西咸新区沣西新城:打造中深层地热能开发利用全国样板
   发布时间:2018-01-08 12:50  来源:西安发布

    1月6日,古城西安大雪纷飞,滴水成冰,而西咸新区沣西新城总部经济园国际会议厅里却暖意融融,座无虚席,尤为引人注目的是,全国14位院士专家聚集一堂,为沣西新城率先在全国采用的一项新技术进行评判论证,足见这项技术的先进性和重要性。一下子来了这么多的两院院士,在西安市和陕西省都较罕见,而且其中有多位全国知名的行业专家,这也引起与会者和新闻媒体记者的极大关注。

    这次莅临西咸新区沣西新城的新能源领域的专家教授可谓国内顶尖,群贤毕至。看看名单就知道其中的含金量有多高了:

 

    江亿院士 中国工程院院士,清华大学教授、博士生导师。清华大学建筑节能研究中心主任,国家能源委员会专家咨询委员,全国暖通空调委员会副主任。

 

    武强院士 中国工程院院士,中国矿业大学(北京)教授,博士生导师,水害防治与水资源研究所所长。

 

    张国伟院士中国科学院院士,西北大学造山带地质研究所所长,西北大学大陆动力学国家重点实验室学术委员会主任。

 

    林宗虎院士 中国工程院院士,国家级有突出贡献专家,上海理工大学动力工程学院院长。 同济大学、西安交通大学兼职教授。

 

    王双明院士 中国工程院院士,原陕西省国土厅党组成员、陕西省地质调查院院长。

 

    韩文科 国家发改委能源研究所所长,研究员。《中国能源》编委会主任。

 

    田廷山 博士生导师,中国能源研究会地热专业委员会主任,原中国地质环境监测院副院长、国土资源部地质灾害应急中心常务副主任。

 

    魏庆芃教授 清华大学建筑学院建筑技术科学系副教授,清华大学建筑节能研究中心,公共建筑节能研究组负责人。

 

    郭卫东 陕西省人民政府办公厅巡视员,高级工程师,原省决策咨询委员会办公室主任。

 

    任战利教授 西北大学地质系教授,博士生导师。中国石油学会盆地专业委员会委员兼任秘书长、中国地球物理学会地热专业委员会委。

    周 敏 中国建筑西北设计院机电五所所长、总工程师,暖通设计大师,教授级高级工程师,西安交通大学人居学院、西安建筑科技大学及西安工程大学兼职教授。

 

    王沣浩教授 西安交通大学建筑环境与设备工程系教授,西安交通大学人居环境与建筑工程学院副院长,西安交通大学建筑节能研究中心主任。

 

    李建平 陕西省建筑能源专业委员会主任、陕西省建筑设计研究院教授级高级工程师。

     李 骥 中国建筑科学研究院热泵与蓄能研究中心总工,高级工程师。

    如此阵容庞大的院士专家团为何而来?原来是为一项在全国乃至在世界上都堪称领先的地热能利用新技术,而一向以创新和敢为全下先而著称的沣西新城在全国率先成功采用这项新技术并取得显著成效。这项全新的技术名叫中深层地热能无干扰清洁供热技术,乍一听有些生僻,很多人从来都没有听过这个名词,但是仔细阅读资料,却发现这项新技术竟然关乎你我他,关乎治污减霾和我们几乎每天都关注的PM2.5。让我们来认识一下这项新技术吧。

    国际领先技术

    实现地热能资源清洁高效持续利用

    中深层地热能无干扰清洁供热技术也叫干热岩供热技术。取之不尽用之不竭,对环境和地质没有破坏和影响,是干热岩供热技术的最基本性质。

    干热岩,是埋藏于地面2000米以下、温度大于70℃的高温岩体。而且,深度每增加100米,温度提高3摄氏度。

    干热岩供热技术,是清洁、高效、可再生、无干扰的新能源技术,通过钻机向干热岩层钻孔,在钻孔中安装金属换热器,通过换热器传导将地下深处的热能导出,并通过专用设备系统向地面建筑物供热。

    干热岩供热技术,不抽取、不破坏地下水资源,密闭运行无污染,不受地面气候等条件的影响,具有可再生、分布式、供热稳定、运行成本低、适用性强等特点。干热岩清洁供热有以下优势:普遍适用。钻孔位置的选定比较灵活,一般不受场地条件制约,每个建筑物下都有地热能,开发地热能在地面上具有普遍性。绿色环保。无废气、废液、废渣等任何排放,能量来自地热,治污减霾成效显著。保护水资源。系统与地下水隔离,仅通过换热器管壁与高温岩层换热,不抽取地下热水,也不使用地下水。高效节能。专用的吸热导热装置与新材料的使用提高了地下吸热导热效率;一个换热孔可以解决1-1.3万平米建筑的供暖。系统寿命长。地下换热器采用J55特种钢材制造,耐腐蚀、耐高温、耐高压,设计寿命50年,与建筑寿命相当。安全可靠。孔径小(200毫米),深度在2000米以下,对建筑地基无任何影响,地下无运动部件;利用地下高温热源供热,系统稳定。投资与运行经济。向地下中、深层取热,增加单孔取热量,扩大供热面积,可减少钻孔数,降低开发成本。目前一次投资略高于集中供热。

