慕尼黑地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

慕尼黑地區(qū)的中深層地?zé)崮?/a>開發(fā)起步于上世紀(jì)90年代，早期以淺層溫泉洗浴為主。在政府可再生能源激勵(lì)計(jì)劃政策的激勵(lì)下，2008年進(jìn)入爆發(fā)式增長階段。慕尼黑市政公用事業(yè)公司(SWM, Stadtwerke München GmbH)是德國最大的市政能源供應(yīng)商，2012年該公司制定了積極的地?zé)岚l(fā)展計(jì)劃。在過去的十幾年里，盡管存在區(qū)域和全球經(jīng)濟(jì)不確定性影響，慕尼黑地?zé)岙a(chǎn)業(yè)一直保持了較強(qiáng)的發(fā)展勢頭。該區(qū)中深層地?zé)豳Y源開發(fā)深度從幾百米到大于5000米，利用溫度從20℃到160℃，利用方式從也從早期的洗浴轉(zhuǎn)變到供暖、發(fā)電等規(guī)模開發(fā)利用為主（圖1）。目前，慕尼黑地區(qū)共運(yùn)行66個(gè)地?zé)犴?xiàng)目，其中有21個(gè)供暖項(xiàng)目，地?zé)崮?/a>目前為大約一半的市政區(qū)域供熱網(wǎng)絡(luò)供熱，地?zé)?/a>供能約200MWth，并計(jì)劃在2035年翻一番到達(dá)400MWth。慕尼黑地區(qū)地?zé)崽?/a>屬于中低溫地?zé)崽?/a>，供暖項(xiàng)目規(guī)劃服務(wù)期50年，投資回報(bào)期在15年左右，因此，地?zé)峁?/a>項(xiàng)目不需要依賴于政府補(bǔ)貼現(xiàn)有6家地?zé)岚l(fā)電廠運(yùn)營，裝機(jī)容量30MW，并計(jì)劃新建的地?zé)?/a>廠可能多達(dá)12個(gè)。2019年11月霍爾茨基興熱電聯(lián)產(chǎn)地?zé)岚l(fā)電廠正式落成，提供3.4MW的清潔電力和24MW的熱力供應(yīng)。地?zé)?/a>發(fā)電項(xiàng)目初期經(jīng)濟(jì)性則依賴于德國政府的固定上網(wǎng)電價(jià)和補(bǔ)貼政策。

慕尼黑地?zé)岙a(chǎn)業(yè)快速發(fā)展因素分析

慕尼黑地?zé)岙a(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展得益于該區(qū)豐富的地?zé)豳Y源基礎(chǔ)和政府積極的能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略規(guī)劃。適度的財(cái)政刺激政策帶動(dòng)了企業(yè)開發(fā)地?zé)豳Y源的積極性，推動(dòng)了地?zé)崮芸碧?/a>開發(fā)技術(shù)的快速發(fā)展。這一過程中，在政府積極宣傳和引導(dǎo)下，民眾對地?zé)豳Y源的認(rèn)可度越來越高。

豐富的地?zé)豳Y源基礎(chǔ)

阿爾卑斯北側(cè)的磨拉石盆地是典型的前陸盆地，是德國三大地?zé)針?gòu)造區(qū)之一。該盆地的形成與阿爾卑斯山的演化密切相關(guān)，磨拉石沉積以阿爾卑斯山碎屑巖為主。盆地從西南部的瑞士到東部的奧地利，綿延300多公里，主要由第三紀(jì)磨拉石沉積、白堊紀(jì)、上侏羅統(tǒng)（Malm馬爾姆）至中侏羅統(tǒng)（Dogger多格）和三疊紀(jì)沉積物充填構(gòu)成。北側(cè)地層埋深淺，向南呈楔狀埋深逐漸加深。慕尼黑占據(jù)了前陸盆地的最有利的熱儲(chǔ)發(fā)育位置。上侏羅統(tǒng)Malm巖溶裂縫儲(chǔ)層是該區(qū)最具潛力的地?zé)?/a>含水層，具有分布面積廣、構(gòu)造單一、厚度適中的特征。熱儲(chǔ)產(chǎn)水量大、礦化度低、水質(zhì)腐蝕性小的特征使Malm熱儲(chǔ)成為該區(qū)地?zé)崮荛_發(fā)利用的主要目標(biāo)。其次，白堊紀(jì)砂巖也可用于地?zé)崮?/a>的利用，古近紀(jì)熱儲(chǔ)層由于埋藏淺溫度低則主要用于溫泉洗浴。

