地热能综合利用及案例分析课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,地热能综合利用及案例分析,秦皇岛,2017.12.28,地热能综合利用及案例分析,1,地热能的综合利用,一、地热能的定义及分类,二、地热能利用的政策利好,三、地热能的发展现状,四、地热能利用的发展目标,五、地热能利用的重要任务,六、地热能投资估算及社会环境影响分析,地热能的综合利用一、地热能的定义及分类,2,一、地热能的定义及分类,地热能资源是指能够经济地被人类所利用的地球内部的地热能、地热流体及其有用组分，是一种可再生的能源，具有清洁、环保、利用系数高等特点。目前可以用的地热能主要包括：,通过热泵技术开采利用的浅层地热能,（,0-200,米）,通过天然通道或人工钻井直接开采利用的水热型地热能,（,200-4000,米）,干热岩体中的地热能。,一、地热能的定义及分类,3,二、,地热能利用政策利好,我国从,20,世纪,70,年代开始地热普查、勘探和利用，建设了广东丰顺等,7,个中低温地热能电站，,1977,年在西藏建设了羊八井地热电站。上世纪,90,年代以来，北京、天津、保定、咸阳、沈阳等城市开展中低温地热资源供暖、旅游疗养、种植养殖等直接利用工作。本世纪初以来， 热泵供暖 （制冷）等浅层地热能开发利用逐步加快发展。,据国土资源部中国地质调查局,2015,年调查评价结果，全国,336,个地级以上城市浅层地热能年可开采资源量折合,7,亿吨标准煤；全国水热型地热资源量折合,1.25,万亿吨标准煤，标准煤， 年可开采资源量折合,19,亿吨标准煤； 埋深在,3000-10000,米的干热岩资源量折合,856,万亿吨标准煤，按照,2%,的开采率，年可开采量为,17.12,万亿吨。,国家能源局发布的,2017,年能源工作指导意见中指出,“,全国能源生产总量,36.7,亿吨标准煤左右。煤炭产量,36.5,亿吨左右，原油产量,2.0,亿吨左右，天然气产量,1700,亿立方米左右（含页岩气产量,100,亿立方米左右）。,”,二、地热能利用政策利好,4,由此可见，地热能的开发利用可以直接加速清洁能源应用的进程，并且随着技术的深入，完全可以实现化石能源的替代任务。,三、,地热能利用发展现状,目前，浅层和水热型地热能供暖（制冷）技术已基本成熟。浅层地热能应用主要使用热泵技术，,2004,年后年增长率超过,30%,，应用范围扩展至全国，其中,80%,集中在华北和东北南部，包括北京、天津、河北、辽宁、河南、山东等地区。,2015,年底全国浅层地热能供暖 （制冷） 面积达到,3.92,亿平方米，全国水热型地热能供暖面积达到,1.02,亿平方米。地热能年利用量约,2000,万吨标准煤。,由此可见，地热能的开发利用可以直接加速清洁能源应用的进程，并,5,四、,地热能利用发展目标：,在“十三五”时期，新增地热能供暖（制冷）面积,11,亿平方米，其中：新增浅层地热能供暖（制冷）面积,7,亿平方米； 新增水热型地热供暖面积,4,亿平方米。 新增地热发电装机容量,500MW,。到,2020,年，地热供暖（制冷）面积累计达到,16,亿平方米，地热发电装机容量约,530MW,。,2020,年地热能年利用量,7000,万吨标准煤，地热能供暖年利用量,4000,万吨标准煤。京津冀地区地热能年利用量达到约,2000,万吨标准煤。,根据统计，至,2015,年底，,河北,县城及以上城市人口总数为,2825,万人， 总用热面积,10.68,亿平方米。,2020,年， 全省总人口将达到,7900,万人左右，其中县级及以上城市人口约,3500,万人，总用热面积将达到,13.46,亿平方米（预测值）左右。净增加的供热面积,2.78,亿平方米,。