今年是李四光先生发起的地热大会召开55周年。恰逢天津市地矿局成立65周年、天津地热勘查开发设计院成立50周年。
回望55年前的金秋,李四光先生亲自在天津发起了中国历史上第一次地热竞赛。他对中国地热能的关心和指导就像燎原之火的星星之火,为我国地热产业的发展注入了不可抗拒的动力。半个世纪以来,从天津大地流淌出来的热力,不仅温暖了千家万户,也温暖了中国人民探索清洁能源的坚定信念。如今,我国地热开发由点到点拓展,技术差异化创新、应用覆盖城乡,成为能源结构转型的重要力量。
新时代的进入,在天津地矿勘查开发局(以下简称:2024年地热供暖面积4760万平方米,占全市集中供热面积的8%)的不懈努力下,堪称全国地热发展的典范。
近日,我国与冰岛发表《关于进一步加强地热及绿色改造合作的联合声明》。双方将推动地热能开发,减少温室气体排放,推动能源创新,重点应对气候变化挑战,致力于加强绿色低碳合作。
让我们一起审视这场跨越半个世纪的能源革命,解开“世界地热能靠中国、中国地热能”的传奇谜团。地热能靠天津”。
战争年代,从地质勘探到能源革命的破冰
20世纪70年代初,世界面临能源短缺的严峻挑战,石油危机的阴影笼罩全球。在此关键时刻,李四光先生以卓越的远见和深刻的洞察力,将目光投向了地热资源,将其视为解决能源困境的重要突破口。 1970年10月,地质部部长李四光视察天津,对当地地热活动情况进行了重点深入考察。他远指出:“地球是一个巨大的热库,热量源源不断”,并明确建议“在天津举办地热保卫战,以天津地热勘探开发为试点和样板”。他坚信,天津利用地下热水有着美好的前景,值得追求”,并进一步强调“在天津开辟一个空间,不仅是天津的一件大事,也是国家的一件大事。”这些结论和意见不仅为我国地热发展指明了方向,也赋予了天津推动国家能源转型的重大使命。
1970年12月,地热保卫战大规模动员在天津举行。数千人热情相聚天津。由13个区、局、院校、厂矿组成的“地热战役指挥部”,像精锐师一样,驱动着探索天津地热能奥秘的重要工作。自此,一场举世瞩目的地热大战在海河两岸正式打响。
天津地热之战堪称一次艰难的科学探索之旅。冲突期间,各方专业人士通力合作,开展了一系列协调行动。复杂且关键的任务,例如重力测量、地热测量、钻井勘探和使用测试。经过一年多的不断努力,这次战斗成功认清了地热的形成原因。根据地质构造背景,发现了两个地热异常区,为后续开发利用奠定了坚实的基础。事实上,正如李四光先生所预料和想象的那样,天津的土地蕴藏着丰富的地热资源开发潜力。自此,一条新能源产业链在天津逐步形成、不断壮大、不断完善。天津在地热能开发利用方面积累的宝贵经验,成为全国学习借鉴的典范,为我国地热产业发展树立了典范。
遵照李四光先生的指示,“地热保卫战”结束后,天津市地质局第一地质队(后成立以地热战役指挥部为班子的天津地热勘查开发设计院(隶属于天津市地矿局)。半个世纪以来,“天津地热人”继承前辈精神,在地热领域不断探索。他们先后识别出10个地热异常区,总面积近3000平方米。他们的努力不仅为天津赢得了“世界地热看中国、中国地热看天津”的美誉,还在国内多个省市发现了重要的地热资源,并提供了方法和经验。
技术突破,从传统探索到智能运用的重大跨越
55年来,“天津地热人”用12代技术迭代书写中国地热历史,从探索国家第一个大型地热田,筹备第一个浅层地热地热资源开发;从编写第一份地热动态年度监测报告,到创建有史以来最大的地热资源地热资源;从地热回灌的开创性研究,建设全国首个地热灌溉系统和第一个地表水回灌基地,到实现多孔蓄热回灌这一世界性难题的技术突破;从在地热井工程中率先引进射孔、定向、测井、酸化压裂等技术,到施工总延米位居全国前列,形成十大技术技术。
深度挖掘地热资源储量价值:通过“空-空-地”一体化勘探,完成天津8个行政区6380平方公里的勘探已建成地热田8处,已钻探地热井700多口(最深4512.49米)。 2020年建成全区三维地质模型。目前,4500米以下平原地区年米田体积11.1亿立方米,节约普通煤695万吨,减少碳排放1658万吨。浅层地热资源勘探取得突破:通过技术勘探,发现天津市大部分行政区(除蓟州区外)均适合开发,资源量1748吉焦,冬季供热13.4亿平方米,夏季制冷12.6亿平方米。开发可节约普煤448万吨,减少损失1100.6万吨;河西区梅江项目已稳定运行19年,仍有较大潜力可开发暂时的。构建“全时空”智能系统:天津地热监测系统已运行30多年。与多家科研机构合作开发地热井水位自动监测(获得国家专利,适用于80-90℃地热井)。目前,317个供热站已安装监控设备939套,依托管理平台实现“全时空”动态智能监控;牵头制定地方标准1项,参与制定能源行业监测法规3项。打造“天津回灌模式”:攻克砂岩多孔蓄热回灌难题,实现多孔馆陶形式蓄热回灌蓄能系统100%回灌。为开发非变暖期地表水热库,东丽湖建设了全国最大的补水工程(年补水120万立方米)。到2024年底,天津将建成地热井再循环系统315口。再循环量从2012年的1310万立方米增加到4432万立方米。再循环率由40.3%提高到96.39%,规模和水平全国领先。