慕尼黑-雄安地?zé)峋?/a>深度-溫度圖

Malm熱儲(chǔ)巖性以塊狀或厚層狀分布的石灰?guī)r和白云巖組成，熱儲(chǔ)厚度普遍超過600m?？紫兑匀芏春腿芸p為主，近平行于阿爾卑斯山分布的多條正斷層形成良好的運(yùn)移通道。熱儲(chǔ)溫度隨埋深增加而增高，從北部的40℃增加到盆地南部深處的160℃以上。因此，溫泉洗浴及區(qū)域供熱廠一般分布在盆地北部，熱電聯(lián)產(chǎn)廠則分布于地?zé)釡囟?/a>更高的南部地區(qū)。

積極的政策扶持

慕尼黑地?zé)岙a(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展產(chǎn)生于德國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的宏觀背景下。德國國內(nèi)整體上能源緊缺，同時(shí)作為歐盟主要成員也是應(yīng)對氣候變化領(lǐng)域的積極倡導(dǎo)者，主客觀兩方面的因素促成了德國成為較早重視可再生能源利用的國家之一。2000年，德國《可再生能源法》出臺后，每隔2—4年就會(huì)根據(jù)應(yīng)用情況針對性的進(jìn)行一次調(diào)整，這種頻繁的修訂成為德國可再生能源立法的一個(gè)顯著特點(diǎn)。該法規(guī)定政府通過項(xiàng)目融資、市場激勵(lì)、信貸優(yōu)惠以及提供地?zé)岚l(fā)電上網(wǎng)電價(jià)等多種方式支持地?zé)崮茉?/a>的開發(fā)。

2004年，聯(lián)邦政府資助開展了大量地?zé)豳Y源勘查工作，并發(fā)布了慕尼黑地區(qū)地?zé)豳Y源潛力評價(jià)報(bào)告，闡明了該區(qū)地?zé)崮荛_發(fā)的巨大潛力。2012年慕尼黑市政公用事業(yè)公司制定了積極的地?zé)岚l(fā)展計(jì)劃，提出到2025年實(shí)現(xiàn)100%可再生能源電力，2040年以中深層地?zé)?/a>為主100%可再生熱力的雙百計(jì)劃，同年修訂的可再生能源法，提出地?zé)岚l(fā)電補(bǔ)貼0.25€/kWh，EGS發(fā)電0.05€/kWh的具體補(bǔ)貼政策。對于深層地?zé)峁┡?/a>和發(fā)電廠，提供了最多每家熱廠200萬歐元和400米以上的鉆井成本的補(bǔ)償金。2021年進(jìn)一步提出了在現(xiàn)有200MWth的地?zé)峁┡?/a>的基礎(chǔ)上，2035年翻一番達(dá)到400MWth的規(guī)模的計(jì)劃。