,四、地热能利用发展目标：,6,河北省城镇供热十三五规划热源规划方案能源利用方式目录,1,、煤炭利用,2,、天然气利用,3,、工业余热,4,、地热能,5,、热泵技术,6,、电能综合利用,7,、采用风电、光热、光伏等可再生能源技术,8,、其他清洁能源利用方式,前三种形式为传统能源利用形式，这里重点是地热能和热泵技术，并且在河北省的能源消费形式中所占比重越来越大。,河北省城镇供热十三五规划热源规划方案能源利用方式目录,7,4,、地热能,地热能是一种绿色低碳、可再生的能源，应按照资源分布，提倡科学、规范、可持续和梯级利用。我省主要利用浅层地温能、水热型地热能,(,中深层地热能,),两种资源类型。浅层地热能主要采用地源热泵技术加以利用采集； 水热型地热能热开发利用方式主要采用间接供暖， 通过热交换器将地热水热量转换给供暖系统进行供暖。,5,、热泵技术,按热源（能源）方式不同分为：浅层地源（埋管）、空气源、污水源、海（湖）水源、地下水水源和复合热泵等。其能源利用率高，分布广泛，使用灵活，是今后提倡的主要利用方式之一。,地热能综合利用及案例分析课件,8,6,、电能综合利用,电能属于一次能源转化的高品质能源， 我国电能主要是由燃煤火力发电厂生产的，能源利用效率在,40%,左右，提倡电驱动的地源、空气源及水源热泵等电能利用形式。 适用于集中供热管网覆盖不到的区域及农村社区。其他利用方式有电热膜辐射采暖和电蓄热锅炉等。,7,、采用风电、光热、光伏等可再生能源技术,充分利用张家口、承德以及秦皇岛、唐山、沧州沿海地区风能资源，采用风力发电，结合当地峰谷电价，采用储热式电锅炉等进行供热。,8,、其他清洁能源利用方式,在集中供热管网覆盖不到的区域及农村社区应根据实际情况， 因地制宜发展太阳能与空气源（地源）热泵联合方式、太阳能与电辅助加热方式、 太阳能与燃气辅助加热方式及生物质能 （秸秆气化、 沼气）等供热方式。,6 、电能综合利用,9,五、,地热能利用重要任务：,（一）组织开展地热资源潜力勘查与选区评价,（二）积极推进水热型地热供暖,（三）大力推广浅层地热能利用,（四）地热发电工程,（五）加强关键技术研发,（六）加强信息监测统计体系建设,（七）加强产业服务体系建设,尤其是第三条，在“十三五”时期，要按照“因地制宜，集约开发，加强监管，注重环保”的方式开发利用浅层地热能。通过技术进步、 规范管理解决目前浅层地热能开发中出现的问题， 并加强我国南方供暖制冷需求强烈地区的浅层地热能开发利用。 在重视传统城市区域浅层地热能利用的同时， 要重视新型城镇地区市场对浅层地热能供暖（制冷）的需求。,五、地热能利用重要任务：,10,河北省城镇供热十三五规划重点任务中供热热源建设要求,中,第,5,条,、科学合理利用地热能资源,各地根据资源条件， 科学合理制定地热能供热发展规划， 提高地热能替代化石能源在供热中的比例，力争到,2020,年，地热供热能力累计达到,1.3,亿平方米（支撑性数据），替代标煤,337,万吨，减排二氧化碳,800,万吨。,石家庄、保定、邯郸、邢台等平原地区重点推进浅层地热能集中供暖制冷项目开发建设；保定、石家庄、廊坊、张家口和沧州等地区市重点推进中深层地热能供暖的开发利用， 结合热泵技术， 实现中深层地热能梯级利用； 同时各地做好尾水回灌工作， 实现资源可持续良性循环。,第,6,条,、积极推广电能、生物质能等清洁能源的供热利用在集中供热覆盖不到的区域， 充分利用低品质的资源，,大力发展电能驱动的污水源、空气源及地源热泵，蓄热式电锅炉等供热方式。,有资源条件的地区发展区域性的生物质发电供热。,河北省城镇供热十三五规划重点任务中供热热源建设要求中,11,六、,地热能利用投资估算和环境社会影响分析,（一）投资规模估算,初步估算， “十三五”期间，,浅层地热能供暖（制冷）可拉动投资约,1400,亿元，水热型地热能供暖可拉动投资约,800,亿元， 地热发电可拉动投资约,400,亿元， 合计约为,2600,亿元。,此外，地热能开发利用还可带动地热资源勘查评价、钻井、 热泵、 换热等一系列关键技术和设备制造产业的发展。