进到地下水式地源热泵换热系统的地下水回灌工艺中，很好地起到调节分配不同回灌井回灌水量、沉砂、辅助回灌等多种作用，充分保证地下水的完全回灌。

　　继续提升清洁能源开发能力，为治理大气污染作贡献

　　发展清洁生产、绿色低碳技术和循环经济，提高应对气候变化能力，北京地勘局专家学者提出如下建议：

　　一是以地勘单位为主体，实施地热“政府民间联合开发模式（PPP模式）”，由“各级政府、地勘单位、战略合作方、银行、项目载体、最终用户”等多方共同参与，实现地热资源的统一规划、整体开发和产业化发展，最终实现切实调整能源结构，有效治理大气污染的目标。

　　二是地热的开发利用对于技术和装备要求比较高，尤其在地热发电方面更是如此。投资大、周期长、风险高，必须通过国家规划、技术引进、项目示范、政策优惠等方式推动地热资源的开发利用，加强国际间技术、资金和资源的交流合作。

　　三是从大地构造、岩性及地温梯度来看，北京地区存在干热岩地热资源，应在寻找高热流构造带的基础上，优选干热岩地热资源勘探区域，选择理想勘探井位，进行地质勘探。

　　四是北京平原区地热地质勘探较详细，但山区勘探较少，存在较多空白区。随着经济社会的发展，对北京周边山区地区的地热资源开发应早日提上日程。应借鉴密云县司马台地区的勘查经验，注重地温异常、地质构造和热储层的分析研究，通过地热资源调查和预可行性勘查两大阶段，提高成井率。

　　五是北京的地热开发利用目前还处于粗放模式。要通过调查和统计地热井的数量和地热能开采量，准确掌握北京地区地热资源开发利用的规模。通过长期监测来掌握地热井压力的变化情况，充分准确地核算碳减排量，参与到国内和国际碳交易市场中去，为国家的碳节能减排作出实质性的贡献。

　　六是将地热资源和浅层地温能资源的有效利用列入各级政府的产业发展和科研攻关计划，促进企业和科研单位结成战略伙伴关系建立创新联盟，加强市场监管，建立相关协调机制，保证区域化和规模化地开发利用，实现产业的可持续发展。尽快建立国家级研发平台，编制浅层地温能开发利用规划。

　　七是工程地质勘查评价是浅层地温能科学合理开发利用的基础。积极开展浅层地温能资源勘查评价，重点开展热泵相关土壤参数调查，进行热泵适用区划分；建立地温场长期监测系统，建立不同地层热物性数据库；积累实时数据，建立信息化数据库。

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　　地热资源

　　开发利用地热资源已成为当前全球应对气候变化、发展低碳经济的重要方向。地热资源按温度可分为高温、中温和低温三类。温度大于150℃的地热以蒸汽形式存在，叫高温地热；90℃~150℃的地热以水和蒸汽的混合物等形式存在，叫中温地热；温度大于25℃、小于90℃的地热以温水（25℃~40℃）、温热水（40℃~60℃）、热水（60℃~90℃）等形式存在，叫低温地热。

　　浅层地温能

　　是指蕴藏在地表以下一定深度（一般小于200米）范围内岩土体、地下水和地表水中具有开发利用价值的一般低于25℃的热能。

　　2008年国土资源部全面部署我国浅层地温能资源的勘查评价、规划编制和地质环境监测工作。2009年国土资源部颁布了《浅层地热能勘查评价规范》。2011年中国地调局安排29个省会城市的浅层地温能调查评价工作。目前全国已完成包括北京、天津在内的31个省会级城市勘查评价工作。

　　再生水源热泵

　　再生水是污水经适当处理后，达到一定的水质指标，满足某种使用要求，可以进行有益使用的水。再生水源热泵以二级出水为冷热源，回收其中余热用于建筑物供暖、生活热水制取、工艺加热等，将外排二级出水资源化，是具有现实意义的节能环保技术和资源循环利用方式，应用前景广阔。

　　地下水式地源热泵系统

　　是一种新型节能环保的空调系统。它是利用地下水冬暖夏凉的特点，抽取地下水到地面以上并与建筑物内的空气进行热交换，然后回灌到含水层，形成循环，因此又被称为开放式空调循环系统。利用地下水进行浅层地温能与室内的能量交换，即在冬季，把地下水的热量取出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地下水中去。