追逐地熱夢 造福寒區(qū)人
圖為全國先進工作者/黑龍江省人大代表/黑龍江省地溫能學會理事長
黑龍江省九〇四水文地質工程地質勘察院黨委書記、院長祁福利講話
“高寒地區(qū)，供暖期約6個月，為保持地溫場平衡，保證區(qū)域地質環(huán)境不被破壞。要致力于研究：低成本、高效率、可持續(xù)綠色環(huán)保的地熱能開采技術。”黑龍江省地溫能學會理事長、黑龍江省九○四水文地質工程地質勘察院黨委書記、院長祁福利在8月11日于杭州召開的“陸特能源·2016第八屆中國地源熱泵行業(yè)高層論壇”上發(fā)表了題為《寒區(qū)地熱能資源潛力及開發(fā)利用前景》的專題報告，報告中指出了寒區(qū)地熱能開發(fā)利用中存在的問題及未來的發(fā)展方向。
黑龍江省地溫能學會作為本屆高層論壇的協(xié)辦單位受邀出席此次行業(yè)盛會。該學會于2015年8月30日組建成立，辦事機構常設在黑龍江省九〇四環(huán)境工程勘察設計院。作為國內首個省級地溫能學會，填補了寒區(qū)地熱能領域研究的空白。
祁福利理事長介紹到，黑龍江省地溫能學會面向寒區(qū)發(fā)展地熱能科學技術和清潔能源事業(yè)，旨在積極推進寒區(qū)地熱能研究、應用水平的不斷提高，將為黑龍江省乃至全國地熱能事業(yè)發(fā)展發(fā)揮積極作用。
祁福利理事長圍繞“寒區(qū)地熱能主要特點、開發(fā)利用存在的主要問題、寒區(qū)地熱能研究利用方向、寒區(qū)地熱能工作發(fā)展設想”四大方面講述了寒區(qū)地熱能發(fā)展?jié)摿扒熬埃瑸闃I(yè)界人士開拓寒區(qū)地熱能市場帶來新的思路。
寒區(qū)主要是特指北緯45度以上的地域，以黑龍江省為例，其熱能主要特點表現(xiàn)為：一是淺層地層基礎溫度、年平均氣溫及地層溫度都很低；二是淺部地層溫度受冬季氣候影響大，地表普遍發(fā)育2-4米的季節(jié)性凍土，影響深度達到100米；三是寒區(qū)淺層地溫受太陽輻射影響較小，主要受緯度、海拔、氣候的因素制約；四是地層能量來源以地球內部熱能傳導為主，地熱梯度變化受巖石導熱能力和地下水分布的影響。
祁福利理事長指出了寒區(qū)地熱能開發(fā)存在的五方面問題。一是投入成本大。由于高寒地區(qū)淺層地溫能（200米以淺的地層）基礎溫度低，夏季為6℃~12℃,冬季為4℃~10℃，因此，在同樣的條件下用熱泵系統(tǒng)供暖較低緯度地區(qū)（華北）孔數(shù)要多、投入要大；二是運行成本高。由于地層基礎溫度低，造成換熱效果差、熱泵機組能耗高；三是地溫場恢復難。由于高寒地區(qū)冬季漫長（6個月），春夏秋三季短（平均2個月）因此靠使用調節(jié)恢復溫度場是不可行的，另外靠太陽能及光伏發(fā)電等方法也涉及到投入成本加大，運行成本過高的問題；四是開采難度大。黑龍江省寒區(qū)地熱能開發(fā)利用尚處于起步階段，目前僅限于哈爾濱市、綏化市慶安縣等區(qū)域開展了地熱能勘查工作，建筑物供暖無論是采用水源熱泵還是采用地源熱泵技術方式都不盡人意，存在諸多技術瓶頸問題。一方面，寒區(qū)地熱能需要向深部發(fā)展，但傳統(tǒng)的地源熱泵技術采用單U和雙U型換熱管受壓強所限不能滿足開采深度在200m以下；其次深部鉆探成孔成本過高不利于推廣應用。五是配套政策不完善。與同低緯度省份相比，黑龍江省乃至全國有關地熱能開發(fā)利用的政策、法規(guī)等仍不完善，技術標準不一，實際應用推廣難度較大。
