2020年1~11月，北京市細顆粒物（PM2.5）累計濃度為39微克/立方米，同比下降7.1%，優(yōu)良天數(shù)達245天，同比增加30天。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，北京城市副中心PM2.5濃度同比降幅最大，達17.8%，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量大幅改善。這一成果，與城市副中心大力開發(fā)利用地熱“兩能”（淺層地熱能、深層地熱能），率先創(chuàng)建全國“近零碳排放區(qū)”示范工程有直接關(guān)系。
來到北京城市副中心行政辦公區(qū)，人們能看到風格簡樸的建筑群，卻看不到地下蘊藏的“大乾坤”。這里沒有鍋爐房和煙囪，沒有中央空調(diào)巨大的室外機，能量都在地下悄然運轉(zhuǎn)。44公里長的管線，河道、綠地下1.1萬多組換熱孔與管線匯集交錯，兩座巨型區(qū)域能源站，這些共同組成了貫穿辦公區(qū)建筑群近240萬平方米的“綠色空調(diào)”，實現(xiàn)了辦公區(qū)使用可再生能源比重達40%的目標。
經(jīng)過北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院（原北京市地勘局）華清地熱集團的不懈努力，目前，城市副中心建成了全球范圍內(nèi)單批次最大規(guī)模地熱“兩能”利用系統(tǒng)，樹立了城市綠色運行模式的新標桿。
勘查先行摸清綠色能源資源家底
地熱“兩能”是可再生的綠色能源，具有本地化、儲量大、零排放、可持續(xù)的特點。創(chuàng)建“近零碳排放區(qū)”，地熱“兩能”資源夠不夠用？為了摸清家底，原北京市地勘局超前謀劃，主動發(fā)揮地質(zhì)工作基礎(chǔ)性、先行性作用。
自20世紀80年代始，原北京市地勘局就開展了利用地熱資源進行城市供暖（冷）的積極探索，在地熱能資源的調(diào)查評價上形成了成熟的技術(shù)標準體系，在開發(fā)利用上形成了地熱“兩能”+調(diào)峰的復合式可再生能源利用系統(tǒng)，建成多個能源消費就地化供應工程項目。
2006年，原北京市地勘局成功實施了用友軟件園大規(guī)?！暗卦礋岜脼橹鞯膹秃闲偷責峁┡?、制冷”項目，將調(diào)峰技術(shù)、蓄能技術(shù)與地源熱泵技術(shù)充分耦合，實現(xiàn)了能源利用的多元化。獲得中國土木工程詹天佑獎的萬國城MOMA項目，實現(xiàn)了地源熱泵系統(tǒng)施工工藝新突破，開了節(jié)能省地的地源熱泵技術(shù)先河。2008年，該局首次將再生水熱泵冷熱源系統(tǒng)運用于奧運村建筑中，讓奧運村真正實現(xiàn)了制冷供暖零排放、無污染。此后，上海世博園、北京園博園、大興國際機場等一大批重點工程項目相繼用上了地熱“兩能”。
北京大力支持地熱“兩能”的探索實踐。為進一步擴大能源供應就地化的規(guī)模，2007年和2013年，原北京市地勘局先后開展了2輪淺層地熱能資源的調(diào)查評價及綜合利用規(guī)劃研究，初步查明了全市平原區(qū)6900平方公里的淺層地熱能資源賦存條件，評價了潛力，劃分了開發(fā)利用適宜性區(qū)域，編制了開發(fā)利用規(guī)劃。
2015年5月，原北京市地勘局全面展開了城市副中心規(guī)劃選址前期的“地質(zhì)綜評”工作，在查明活動斷裂帶、地面沉降、水土污染等重大地質(zhì)因素的同時，深入精準地勘查評價了該區(qū)域地熱“兩能”等資源稟賦情況，證實通州區(qū)“兩能”資源條件優(yōu)良，是埋管地源熱泵地質(zhì)條件適宜區(qū)。經(jīng)科學計算，該區(qū)淺層地熱能資源可為7177萬平方米建筑供暖、制冷。
2015年該局華清地熱集團在城市副中心行政辦公區(qū)鉆探了8個實驗孔，對每個實驗孔進行了巖土熱響應試驗測試，確定了熱物性參數(shù)。2017年，華清地熱集團又在該辦公區(qū)成功鉆鑿了5眼優(yōu)質(zhì)地熱井，出水量及出水溫度均超設計參數(shù)，為城市副中心的深層地熱勘查利用提供了有力支撐。
打造“近零碳排放區(qū)”工程典范