,六、地热能利用投资估算和环境社会影响分析,12,（二）环境社会效益分析,地热资源具有绿色环保、 污染小的特点， 其开发利用不排放污染物和温室气体， 可显著减少化石燃料消耗和化石燃料开采过程中的生态破坏， 对自然环境条件改善和生态环境保护具有显著效果。,2020,年地热能年利用总量相当于替代化石能源,7000,万吨标准煤， 相应减排二氧化碳,1.7,亿吨， 节能减排效果显著。地热能开发利用可为经济转型和新型城镇化建设增加新的有生力量， 同时也可推动地质勘查、 建筑、 水利、 环境、公共设施管理等相关行业的发展， 在增加就业、 惠及民生方面也具有显著的社会效益。,（二）环境社会效益分析,13,浅层地热能供暖实施案例,1.,项目概况,本项目名称为遵化市龙华名苑小区水源热泵项目，由遵化市北二环路、海泉路、燕山东街及凤凰路所包围区域组成，总建筑面积为,52,万平方米，建筑类型包括住宅、商业以及幼儿园等。工程自,2009,年,7,月开工建设，截止止,2014,年,10,月全部建成投运。小区整体规划为,4,个水源热泵机房，,选用,LSFBLGR1750D,型海尔水源热泵设备,16,台，,LSFBLGR900S,型海尔水源热泵设备,3,台。,机组制热期为每年的,11,月,15,日至次年,3,月,15,日，共计,121,天。本项目抽水井严格按照成井工艺要求施工，回灌采用,4,个独立回灌池集中回灌。通过连续,7,个采暖期的运行，每个采暖期实际供热消耗电量为,23KWH/,平方米,，节能效益显著。,浅层地热能供暖实施案例1.项目概况,14,浅层地热能供暖实施案例,2.,直接经济效益,1,）利用水源热泵系统产生的社会生态效益,总产热负荷：该,52,万平方米水源热泵供热项目经过实际热计量装置的多年连续反复测量，综合能效比高达,3.28,，则该项目冬季采暖总产热负荷,Q,热：,Q,热,= 23Kwh,3.28,520000 = 39228800Kw.h,。,年耗电量（,Kw.h,）：根据水源热泵系统供暖工况下的能效比（,COP =4.5,）及全年负荷估算结果计算全年热泵系统的能耗，具体计算公式如下：,E= Q,COP = 39228800KW.h,4.5 = 8717511Kw.h,年能耗量（,Kw.h,）,:,电与标准煤的等价值折算系数为每,1,度电为,0.404,千克标准煤（即电力折标准煤的等价值），即,1000,千克标准煤,=2475.2,度电。因此，折算每年水源热泵系统耗煤量,G,为：,G = E,2475.2 = 8717511,2475.2 = 3521.9,吨。,浅层地热能供暖实施案例2.直接经济效益,15,浅层地热能供暖实施案例,等能耗情况下燃煤锅炉耗煤量：若采用燃煤锅炉满足该小区供暖期供热负荷,燃煤锅炉的效率取,65%,可按下式计算,:,G=3.6,Q,热,/,（,HC,g,）,=3.6,39228800KW.h,（,29307,65%,）,=7413.5,吨,式中：,g,燃煤锅炉效率，取,65%,HC,标准煤热值（按,7,千卡计），取,29307KJ/kg,节能效益：采用水源热泵系统相比燃煤锅炉每年可节约标准煤,G,节煤,=G,锅炉,G,热泵,=7413.5,3521.9=3891.6,吨，,7,千卡标准煤市场价格按,800,元,/,吨计算，每年可节约动力费用,311.3,万元。,因此，本项目采用水源热泵系统为用户冬季供暖与锅炉相比具有显著的节能效益。,浅层地热能供暖实施案例等能耗情况下燃煤锅炉耗煤量：若采用燃煤,16,浅层地热能供暖实施案例,特别是每燃烧,1000,千克标准煤，同时产生污染排放,673.3,千克碳粉尘、,2467.8,千克二氧化碳（,CO2,）、,74.3,千克二氧化硫（,SO2,）、,37.1,千克氮氧化物（,NOx,）。