祁福利理事長講到寒區(qū)地熱能開發(fā)利用可以從以下幾個方面著手。一是解決嚴寒地區(qū)冬季供暖問題。高寒地區(qū)顯著氣候特點是冬季漫長而嚴寒，夏季短暫而溫暖，建筑以冬季熱量需求為主，因此，寒區(qū)地熱能的開發(fā)利用應以冬季供暖（供暖期約6個月）為主，為維持地下熱平衡，保證區(qū)域地質環(huán)境不被破壞，夏季可兼顧為建筑供應熱水。根據(jù)區(qū)內水文地質條件及水文條件，應優(yōu)先選用土壤源熱泵系統(tǒng)地下水源熱泵系統(tǒng)作為其冷熱源。二是研究以地下水和地層為復合儲能體的能量儲存技術。利用冬夏季節(jié)地溫場的調節(jié)作用，維持地溫場熱平衡，保證區(qū)域地質環(huán)境不被破壞。三是探索開發(fā)高溫熱源(干熱巖)開發(fā)利用技術。利用遍布于地下數(shù)千米深處、內部不存在流體或僅有少量地下流體的高溫巖體，使其開發(fā)利用價值不斷增強。四是探索與高寒地區(qū)循環(huán)經濟發(fā)展相適應。輔助開發(fā)沼氣能源、溫室大棚種植等與社會經濟發(fā)展密切結合的有利產業(yè)。五是建立高寒地區(qū)地熱能監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。此舉不僅可以掌握地熱能資源開采動態(tài)變化趨勢，為地方政府地熱能開發(fā)規(guī)劃服務；還可以實時監(jiān)測地熱能開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的影響，為大規(guī)模地熱能開采環(huán)境評價打基礎，為科學開采地熱能作指導。
最后，祁福利理事長從兩個方面闡述了寒區(qū)地熱能工作的基本設想。首先，要充分發(fā)揮學會的學術引領作用，力爭從四個方面取得突破。一是地溫場補償技術研究方面，在開采地熱能的實際應用中逐漸發(fā)現(xiàn)，運行幾年后溫度場無法恢復，熱泵機組能效比大幅下降，縮短了換熱孔的使用壽命，研究一套有效地熱補償系統(tǒng)對于現(xiàn)今北方高寒地區(qū)的地熱能開發(fā)極為重要。二是超導材料在深度地熱能開采中的運用和淺層地熱能開發(fā)保溫材料的研究。三是要利用地質行業(yè)的技術特長，研究地熱能鉆探工藝技術，力求降低鉆井成本，提高鉆井工藝，滿足目前的市場需求。四是編制《寒區(qū)地熱能開發(fā)技術標準》，為科學規(guī)范開發(fā)寒區(qū)地熱能提供技術指導。另外，為了加快推進黑龍江省寒區(qū)地熱能產業(yè)發(fā)展，促進各有關地熱能研究機構間、研究機構與大學間、研究機構與產業(yè)主導企業(yè)間的深度產學研合作、提升高新科技成果產業(yè)化水平，增強市場主體培育能力，黑龍江省地溫能學會正籌劃成立涵蓋上下游相關產業(yè)的黑龍江省地溫能產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。聯(lián)盟宗旨是以地熱能產業(yè)的技術創(chuàng)新需求為導向，以聯(lián)盟成員共同發(fā)展需求為基礎，以突破產業(yè)發(fā)展技術瓶頸、凝聚核心競爭力為目標，以具有法律約束力的契約為保障，促使企業(yè)、高等院校、科研院所在技術創(chuàng)新層面展開有效合作，聯(lián)合研發(fā)、優(yōu)勢互補、利益共享、風險共擔，共同推進寒區(qū)地熱能產業(yè)快速發(fā)展。
總之，以地熱能開發(fā)利用研究為基礎，促進地源熱泵技術不斷創(chuàng)新，通過地源熱泵產業(yè)的快速發(fā)展進步，再促進地熱能開發(fā)利用技術和產業(yè)的融合與推廣，以此形成相互促進、相互提升的良性循環(huán)，必將有助于我國生態(tài)文明建設和經濟可持續(xù)發(fā)展，為子孫后代留下天藍、地綠、水清的美好家園做出應有貢獻。
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