 

    新一代清洁能源供热系统,以中深层地岩热为主,依托现有成熟稳定热泵、储能等技术,形成低品位能源的高效利用和供能系统的高效集成,从而对区内建筑提供稳定、可靠、安全、经济的能源供应。

    相比传统供热方式而言,新一代分布式清洁能源供热系统有点明显:能耗低、排放低、效益高,而且可以实现多方共赢,对政府而言,可以优化区内能源结构降低投资成本,提高能效,减少CO2排放,推动落实减排指标,建设生态文明,低碳绿色现代化城市。对发展商而言实现降低投资,减少涉及空调专业的管理麻烦。对投资运营商,可获取长期、稳定的合理收益。对用户而言,降低空调费用,享受更为安全、稳健、经济、便利的用能服务。

    从社会效益角度看,避免了长距离输热管网建设或者分散的小供热锅炉及分散的各个房间装设空调等弊端,改善当地环境空气质量,节约电能,美化建筑外景观。可替代当地能耗高、污染重的小锅炉,节约了能源,又改善了城市集中供热条件以及地区的环境质量,改善当地居民的生活质量,带动地方经济的发展,有良好的节水作用和环保效益。

    沣西新城:第一个吃螃蟹者

    众所周知,沣西新城一直是创新城市发展方式的先行者,从海绵城市到大数据中心、硬科技小镇,沣西新城一直走在科技的前沿,敢为天下先。而无干扰地热供热技术也是率先在沣西新城落地生根,开花结果,在全国开了一个先例。

 

    技术改变生活,创新驱动发展。作为首个以创新城市发展方式为主题的国家级新区,西咸新区从2015年起就探索新型供热模式,破解城市清洁供热难题,在沣西新城率先开展中深层地热能无干扰清洁供热试点,成效初显。党的十九大指出“要推进绿色发展,不断壮大清洁能源产业”,这为西咸推广清洁能源应用,打造生态城市样本,走绿色、低碳、可持续城市发展道路明确了目标、坚定了信心。

    沣西新城采用陕西四季春清洁清洁热源股份有限公司研发的深层换热技术,不取地下水,直接采集热量用于建筑物供热,回避了深层地下水回灌难题,把对环境的影响降到了最低限度。利用电力系统和热力系统的物理特性天然具有互补性进行调控,实现削峰填谷,扩大可再生能源的消纳,提高能源利用效率和经济效益。

    沣西新城通过对以上成熟技术的集成应用,形成了清洁、低碳、高效和安全的分布式区域建筑供热体系。通过几年的运行实践,验证了此技术系统的稳定性、可靠性和经济性。不受地域限制的地岩热为发展分布式供能创造了条件,使地岩热采暖系统可复制推广到其他地区。

    2015年9月,西咸新区首个PPP项目落户沣西新城,首次引入干热岩技术为居民提供清洁热源。沣西新城与陕西四季春清洁热源股份有限公司的合作,采取公私双方共建项目公司的模式,双方共同成立项目公司,负责项目的建设和运营。运营期为30年,期满后交给当地政府。通过政府和社会资本的合作,一方面破解了地方政府的债务难题,另一方面也发挥民营资本经营灵活、产权制度明晰的特点,破解基础设施建设低效率的管理问题。沣西新城干热岩供热项目创新了西咸新区融资方式,拓宽新区建设融资渠道,吸引社会资本参与新区建设,积极探索PPP模式在公共服务领域运用的可行性。

 

    沣西新城同德佳苑(一期)、钓鱼台安置小区干热岩供热PPP项目是PPP模式在西咸新区的首次尝试,也是全国首个干热岩PPP项目。2015年沣西新城采用干热岩技术率先在同德佳苑(一期)、钓鱼台安置小区12.4万平方米建筑进行供热、维护和管理。

    秉承“绿色发展”理念,积极落实陕西省、西咸新区关于治污减霾的要求,大力推广清洁能源,沣西新城在同德佳苑顺利实现干热岩清洁供热的基础上,再接再厉,计划实施西咸新区沣西新城干热岩供热项目(二期),主要项目包括沣润和园、天福和园、康定和园、新业佳苑、同德公寓等。项目总投资约3.3亿元,总建筑面积约181.6万平方米。到2017年供暖季,沣西新城干热岩供热面积超200万平方米,平均供热温度23度左右,极大推动新城治污降霾工作,改善区域内居民的居住条件,实现低碳环保、节能减排、治污减霾的目标,打造沣西新城“最温暖”的民生工程。

    治污降霾作用成效显著

    西咸新区沣西新城干热岩供热(二期)项目建成后,沣西新城一个采暖季(4个月)使用干热岩供热可代替标准煤3.1万吨,比传统供热模式减少排放C02约8.3万吨,减少排放SO2约263.8吨,减少排放氮氧化物约484.2吨,减少排放粉尘约298吨。2017年,沣西新城全面推广干热岩供热试点,开工建设面积245万平米,建成后将减少CO2约10万吨、SO2约334吨。与传统供热相比,供热过程没有氮氧化物和二氧化碳排放,对陕西省的节能减排、治污减霾工作产生积极作用,环保价值十分明显,在全国也具有示范意义。