本项目将产生显著的环境效益，每年可减排,CO2,、,SO2,、碳粉尘及,NOX,等的量如下表所示：,浅层地热能供暖实施案例特别是每燃烧1000千克标准煤，同时产,17,浅层地热能供暖实施案例,2,）回灌池技术应用的经济效益,节约凿井成本：按照遵化市三间房及龙华名苑小区所在水源地为中粗砂及细砂含水层组的水文地质情况，抽水井与回灌井比例最低应为,1:1.5,，根据抽水试验可知，该区域平均单井涌水量,57m3/h,，按照每,1,万平米,60 m3/h,的用水量计算，共需要水源井,55,眼，按照比例需求应设计回灌井数量最少为,86,眼，单眼井的成井、配套以及铺设管网成本约为,8,万元，按照原回灌井回灌的技术方案，回灌部分的最少直接投入约为：,86,眼,8,万元,/,眼,=688,万元。,由于回灌池位置集中，便利施工，单个回灌池的综合成本约为,40,万元左右，上述项目中,4,个回灌池的总投入为,160,万元左右，较回灌井技术减少投入为：,688,万元,160,万元,528,万元，减少投资比例为：,528,万元,688,万元,76.74%,。,浅层地热能供暖实施案例2）回灌池技术应用的经济效益,18,浅层地热能供暖实施案例,节水效益：根据我市水源热泵项目实际运行效果和监测结果，回灌井自流回灌效率基本维持在,60,75%,之间，按多年平均回灌率,70%,计，约浪费,30%,的地下水资源。回灌池经过多年的运行，回灌率均达,99%,以上，可节约近,29%,的水资源量，按遵化采暖期,120,天，日运行,16,小时，每万平米需水,60,立方米计算，可节约水资源量：,120,16,60,40,29%/10000=133.62,万,m3,，根据现行水资源费征收标准，水源热泵外排水资源费为,1.40,元,/m3,，年均节水效益达,187.08,万元。,3,）综合效益指标,经济效益：回灌技术在水源热泵系统中的应用可以较大程度的节约运行成本，可节约回灌井建设成本,528,万元，分摊效益为,10.15,元,/ m2,，年均节水效益达,187.08,万元，分摊效益,3.60,元,/m2,。,浅层地热能供暖实施案例节水效益：根据我市水源热泵项目实际运行,19,浅层地热能供暖实施案例,生态效益：三间房及龙华名苑小区采用水源热泵系统相比燃煤锅炉年可节约标煤,3891.6,吨，分摊节约标煤,74.84,吨,/,万,m2,；,同时，污染物排放量减少如下：,2620.21,吨碳粉尘,9603.69,吨二氧化碳（,CO2,）,289.15,吨二氧化硫（,SO2,）,144.38,吨氮氧化物（,Nox,）,。,浅层地热能供暖实施案例生态效益：三间房及龙华名苑小区采用水源,20,浅层地热能供暖实施案例,3.,非经济效益（包括生态环境、人居环境）,3.1,人居环境效益、社会效益,1,）项目的实施，为水源热泵系统回灌技术的决策提供理论依据，提高水源热泵系统的回灌效率，减少了开凿水源井的所带来的地下水生态安全隐患，避免产生建筑物地质灾害，有效的推动水源热泵技术的推广利用。,2,）水源热泵技术的推广不可避免的存在回灌困难的问题，将不能回灌的地下水偷偷排入河道或排水管网，不但造成了洁净淡水资源的极大浪费，也使水源热泵技术遭到公众的诟病。该技术的推广利用提高水资源的利用率；能够保证所抽取的地下水全部回灌，实现了更科学、更合理的水资源调配。,浅层地热能供暖实施案例3.非经济效益（包括生态环境、人居环境,21,浅层地热能供暖实施案例,3),项目的实施，减少了因城市热网供热能力限制而树立的大大小小烟囱，极大提高了城市品位，利用水源热泵项目的居民小区整体环境提高，小区生活质量、生活水平迅速提高，小区房价提高显著。,3.2,生态环境效益,项目实施后，减少了大量燃煤锅炉，相比较每年可节省近,50%,的标准煤，此外，每万平米居民用暖每年可减少大气温室排放,184.69,吨、减少碳粉尘排量,50.39,吨，对改善北方冬季雾霾情况起到积极的作用。并且没有普通分体式空调的室外热辐射效应，改善城市小气候，改善城市生态环境，增加自然环境容重的重要作用。,浅层地热能供暖实施案例3)项目的实施，减少了因城市热网供热能,22,谢谢观赏,谢谢观赏,23,谢谢观赏,谢谢观赏,24,