多维监控体系确保地热能高效可持续发展
地热能的利用依赖并某种程度反作用于地下地质环境，现今地源热泵的使用不再是一条管、一口井、一个机组的简单利用模式，许多大型的地源热泵项目动辄上万个换热孔，如此大规模的地热能利用对地质环境的依赖性更大。因此，建立一个完善的监控体系，实时掌握周边的地下水、土壤、微生物、温度场等的变化，是保障科学高效、可持续利用必须且必要的工作。
图为《地源热泵》杂志记者采访李宁波主任现场
据李宁波主任介绍，关于浅层地热能的监测，最早是在2009年国土资源部发布的《关于大力推进浅层地热能开发利用》的通知里明确地提出的。事实上，当时已经在北京建立起了中国第一个浅层地热能地质环境影响的监测系统，包括两个监测站和20个监测点，经过发展与扩大，后来是两个站40个监测点，现在就总体规模来讲有近百个，涵盖北京各个不同的地质单元，不同的区域。与此同时，李宁波主任主持编写了浅层地热能开发地质环境影响监测评价的行业规范，以统领性规范的形式希望引起各地的高度重视。监测系统的建立应是政府部门、支撑部门和技术支撑单位的共同责任，严格规范对地质环境的监测。在全国各个地方，由于地方财政经济发展不均衡，部分地区要建立完善的监测体系比较困难，可以按照规划先建立初步的系统，对于政府出台政策及后续管理起到基础的支撑作用。
监测系统的建立更多地是发力于工程结束之后，而从勘察定位到设计施工，仍有许多环节需要进行调研与监控。李宁波主任介绍，在实施大型的地源热泵项目前期会进行相关的调研，开展岩土体现场热响应实验，做充分的浅层地热地质条件评估，在不影响地质环境变化的前提下，计算合理的布孔数量，在项目实施中还同时施工地质环境监测孔，实时监测地源热泵项目运行对地下地质体的影响程度。李宁波主任结合大兴国际机场和北京城市副中心等地热能大型公建项目的地质监测数据表示，就目前实际的监测结果来看，地源热泵技术已经足够安全。以前粗放式的地源热泵项目管理运营，有些可能会对地下水环境或地温场产生影响，但现在即使是体量极其巨大的热泵工程，对环境产生的影响也是微乎其微的。总结来看，李主任认为从地源热泵这个角度来讲，一方面是由于北京管理比较规范，在前期勘查、回填等施工方面要求相对要高一些。另外在施工的过程中，大型公建项目对施工安装的企业资质要求较高，多为大型企业施工，大型企业现场的管理也比较规范;另一方面也得益于地源热泵产业自身的发展，目前很多地源热泵项目为复合式系统，地源热泵部分仅承担基础负荷，其余方式进行调峰，这样也可以尽量减少因为大范围布孔对地下环境造成的不良影响。此外，目前开展实验的井下换热技术，也能够极大地提高地埋管的单孔换热能力，减少布孔数量。
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“三个制宜”把脉，“地热能+”赋能行业未来
随着地热能开发利用技术的进步与认知的提升，通过合理的地热能开发手段和整合形式，构建能源综合利用系统成为当下能源利用的新方向。李宁波主任根据多年的实践经验，提出了“地热能+”的创新模式，即以地热能为主，多种能源相结合兼容并蓄的供能方式，从供给端整合更多清洁能源，实现高度的资源节约与高持续性能源供给链，满足用户的用能需求。实现“地源热泵+”的模式将通过浅层地热能与干热型地热资源、与深层水热型地热资源相结合;将浅层地热能与包括太阳辐射、热量、空气、水分、风能在内的气候资源相结合;将以浅层地热能为主，深层地热为辅的多源复合系统与储能系统相结合;以地表水为表，浅层地热能为里，将二者相结合的模式。李宁波主任认为这四种结合模式并不是孤立的，而是可以相互结合的，根据区域资源禀赋情况，灵活地使用，以实现各种资源最大程度地利用。这一创新模式，李宁波总结为四个结合：一是深浅结合，二是天地结合，三是调蓄结合，四是表里结合。
图为李宁波主任在华清荣益·2019第十一届地源热泵行业高层论坛上发表讲话
李宁波主任认为，未来，“地热能+”的典型实现形式是区域地热能的发展。
“区域地热能”指在地热资源富集区域，在目前的工艺条件下，运用相关的合理技术和手段，获取经济实用的地热能，并且有机融入区域能源综合利用系统。从能源供给端到使用端，实现高度的环节统一与智慧管理，在一定范围内形成资源节约、经济性好、持续和保障性高的能源供给链，在发电、供暖、制冷、旅游养生等多方面发挥作用。其中，“区域”可以是一个城市，一个工业区和大型住区，也可以是一个小区或建筑群，形成能源生产、供应、输配、使用和排放的完整链条。“地热能+”具有显著的优势，它有效提升了系统运行的经济性和运维的可靠性。但由于我国幅员辽阔，南北方纬度跨度大，气候条件差异大，建筑对冷热需求因各地而呈现出不同的特点，再加上地热地质条件千差万别，单一的能源供给方式不可能解决所有的问题，因此，李宁波主任指出“三个制宜”是“地热能+”能源整合链条的核心要素。
首先，因地制宜，掌握区域地质、资源条件是基础。在区域经济、技术条件成熟情况下，应重点发挥地质勘查工作在地热开发利用中的基础性、先行性作用，加大资金投入，提高覆盖面及勘查数据精度，支撑地热科学规划，有效引导市场，降低风险。其次，因时制宜，技术与经济发展相辅相成。地热发展随着国家经济、社会发展水平的提升而提高。经济基础决定着上层建筑，也决定着国民的生活需求面。不同发展时期重点和重心会有变化。未来，在经济、技术条件适宜时期，可以着力扩大干热岩、中低温发电等技术推广。第三，因事制宜，不同的需求应用不同的方式。针对不同的区域地热资源条件，同经济社会发展所处的历史时期相匹配，可用不同的方式针对性地调整适应不同的场景和不同的适用情况。
图为节选李宁波主任公开演讲PPT截图
此外，随着区域性能源利用规模的扩大，“地热能+”还应该考虑融入大数据和互联网的力量。通过互联网技术的运用，实现智能控制与智慧化的管理，也是降低能源损耗、节省运行费用的好方式，所以“地热能+”的发展路径也应向互联网要效益。采访最后，李宁波主任结合当前地热能在全国的发展现状，给《地源热泵》记者展望了我国地热能行业未来的发展前进道路。李主任指出：未来，地热市场前景依然广阔，挑战依然存在。能源的革新，更是地热能行业从业者“坚守初心，牢记使命”的自我革命。在接下来一段时间内，我国的地热能行业发展仍会保持高增长态势，由于新规划、政策的全面实施，预计今后将迎来井喷式的大发展。地热能市场前景广阔，如何才能抓住良好的契机?李宁波主任表示，作为地热能行业从业者，还是应该从基本的方面着手去做：首先，做好行业自律，踏踏实实、认认真真做好自己的每一件事，高标准、严要求、细劳作、出精品;其次，眼光要长远，诚信经营，相互扶持，共同进步，单丝不成线，独木不成林。最后，要做到以“我”为主，兼收并蓄，各展所长，充分发挥自身专业领域的技术特长，相互借鉴，齐头并进，共迎地热能发展的千载难逢新时代。(全文完)
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