“雙碳”下的北京地熱開發利用設想

馮丹

北京市地質工程勘察院

|推薦單位|

北京地質學會

近年來，“雙碳”一詞被頻繁提及，它其實是碳達峰與碳中和的簡稱。碳達峰是指在某一個時間點，二氧化碳等溫室氣體的排放不再增長達到峰值，進入平穩下降階段;碳中和則是指通過植樹造林、節能減排等方式，使二氧化碳等溫室氣體的排放總量與吸收量達到平衡，也就是實現二氧化碳的“零排放”。

我國碳排放具有三大特征，即排放總量大、“富煤”結構、碳源集中。為了早日實現“雙碳”目標，提高能源利用效率、調整能源結構兩者缺一不可。

地熱資源作為一種清潔能源，憑借其低碳、可再生、運行穩定可靠等優點，走入人們的視野。

那究竟什么是地熱，我們的生活中又能怎樣利用這種能源呢？其實地熱對大家來講應該并不陌生，我們常說的溫泉就是地熱最早被廣泛利用的形式，隨著對地熱開發和研究的深入，現在更主要是被用來進行房屋供暖，此外還有溫室種植、水產養殖和發電等用途。比如我國著名的羊八井地熱電站，最高發電量曾占到拉薩電網的60%。

1956年，在地質部部長李四光先生的指導下，北京地勘隊伍開始圍繞出露的溫泉開展地熱地質勘查，經過多年的工作，在北京市共發現了4條地熱帶，圈定出10個地熱田，全市賦存地熱資源面積達2760余千米2，開鑿各類地熱井超過500眼。

通過直接和間接利用地熱流體，北京實現了200萬米2的地熱供暖，涌現出小湯山溫泉之鄉、南宮溫泉開發示范林等典型代表，促進了社會經濟發展。

除此之外，我們還建成了全國監測歷史最久的地熱動態監測系列，涵蓋地熱開采、回灌、水位、溫度及水質五大要素，各類監測點總數超過400個，并且基本完成了實時遠程監控。為研究北京地區地熱資源成礦機理、開展資源評價提供了基礎和科學依據;為政府決策、日常管理和開發保護地熱資源提供了數據支持。

為了保證地熱資源的可持續利用，從20世紀70年代起，北京市就開始對地熱回灌進行研究，目前，已經實現地熱供暖尾水同層回灌。從監測初期至2015年，所有監測熱田的隱伏地熱水位總體呈現下降趨勢。2016年之后水位下降速度明顯減緩，甚至回升。近年來，水位的連續回升，意味著北京地熱已經到達資源均衡開發的新時期。

在資源均衡開發時期，只要保持對地熱流體的消耗量不大于天然補給量，地下儲層壓力就不會下降。因此，基于長期對北京地熱資源條件的充分研究，立足以實現“雙碳”目標為焦點的當下，對北京地熱資源開發提出一些設想：未來北京地熱資源的開發利用應以“分區管理、分類引導、總量控制”為原則，引導地熱科學、合理、有序開發。

北京地熱資源主要賦存于巖溶熱儲，受構造控制分為4個地熱帶，而各地熱帶的地質條件都有很大差異，因此需要進行分區管理。根據北京地熱資源的兩種利用方式——直接利用和間接利用，未來應根據國家宏觀政策與能源需求，在消耗量允許的范圍內，對兩種不同利用方式分別進行引導。總量控制包括兩層含義：一是控制地熱流體的消耗量不大于天然補給量，保持儲層壓力穩定;二是控制最大回灌量不大于地溫場能夠承載地熱供暖低溫尾水的最大回灌量，保持地溫場穩定。

目前，北京地熱資源的利用主要集中在除榆垡-鳳河營地熱帶外的3條地熱帶，通過多年的監測數據研究計算得出這3條地熱帶內兩種不同利用方式下的可動用流體量：每年可直接利用的地熱流體量達498.37萬米3，只要消耗量不超過此數值，地熱帶內儲層壓力就能保持穩定;而每年間接利用地熱流體供暖的可動用總量約4450萬米3，可供暖面積達1060萬米2，一個采暖季以120天計算，可以替代約19萬噸標準煤，減少二氧化碳排放達45萬噸，大概相當于種植75萬棵樹凈化的效果。

舉一個更加具體化的例子，2021年8月習近平總書記前往考察的塞罕壩，這片林場經過三代人的努力，建成了如今115.1萬畝（1畝≈667米2）的林地，它每年可固定二氧化碳量達86.03萬噸。而通過利用地熱流體供暖，北京一個供暖季能夠減少排放的數值，約是它年凈化的二氧化碳量的52.31%。這充分證明了地熱在節能減排中的重要作用，也讓我們更有理由相信，地熱必能在早日實現“雙碳”目標中發揮作用。

地質從來都不是一個光鮮亮麗的行業，是一代代地質人風雨兼程、拼搏奮斗和幾十年如一日的堅持，才有了如今豐厚的地質成果。作為新時代的地勘人，我們將繼續發揚地質人“勇挑重擔、攻堅克難”的精神，充分利用科技手段、依托政策法規，積極探索地勘事業的新方向和新道路，為國家的發展和建設貢獻力量。