2013年慕尼黑西南部Geretsried探井的失利以及大規(guī)模地?zé)衢_發(fā)的計(jì)劃促使在政府支持下，由DMT公司于2015-2016年實(shí)施了全球范圍最大規(guī)模的城市三維地震，主要范圍是慕尼黑城市南部的潛力區(qū)，總面積達(dá)170km2。由于采用了城市適用的可控震源，并未引起明顯的強(qiáng)烈振動(dòng)，從而避免了城市地下設(shè)施的損壞。大范圍三維地震的實(shí)施提高了該區(qū)的勘探程度，降低了地?zé)峥碧介_發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。慕尼黑地區(qū)從最初的幾個(gè)地?zé)岬V權(quán)發(fā)展到現(xiàn)在超過50個(gè)地?zé)峥碧?/a>/開采礦權(quán)，單個(gè)礦權(quán)的平均面積約為80km2，地熱能開采權(quán)證首次授予50年，到期后可以優(yōu)先延長，目前地?zé)岬V權(quán)幾乎覆蓋了整個(gè)慕尼黑地區(qū)。

持續(xù)的技術(shù)進(jìn)步

政府的支持下，隨著供暖和發(fā)電利用市場規(guī)模的快速增長，進(jìn)一步帶動(dòng)了地?zé)嵯嚓P(guān)科研活動(dòng)。萊布尼茨應(yīng)用地球物理研究所（LIAG）對慕尼黑地?zé)?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/資源.html" >資源的勘探起到關(guān)鍵作用。2016年由慕尼黑工業(yè)大學(xué)、埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)和拜羅伊特大學(xué)聯(lián)合組成巴伐利亞地?zé)崧?lián)盟對地熱能領(lǐng)域的研究和實(shí)踐問題進(jìn)行聯(lián)合深入研究。2020年以來，該聯(lián)盟又加入了慕尼黑應(yīng)用科技大學(xué)等多所研究機(jī)構(gòu)，創(chuàng)建了一個(gè)在科學(xué)、商業(yè)和政治之間傳遞知識和數(shù)據(jù)的平臺。

采用大井筒分支井、水平井等施工技術(shù)提高地面作業(yè)管理效率。采用大井筒高排量電潛泵組合，單井產(chǎn)量由開發(fā)初期的50~80m3/h提高到現(xiàn)階段的大于300m3/h，大大提高了地?zé)崮?/a>的單井產(chǎn)出效率。

由于有機(jī)朗肯循環(huán)和卡琳娜循環(huán)技術(shù)上的不斷成熟，地?zé)?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/發(fā)電廠.html" >發(fā)電廠能夠從大于90℃的低品味熱源中提取熱量發(fā)電，這種技術(shù)降低了能夠發(fā)電的地?zé)?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/資源.html" >資源門檻溫度，提高地?zé)崮馨l(fā)電的利用效率，而德國Adoratec公司、Maxxtec公司等均掌握這方面的核心技術(shù)，發(fā)電效率接近20%，用于熱電聯(lián)產(chǎn)有效提高地?zé)崮艿木C合利用率。

產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合促進(jìn)了地?zé)徙@井等相關(guān)技術(shù)的提升，千米進(jìn)尺鉆速從2008年的20天提高到2016年的11天，通常占項(xiàng)目總開支的40%左右的鉆井費(fèi)用從1500歐元/米降低到1100歐元/米。不斷提高的鉆井效率進(jìn)一步降低了地?zé)崮荛_發(fā)利用的成本，提高項(xiàng)目的整體收益。

政府積極引導(dǎo)民眾接受度高

2006年至2009年，在國家地質(zhì)調(diào)查局支持下，萊布尼茨應(yīng)用地球物理研究所（LIAG）開發(fā)并負(fù)責(zé)運(yùn)維開放式“德國地?zé)嵝畔⑾到y(tǒng)”（GeotIS），該項(xiàng)目的重點(diǎn)是德國三大盆地的中深層地?zé)豳Y源。GeotIS以矢量地?zé)岬貓D為基礎(chǔ)，集成了熱儲(chǔ)溫度、深度、厚度和導(dǎo)水率等多項(xiàng)參數(shù)。可以由互聯(lián)網(wǎng)通過該系統(tǒng)方便地訪問德國許多地區(qū)的地?zé)岬刭|(zhì)和地球物理數(shù)據(jù)。通過GeotIS的建立有助于規(guī)劃部門、投資者和審批部門等形成對地?zé)豳Y源潛力的統(tǒng)一認(rèn)識，同時(shí)也提高了民眾對地?zé)豳Y源的接受程度。

