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【北京地热】北京地热:埋藏在地下的宝藏

新中国成立以来,在党中央的坚强领导下,随着七版北京城市总体规划的编制、修编及实施,作为全国政治中心、文化中心、国际交往中心、科技创新中心,北京不断探索和实践“建设一个什么样的首都,怎样建设首都”这一重大问题。

70年来,伴随着伟大祖国的复兴之路,北京逐步发展为现代化国际大都市。那么,北京城是如何一步一步成长为如今的模样?面对新时期、新阶段,首都城市发展又面临哪些新挑战、新问题、新机遇?在纪念建党99周年和即将迎接建党100周年之际,让我们一起回顾历史、思考未来。

“北京城市故实”专题立足北京“四个中心”的城市战略定位,从城乡规划、自然资源、建筑工程、市政交通、文化生活五个方面,按照新中国成立后的30年(1949-1978)、改革开放后的30年(1979-2012)、党的十八大以来(2012-至今)三个阶段,讲述北京城市“故实”(注:“故实”指有历史意义的事实),带您重温北京城市规划建设发展的故事,展现新中国成立以来北京城市规划建设之路和辉煌成就。


地热开发历史与起步

提到地热,很多人不熟悉,可是提到温泉,几乎人人皆知,其实地热是一种矿产资源,它赋存在地下岩石和流体中,在一定的地质条件作用下,自然出露地表的流体称为“温泉”,通过钻井取出来的流体称为“地热”,它们是一回事。

北京地热利用的历史悠久,早在1500年前南北朝时期,《元混一方舆胜览》《昌平山水记》《水经注》等文献里就已有温泉的记载,但影响较大的是明、清以后,小汤山温泉被皇家视为“圣汤”而御用。解放后,北京是国内开展地热资源勘查最早的地区,1956年为发展国家医疗卫生保健事业,在小汤山温泉附近地区进行过温泉资源的勘查评价,圈定0.6平方公里的热田面积。

小汤山疗养院温泉泉眼 (图片来源:北京市地质矿产勘查院)

20世纪70年代,世界石油危机引发各国寻找和开发新能源的热潮,在原地质部部长李四光的倡导下,北京市在东南城区开始对隐伏地热资源进行勘探,在北京氧气厂首次钻出39.2℃的自流地下热水,揭开了北京钻井开发地热的序幕,也证明了北京是世界上第五个发现地热田的首都,城区圈定30平方公里的热田面积。

北京首个地热井洗井照片 (图片来源:北京市地质矿产勘查院)

地热开发市场化热潮

20世纪80年代,国家加大对北京地热勘查的投入,陆续开展了北京市平原区浅层地温测量、东南城区地热资源综合试验科学研究、北京市地热资源普查以及东南城区、小汤山等热田地热资源评价工作,发现了四个地热带、八个地热田,圈定1756平方公里的热田面积。

地热科学试验 (图片来源:北京市地质矿产勘查院)

20世纪90年代,我国进入市场经济,北京的地热市场出现了开发的高潮,以温泉为主题的度假村、房地产项目迅速增多,地热井数量和地热开采规模大幅增加。2000年之后,北京提出改善大气环境、建设节约型社会,地热资源在供暖方面也开始发挥重要作用,尤其在小汤山热田实施规模化地热供暖,并将供暖尾水全部同层回灌,这种采灌方式使地热供暖不再消耗地热流体,热储压力下降的速度明显减缓,实现均衡开发。

2006年原北京市国土资源局出台《北京市2006-2020年可持续利用规划》,圈定2760平方公里的热田面积,划分出十个热田,并对地热资源采用分区管理,实行严格的保护性限量开采的政策,确定了地热开发管理的四个原则:开发与保护并重的原则;环境与效益优先的原则;地热开发必须与经济发展相适应的原则;统一规划、合理开发与科学利用的原则。

北京市地热田分布图 (图片来源:北京市地质矿产勘查院)

新时期地热可持续开发

十八大以来,随着国家制定能源革命战略,提出建立清洁低碳、安全高效的现代能源体系,地热供暖在北方地区受到重视。北京市地热利用方式由过去以温泉养生为主逐渐转变为以地热供暖为主,单采模式变为采灌模式,地热流体压力、温度和化学成分实现可持续开发成为地热供暖的约束条件。