 

    环保部赵英民副部长、清华大学江亿院士、国家能源局原局长徐锭明等领导同志,先后现场调研,均给予高度评价。干热岩供热项目被评为2016年陕西省重点推广的低碳技术项目之一、干热岩供暖技术被国家发改委列为十大治污减霾技术。2017年2月15日,国家发改委、环保部、国网公司就出台北方地区清洁供暖支持政策,专程赴沣西调研。以绿色能源为主题,沣西新城发行了全国第一只16.7亿元的城投平台绿色债券。

    生态环境问题倒逼供热行业改革

    目前我国能源资源约束和生态问题日益突出,为改善环境,建设生态文明美丽的国家,国家相继出台了有关政策,来积极推动节能减排战略实施。如《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》等,明确要求严格控制能源消费过快增长,坚持节能优先,以工业、建筑、交通领域为重点实施建筑能效提升工程和绿色建筑行动计划,大力发展区域能源供应实现低碳生态型城市和绿色生态城市。

    在生态环境问题越发严重的大背景下,供热行业已进入了一个转型期、改革期、挑战期和机遇期。

 

    随着社会经济的快速发展,近年来,雾霾频发,成为严峻的社会问题,传统能源的粗放式发展之路已不可取,大力发展清洁能源刻不容缓。燃煤锅炉、燃气锅炉打井、抽取热水等传统供暖方式存在污染环境、浪费资源等弊端;地源热泵受项目具体条件制约,推广使用也受到一定的影响。

    在城市用清洁能源中,地热能具有稳定、连续、高效的优点。“有深度,就有温度”,全球蕴藏的地热能十分丰富。目前,国内外对中深层地热利用的做法主要为干热岩发电、地热水(蒸汽)发电以及地热采暖、洗浴、养殖等。我国属于中低温大国,在地下2000-4000米范围内所存在的大量地热能,这部分地热普遍存在,而大量建筑需解决采暖及生活热水问题,因此,如何利用这部分地热资源,采用何种技术可以安全、环保、经济、可持续的解决建筑供暖及热水问题意义重大。

    院士专家高度评价

    西咸新区努力打造地热能开发利用全国样板

    在1月6日的论证会上,14家行业大咖各抒己见,讨论热烈,彼此也有一些争论,对这项新技术报以极大的关注。韩文科、魏庆芃、李骥三位专家分别围绕“当前新能源利用”、“中深层地热能清洁供热技术研究、应用”和“西咸新区全面推广中深层地热的可行性研究”作了主题报告。与会专家结合报告内容、各自技术领域专业知识和沣西新城技术试点数据,展开全面讨论,对中深层地热能无干扰清洁供热技术在西咸新区全面推广应用进行可行性论证。有专家表示,该项技术符合国家大政方针,经济合理,投资可控,运行费用较低,具有可推广可复制的意义。

    论证组组长江亿院士代表专家组表示,通过审阅相关材料、听取项目组汇报和质询,专家组经认真讨论一致认为,中深层地热能无干扰清洁供热技术对地下2000米至3000米、温度70℃至120℃的中深层地热能“取热不取水”的无干扰换热,具有取热持续稳定、地温恢复快、环境影响低的特点,适宜作为建筑清洁供热的热源。该技术比传统浅层地热能热泵技术节能30%以上,有很好的经济效益、社会环境效益,可以大规模在西咸新区各类公共建筑和居住建筑中作为清洁供热方式推广应用,将是西咸新区清洁低碳、安全高效的绿色能源体系重要组成,并且可为我国新型城镇化科学发展积累经验。同时建议加快推进该技术工程标准编制,结合电网调峰进一步提高社会价值。

    论证会之后,西安市政协主席、西咸新区党工委书记岳华峰与中国工程院院士,清华大学教授、博士生导师江亿院士共同为清华大学-西咸新区“一带一路”清洁能源发展联合研发中心揭牌。这是对沣西新城采用中深层地热能无干扰清洁供热技术的又一次充分肯定。该中心拟由陕西省西咸新区沣西新城管理委员会、清华大学建筑学院、陕西四季春清洁热源股份有限公司共同设立,将进一步加强西咸新区与清华大学、陕西四季春清洁热源股份有限公司在节能减排绿色发展领域的合作,实现“政、校、企”深度融合,通过充分发挥各自优势,积极探索科技成果转化新模式,提升西咸新区城市建设与运营管理中节能减排绿色发展的核心技术能力、关键人才能力和持续创新能力,为无干扰地热供热技术的应用提供可复制、可参考、可推广的经验。

    西咸新区有关领导表示,以此次论证会为契机,西咸新区将努力打造地热能开发利用的全国样板,着力推动清洁能源技术进步,培育清洁能源产业新的增长点,为大西安环境治理、绿色发展作出新的更大的贡献。(西安发布记者 郑可昕 陈克 综合报道,本组图片均由沣西新城提供)

编辑:张莹
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