自2009年慕尼黑東南部的Unterhaching地?zé)犴?xiàng)目用于發(fā)電后，由于在Unteraching項(xiàng)目井場檢測到了微地震事件，隨后，研究人員建立了一個(gè)有五個(gè)臺站的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)對熱電廠進(jìn)行地震監(jiān)測。在后續(xù)將近兩年的觀察期內(nèi)，測量儀器共記錄了101個(gè)微震事件，僅一次達(dá)到2.1級，評估認(rèn)為可能與該區(qū)延伸至基底結(jié)晶巖層深處的斷層有關(guān)，不會(huì)對地表附近的建筑物造成損壞性影響，科學(xué)的評估消除了民眾對地?zé)衢_發(fā)的擔(dān)憂。

2016年，德國聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)管理局建立全國性的能源轉(zhuǎn)型數(shù)據(jù)平臺SMARD并負(fù)責(zé)運(yùn)維，以展示可再生能源融入能源供應(yīng)系統(tǒng)演變進(jìn)程。平臺可以實(shí)時(shí)查詢可再生能源生產(chǎn)利用數(shù)據(jù)。從地?zé)岙a(chǎn)品到服務(wù)平臺的智能升級，進(jìn)一步提高了民眾對地?zé)崮荛_發(fā)利用的接受度。

慕尼黑地區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)簡圖

雄安新區(qū)地?zé)岚l(fā)展現(xiàn)狀及存在問題

雄安新區(qū)地?zé)岚l(fā)展歷程

雄安新區(qū)構(gòu)造上處于渤海灣盆地冀中坳陷的中部凸起區(qū)，主要由容城凸起、牛駝鎮(zhèn)凸起、霸縣凹陷、保定凹陷、高陽低凸起、饒陽凹陷等構(gòu)造單位組成。區(qū)內(nèi)被牛東斷裂、容東斷裂和牛南斷層分割為雄縣、容城和高陽3個(gè)地?zé)崽?/a>，地?zé)崽?/a>面積覆蓋新區(qū)80%以上，地?zé)崽?/a>以新生界為蓋層，薊縣系霧迷山組熱儲(chǔ)埋藏頂面埋深600~4000m不等，具有溫度高，連通性，礦化度低等特點(diǎn)，是我國東部中深層地?zé)豳Y源最有利的地區(qū)之一。根據(jù)新區(qū)地?zé)?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/資源.html" >資源的勘探、開發(fā)、利用的規(guī)模及技術(shù)特征可以劃分為四個(gè)階段，早期粗放型開發(fā)階段、科學(xué)開發(fā)階段以及2017年雄安新區(qū)成立后向高質(zhì)量開發(fā)過渡階段與2025年之后全面引領(lǐng)發(fā)展期。

上個(gè)世紀(jì)70年代至2009年之前為粗放型開發(fā)階段，以小規(guī)模粗放型自然開采為主，實(shí)現(xiàn)了該區(qū)中深層地?zé)崂?/a>從無到有的轉(zhuǎn)變。尤其是“六五”期間，華北地?zé)嵫芯?/a>項(xiàng)目揭示了牛駝鎮(zhèn)凸起、容城凸起的地?zé)豳Y源開發(fā)的巨大潛力，并得出碳酸鹽巖是本區(qū)主要熱儲(chǔ)層的基本結(jié)論。隨著地?zé)峋?/a>開采規(guī)模逐年增大，由于缺少地?zé)嵛菜?/a>回灌工作地下水位迅速下降，地?zé)峋?/a>不再自流，且地?zé)嵛菜?/a>的地表排放對土壤與淺層地下水形成干擾。