随着科学技术的进步,地热资源的应用范围不断扩大,利用水平逐步提高,其中最主要的一个用途就是利用地源热泵技术开发“深层地热能”和“浅层地热能”(地热“两能”)为建筑提供供暖制冷需求。

在通州区潞城镇北运河北岸,你能看到的,是简朴庄重的北京市级行政中心办公楼巍然屹立,而你看不到的却是脚下暗藏的大乾坤,为了城市副中心行政办公区使用可再生能源比重达40%的目标,这里大规模采用了地热“两能”+调峰的复合式可再生能源中央空调系统,通过地源热泵技术,将地下热能科学利用,再经管廊输送到各个建筑中,完美诠释了“绿色发展”的理念。

复合式可再生能源中央空调系统 (图片来源:北京市地质矿产勘查院)

复合式可再生能源中央空调系统 (图片来源:北京市地质矿产勘查院)

这里,既看不到室外机,也没有室外的锅炉房,更不会像传统中央空调消耗大量的电能和天然气等不可再生能源。所有都在地下悄然运转。在行政办公区建筑的桩基及底板铺设有44公里长的管线,河道、绿地下的11000余组地埋管汇集在这里盘结交错,4眼地热井、两座两万平米的浅层地热能源站,共同组成了贯穿“四大四小”近240万平方米的“绿色空调”。

这是迄今为止,全球范围内单批次最大规模地开发深层地热能和浅层地热能,即地热“两能”技术的中央空调系统带给北京市民的又一个惊喜。

众所周知,建筑业是用能大户,随着人民生活水平的不断提高,为了创造更加舒适的室内环境,暖通空调能耗占比越来越大。据调查统计,在现代楼宇建筑中,中央空调的能耗约占整个建筑物总能耗的50%-60%。而利用地源热泵技术开发地热“两能”正好能够有效解决这一城市“痛点”。这一技术既能满足空调服务质量,又能降低空调的能耗,同时提高一次能源利用率,减少二氧化碳和其它燃烧产生的污染物的排放,是一种可持续发展的建筑节能技术。其社会、经济和环境效益均很显著,在发展国民经济中已显示出越来越重要的作用。

工人在外作业 (图片来源:北京市地质矿产勘查院)

地热“两能”属可再生能源,具有本地化、储量大、零排放、可持续的特点。随着地热“两能”开发技术在冬奥会场馆、城市“绿心”、北京学校等城市各个领域的应用和普及,越来越多的人对这一新能源利用技术有了更多感同身受的真实体验。

2020年底,中国向国际社会承诺2030年实现碳排放达峰,2060年实现碳中和。“碳达峰、碳中和”对地热工作提出了更高的要求。为迎接能源结构调整新挑战,提升能源保障能力,北京市规划和自然资源委员会组织开展了一系列地热技术研究工作:进一步完善地热动态监测系统,建立了全国最完善的地热开采、回灌、流体压力、温度和化学成分五大监测网,基本实现远程实时监控,全面掌握了北京市各个热田的动态变化特征;开展了地热回灌衰减原因与防治措施研究,为长期稳定的实施地热回灌提供技术保障;在小汤山热田开展地热供暖可持续利用研究,提出采灌条件下的资源评价方法,计算了地热供暖资源潜力,为北京推进大规模地热供暖提供了科学依据。目前,北京市地热流体压力已经全面回升,温度和化学成分没有发生明显变化,地热资源实现可持续开发。

地热回灌衰减试验现场 (图片来源:北京市地质矿产勘查院)

地热回灌衰减试验现场 (图片来源:北京市地质矿产勘查院)

地热资源是埋藏在首都北京地下的宝藏,我们这一代人应继承老一辈的光荣传统,积极探索、勇于创新,坚持科学、合理、高效、可持续的开发原则,充分发挥地热资源清洁低碳的优势,深入贯彻落实习近平生态文明思想,打好污染防治攻坚战,助力“碳达峰、碳中和”目标的实现。



供稿单位:北京市地质矿产勘查院

关于作者: luda

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