上海浅层地热能的开发利用起步较早,20世纪60年代就开始利用地下水为棉纺厂生产车间供暖和降温,开创了地热能直接利用的先例;1989年在闵行经济技术开发区建成了国内第一个地源热泵空调系统。截至2016年底,上海浅层地热能资源建筑应用项目700多个,面积达1000万平方米。
浅层地热能资源作为一种清洁环保的新能源,具有储量巨大、可再生、持续稳定等特点。上海浅层地热能的开发,将结合超大城市特点,瞄准国际前沿,大力攻克技术难关,积极探索具有上海特点的浅层地热能开发利用模式。
上海加强浅层地热能开发利用政策研究和顶层设计,起草了《上海市浅层地热能开发利用管理规定》,进行了浅层地热能开发利用分区。结合资源赋存条件和新一轮城市规划,将浅层地热能开发利用分为鼓励开发利用区、限制开发利用区、禁止开发利用区三个区域,科学规划浅层地热能开发利用工作。相关成果已应用到上海市国际旅游度假区规划、上海市奉贤南桥新城规划等规划中。
上海还积极推进相关技术标准的研究工作,规范行业行为——先后发布了上海市建设工程规范《地源热泵系统工程技术规程》《上海市地源热泵施工工法》,完成了《上海市地源热泵系统工程勘察文件编制深度规定》《上海市浅层地热能监测技术规定》等研究工作,初步构建了浅层地热能开发利用技术标准体系。
近两年来,上海进一步探索将浅层地热能开发利用与规划管理、土地管理衔接,选取了选择了杨浦区平凉社区01E-02地块项目(联通大厦)和上海市国际旅游度假区(迪士尼)进行试点示范,将浅层地热能开发利用纳入规划土地管理流程,形成政府引导、市场推进的工作机制。
2010年~2012年,上海启动并完成了全域范围内浅层地热能资源普查工作,工作成果为上海市浅层地热能的开发利用提供了基础支撑和重要依据。在资源普查的基础上,上海选择了规划新城、城市副中心等重点地区进行浅层地热能资源详查。目前已完成了杨浦区新江湾城、奉贤区南桥新城、国际旅游度假区、临港新城地区等重点地区资源详查工作,局部工作精度达到1:1万。
为充分发挥资源调查对城市建设的支持作用,上海进一步形成了区域性的开发利用方案——结合规划区建筑物功能特点、建设现状以及主体功能区的建设布局和需求,针对重点区域城市建设规划及控制指标,提出详查区域浅层地热能开发利用方案,并对开发利用方案的经济效益和环境效益进行评价,为重点规划区域科学利用浅层地热能,统筹当地经济社会与资源、环境协调发展提供技术支撑。
上海还创新性地将数学建模技术应用在资源调查评价工作中,建立了分区评价模型,深入挖掘并提炼分析了浅层地热能调查评价中涉及的不能轻易觉察或断言的数据关系,得出了诸多有价值的相关规律,填补了数学建模在浅层地热能开发利用研究工作中的应用空白。
“在保护中开发、在开发中保护”是上海浅层地热能资源开发利用的基本原则,建设监测网和开展动态监测是上海协调资源开发利用发展和地质环境保护的重要手段。
“为了做好地质环境监测和保护工作,我们已初步构建了由19个地热长期监测孔和17个应用工程跟踪监测场组成的浅层地热能开发利用监测网络,在国内目前属于密度最高的。”上海市地矿工程勘察院副院长黄坚说。
依托浅层地热能科学实验场建设和监测网日常监测,上海开展并完成了《上海浅层地热能可持续开发利用关键技术研究与示范》和《上海市浅层地热能监测与环境效应评价》等多项关键技术,创新性地研发了适用于地下200米深度的稳定可靠的地温监测设备,填补了国内在地温监测方面的空白。目前该套设备已经全面应用于上海地区浅层地热能监测网络,获得了连续数年的监测数据,监测精度达标、监测系统稳定、监测数据可靠。
上海还自主研发了数据自动采集设备及数据处理软件系统,实现监测数据采集自动化及无线通讯传输的在线监测功能。同时,上海及时共享了浅层地热能开发利用监测成果,使之成为政府决策的依据,行业应用的科学参考,产生了良好的社会效益。(文/卢为民 张天风)