雄安新區(qū)地?zé)?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/地質(zhì).html" >地質(zhì)簡圖

2009年，以雄縣政府與中石化新星公司簽訂地?zé)衢_發(fā)合作協(xié)議為標(biāo)志，該區(qū)的地?zé)豳Y源利用進(jìn)入科學(xué)開發(fā)階段，政企合作共同推進(jìn)雄縣地?zé)?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/資源.html" >資源的科學(xué)開發(fā)利用。通過科研攻關(guān)形成了該區(qū)適用的熱儲(chǔ)評價(jià)技術(shù)、采灌均衡技術(shù)、定向鉆井技術(shù)、間接換熱技術(shù)、高效集輸技術(shù)、梯級利用技術(shù)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測與高效運(yùn)營技術(shù)等一系列從地?zé)豳Y源勘探、評價(jià)、鉆完井、尾水回灌、梯級利用的完整技術(shù)體系，提高了地?zé)崂?/a>率，降低了運(yùn)營成本，地?zé)嵛菜?/a>的大范圍回灌減緩了地下水位快速下降的趨勢，初步實(shí)現(xiàn)了采灌平衡下的可持續(xù)開發(fā)。截至目前，新星公司在雄安新區(qū)建成供熱能力700萬平米。通過政企合作、統(tǒng)一規(guī)劃建成全國首座“無煙城”，形成了經(jīng)驗(yàn)可推廣、技術(shù)可復(fù)制的“雄縣模式”。

2017年隨著雄安新區(qū)的成立，千年雄安高質(zhì)量建設(shè)規(guī)劃的逐步落實(shí)，新區(qū)的地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展由高速開發(fā)進(jìn)入向高質(zhì)量開發(fā)的過渡階段，2025年之后地?zé)崂?/a>技術(shù)先進(jìn)，進(jìn)入全面引領(lǐng)發(fā)展期。地?zé)豳Y源的開發(fā)有效支撐了雄安新區(qū)綠色低碳之城的建設(shè)，地?zé)嵊绊懥Τ掷m(xù)提升，雄安模式引領(lǐng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

基于上述對慕尼黑地?zé)岚l(fā)展條件的對比分析結(jié)合雄安新區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀，可有如下結(jié)論及認(rèn)識：

（1）加大基礎(chǔ)勘探工作投入，適當(dāng)補(bǔ)充高精度地震工作量，強(qiáng)化地?zé)岬刭|(zhì)勘查基礎(chǔ)工作。發(fā)展利用探井、地震與非震勘查資料相結(jié)合，開展裂縫精細(xì)刻畫與地層漏失層位預(yù)測技術(shù)，準(zhǔn)確定位資源、預(yù)報(bào)風(fēng)險(xiǎn)，提高雄安新區(qū)地?zé)峥碧介_發(fā)精度和效益。

（2）堅(jiān)持科學(xué)可持續(xù)開發(fā)，打造地?zé)岙a(chǎn)業(yè)高質(zhì)量開發(fā)的“雄安模式”，通過持續(xù)的監(jiān)管、技術(shù)革新、管理升級促進(jìn)由“雄縣模式”進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展形成政府有業(yè)績、企業(yè)有效益，居民有實(shí)惠的高質(zhì)量發(fā)展的“雄安模式”。

（3）實(shí)時(shí)引導(dǎo)建立地?zé)岚l(fā)電示范項(xiàng)目，引領(lǐng)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。堅(jiān)持供暖利用為主其它方式為輔的地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展方向的同時(shí)，建立地?zé)岚l(fā)電示范項(xiàng)目，積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

（4）加強(qiáng)地?zé)岬V業(yè)權(quán)建設(shè)管理，制定積極、可預(yù)期的地?zé)峁芾?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/政策.html" >政策。保證企業(yè)的基本權(quán)益，促進(jìn)行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。充分發(fā)揮地?zé)嵩?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/碳中和.html" >碳中和目標(biāo)中的作用。