从传统勘探到智慧开发,从单一能源利用到多能源互补系统,天津地热始终站在地热技术的前沿。已完成地热资源勘查研究公共技术成果200余项,并在天津市首次获得自然资源部立项。热场科学观测研究站荣获国家科技进步二等奖1项、国家自然科学基金项目3项、省部级科技进步奖和科研成果35项科研成果奖,获得发明专利5项、实用新型专利32项、软件著作权3项。主导整合了32个系列技术法规和标准,指导地热资源利用、评价和保护,已为全国20多个省份提供地热技术服务,为推动我国地热产业发展做出了突出贡献。
人民经济实践,从试点供暖到绿色能源的转型模式
依托得天独厚的地热资源禀赋,天津从试点探索走向规模推广,成为全国地热供暖的标杆城市。
天津地热资源具有显着的供热效益。出水温度通常稳定在60-90℃,可直接用于采暖。天津通过三维勘察技术探明地热资源开发潜力该温度区间资源丰富——可满足1.2亿平方米供暖需求,占全市集中供热面积20%,为全市绿色能源转型奠定坚实的资源基础。
“多能耦合”干扰大面积加热。面对单一高效供热的局限性,探索“地热+天然气”模式。以南开区金谷公园为样板,为一对地热井配套燃气系统。在严寒初期和末期,利用地热来供应基本负荷,在严寒时期则对燃气回水进行加热。单站每年可供热320万平方米,节约燃气248万立方米,减少燃气损害1.12万吨。目前,天津已建成4座类似站,运行平稳,满足了数百万平方米的供热需求。
华明供热站正在改变运营模式。实验项目采用“政府主导+国有运营+绿色改造”三合一运营模式,供热面积525万平方米,服务用户6万余户。车站内同时建设智能供暖平台,实时采集温度数据。未来将利用人工智能调整参数、降低消耗,并结合火电厂余热,进一步探索“多能辅助”供热路径,并将继续提高可再生能源在供热系统中的比例。
规范管理,从区域示范到全球领先的发展蓝图
建立全流程管理体系,保障地热开发底线。联合主管部门、专业机构参与国家、市标准制定,构建“勘探-开发-开采”利用-保护建立“全链路标准体系”;开展“三率”标准和利用改进技术研究,推动自动化精准评价,降本增效。配合完善监管体系,在产业链关键环节提供技术服务,推动“绿色+数字”转型,防范地质风险。升级监测设施,实现流量数据实时采集和分析;优化监测网布局,完善科研建设。 建立示范模型,定期编制监测报告,支撑政策制定,构建可持续的“防护网”。
打造三大关键平台,激活地热价值转化。勘探管理平台:技术装备层面,应用智能钻井装备及配套软件,搭建数据钻井平台,探索高温深部技术技术,实现智能化管控,降本增效;在服务能力层面,我们聚焦五个主要服务领域,攻克深度勘探等关键技术,开发地热田智能管理系统,不断巩固技术领先地位。能源管理平台:在团队建设层面,整合人才,提供综合能源服务,覆盖多场景应用需求;在智慧升级升级层面,构建智慧能源体系,攻克资质认证;在基层建设浅层地热示范工程,牵头制定减少地热碳排放的地方标准,推动实施碳交易。投资运维平台:在资源属性层面,依托国有业务平台试点,推动地热从资源到“资产资本”的转变;在模式优化层面,推动规范运营、pagpkeep新模式;在拓展合作层面,引入社会资本探索“地热+”模式,延伸至智慧城市、新能源装备领域。
攻克关键技术,打造地热科技创新高地。构建“基地-平台-期刊”协调发展的科技创新体系,创建地热科普群体基地,申报水热地热重点实验室,升级中低温地热观测站;提升《地质勘探系列》期刊影响力,目标影响因子≥1.5,入选CSCD(中国科学引文数据库),持续与地球深部领域产学研单位共同解决主要问题。基础技术领域主要取得三个突破:勘探技术领域,引入微动勘探,提高地球物理勘探精度;在深层开发领域,以苍县隆起区4000-6000米热藏为重点,建设示范工程;在回灌技术领域,已建成一体化系统,正在进行砂岩蓄热外部水回灌技术研究。
在数字化和装备升级方面,推进“智能钻井+数字地热”两轮驱动:升级钻井技术,开发超深钻井技术,搭建实时监控系统;搭建“透明天津”数字化平台和大数据中心,开发三维可视化平台和“一井一档案”,实现数据驱动管理决策离子制作。
未来,天津市地矿局将实施新一轮找矿战略突破,因地制宜勘探开发地热资源,创新地热开发技术,推动地热产业发展,为推动能源革命、保障国家能源资源安全作出新贡献。
日报天津记者站 严东杰
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