近年来,“双碳”一词被频繁提及,它其实是碳达峰与碳中和的简称。碳达峰是指在某一个时间点,二氧化碳等温室气体的排放不再增长达到峰值,进入平稳下降阶段;碳中和则是指通过植树造林、节能减排等方式,使二氧化碳等温室气体的排放总量与吸收量达到平衡,也就是实现二氧化碳的“零排放”。
我国碳排放具有三大特征,即排放总量大、“富煤”结构、碳源集中。为了早日实现“双碳”目标,提高能源利用效率、调整能源结构两者缺一不可。
地热资源作为一种清洁能源,凭借其低碳、可再生、运行稳定可靠等优点,走入人们的视野。
那究竟什么是地热,我们的生活中又能怎样利用这种能源呢?其实地热对大家来讲应该并不陌生,我们常说的温泉就是地热最早被广泛利用的形式,随着对地热开发和研究的深入,现在更主要是被用来进行房屋供暖,此外还有温室种植、水产养殖和发电等用途。比如我国著名的羊八井地热电站,最高发电量曾占到拉萨电网的60%。
1956年,在地质部部长李四光先生的指导下,北京地勘队伍开始围绕出露的温泉开展地热地质勘查,经过多年的工作,在北京市共发现了4条地热带,圈定出10个地热田,全市赋存地热资源面积达2760余千平方米,开凿各类地热井超过500眼。
通过直接和间接利用地热流体,北京实现了200万平方米的地热供暖,涌现出小汤山温泉之乡、南宫温泉开发示范林等典型代表,促进了社会经济发展。
除此之外,我们还建成了全国监测历史最久的地热动态监测系列,涵盖地热开采、回灌、水位、温度及水质五大要素,各类监测点总数超过400个,并且基本完成了实时远程监控。为研究北京地区地热资源成矿机理、开展资源评价提供了基础和科学依据;为政府决策、日常管理和开发保护地热资源提供了数据支持。
为了保证地热资源的可持续利用,从20世纪70年代起,北京市就开始对地热回灌进行研究,目前,已经实现地热供暖尾水同层回灌。从监测初期至2015年,所有监测热田的隐伏地热水位总体呈现下降趋势。2016年之后水位下降速度明显减缓,甚至回升。近年来,水位的连续回升,意味着北京地热已经到达资源均衡开发的新时期。
在资源均衡开发时期,只要保持对地热流体的消耗量不大于天然补给量,地下储层压力就不会下降。因此,基于长期对北京地热资源条件的充分研究,立足以实现“双碳”目标为焦点的当下,对北京地热资源开发提出一些设想:未来北京地热资源的开发利用应以“分区管理、分类引导、总量控制”为原则,引导地热科学、合理、有序开发。
北京地热资源主要赋存于岩溶热储,受构造控制分为4个地热带,而各地热带的地质条件都有很大差异,因此需要进行分区管理。根据北京地热资源的两种利用方式——直接利用和间接利用,未来应根据国家宏观政策与能源需求,在消耗量允许的范围内,对两种不同利用方式分别进行引导。总量控制包括两层含义:一是控制地热流体的消耗量不大于天然补给量,保持储层压力稳定;二是控制最大回灌量不大于地温场能够承载地热供暖低温尾水的最大回灌量,保持地温场稳定。
目前,北京地热资源的利用主要集中在除榆垡-凤河营地热带外的3条地热带,通过多年的监测数据研究计算得出这3条地热带内两种不同利用方式下的可动用流体量:每年可直接利用的地热流体量达498.37万立方米,只要消耗量不超过此数值,地热带内储层压力就能保持稳定;而每年间接利用地热流体供暖的可动用总量约4450万立方米,可供暖面积达1060万平方米,一个采暖季以120天计算,可以替代约19万吨标准煤,减少二氧化碳排放达45万吨,大概相当于种植75万棵树净化的效果。
举一个更加具体化的例子,2021年8月习近平总书记前往考察的塞罕坝,这片林场经过三代人的努力,建成了如今115.1万亩(1亩≈667米2)的林地,它每年可固定二氧化碳量达86.03万吨。而通过利用地热流体供暖,北京一个供暖季能够减少排放的数值,约是它年净化的二氧化碳量的52.31%。这充分证明了地热在节能减排中的重要作用,也让我们更有理由相信,地热必能在早日实现“双碳”目标中发挥作用。
地质从来都不是一个光鲜亮丽的行业,是一代代地质人风雨兼程、拼搏奋斗和几十年如一日的坚持,才有了如今丰厚的地质成果。作为新时代的地勘人,我们将继续发扬地质人“勇挑重担、攻坚克难”的精神,充分利用科技手段、依托政策法规,积极探索地勘事业的新方向和新道路,为国家的发展和建设贡献力量。