2016年4月，北京市政府同意市地勘局提出的在城市副中心行政辦公區(qū)采用地熱“兩能”率先創(chuàng)建“近零碳排放區(qū)”示范工程。在各委辦局的大力支持下，該局確立了以一流的綠色標準，建設一流的示范工程，促進地熱“兩能”資源永續(xù)利用的目標；制定了多源耦合、技術(shù)復合(地源熱泵技術(shù)、蓄能技術(shù)、調(diào)峰技術(shù)、變頻技術(shù))、地下地上聯(lián)動、核心設備定制等融為一體，建設“智能熱、冷供應系統(tǒng)”的技術(shù)路線。
北京城市副中心地熱“兩能”項目于2018年11月北京市級機關(guān)正式東遷前正式投用。至今，已為150萬平方米的建筑供暖、制冷和提供生活熱水。多項數(shù)據(jù)表明，副中心綠色運行效益明顯，已成為城市能源就地化供應的典范。
單批次規(guī)模世界最大
6平方公里內(nèi)的行政辦公區(qū)總建筑面積約380萬平方米，都應用了以淺層地熱能為主、深層地熱能為輔、其他清潔能源為補充的能源供給方案，構(gòu)建“1個智慧管理平臺+6座區(qū)域能源站”的能源供應保障體系，地熱“兩能”占設計熱負荷的60%，實際能源貢獻率接近系統(tǒng)的90%。地下管廊能源艙中布設的400～1000毫米管線總長達44公里。
“軟、硬件”世界一流
地熱“兩能”的開發(fā)利用和規(guī)劃建設涉及地質(zhì)、暖通、設備、安裝、市政等多學科的交叉匹配，是一項極具挑戰(zhàn)性、高難度的系統(tǒng)性工作。例如，抗浮設計和施工，僅抗拔樁就有800多根。能源站中建有3萬立方米的蓄能水池，容量相當于16個標準游泳池。站內(nèi)安裝的核心設備都是量身定制，單臺10兆瓦的熱泵機組共有5臺套，在此類項目單體能源站中規(guī)模最大。
運維模式世界首創(chuàng)
建立了地上、地下立體監(jiān)測、聯(lián)調(diào)的智慧控制系統(tǒng)，地下監(jiān)測系統(tǒng)通過各種先進監(jiān)測技術(shù)和方法監(jiān)管著地下熱源的“峰谷變化”，即地溫場的動態(tài)變化情況，能源管控平臺根據(jù)地上、地下的大量云數(shù)據(jù)分析，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行，達到最高效節(jié)能的目標。智慧能源管控平臺+地熱“兩能”承載力監(jiān)控平臺=能源系統(tǒng)“最強大腦”，保障了一流的自動化控制。
綜合效益世界領(lǐng)先
綠色理念在經(jīng)濟、環(huán)境效益上得到充分體現(xiàn)。1號、2號能源站建成后預計每年可為副中心節(jié)約2.2萬噸標準煤，減少二氧化碳排放4.8萬噸。據(jù)項目工程師介紹，一棵生長40年的大樹平均每年可吸收450千克二氧化碳，副中心采用地熱“兩能”相當于多種植了10萬棵樹，可有效改善空氣質(zhì)量。
為城市能源就地化供應提供有益借鑒
北京城市副中心項目以地源熱泵為主，博采眾長，多種能源優(yōu)勢互補、節(jié)能高效、安全穩(wěn)定，為城市能源就地化供應提供了有益借鑒。
專家評價，北京城市副中心對節(jié)能環(huán)保理念的倡導與傳播，對低碳經(jīng)濟發(fā)展模式的實踐有劃時代意義。促進經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型，建設人與自然和諧共生的現(xiàn)代化是踐行新發(fā)展理念的生動實踐，在這一進程中，地源熱泵等可再生能源技術(shù)的發(fā)展和應用，將持續(xù)推動相關(guān)前沿技術(shù)發(fā)展，為城市能源植入“綠色干細胞”。
北京地熱利用歷史悠久，小湯山地熱溫泉水的利用更可追溯到1500多年前的南北朝時期。而今，北京地熱“兩能”資源稟賦潛力大、技術(shù)條件成熟可行。
目前已初步探明，北京深層地熱能在平原區(qū)深度3500米以內(nèi)，井出水溫度大于50℃區(qū)域的面積約2760平方公里，形成10個相對獨立又有一定關(guān)聯(lián)的地熱田，儲存的地熱水量為180億立方米，可為約3億平方米建筑供暖。北京淺層地熱能僅平原區(qū)資源量可為約7.21億平方米建筑供暖。截至2018年底，全市共竣工地熱及熱泵項目超過1300個，總應用面積約5554萬平方米。但地熱“兩能”供暖面積僅占全市供暖總面積的6.9%，應用前景巨大。副中心的成功實踐，為北京推進能源消費就地化供應提供了寶貴經(jīng)驗。
創(chuàng)建“近零碳排放區(qū)”示范工程，是推動首都生態(tài)文明建設，實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量效益明顯提升的有益嘗試，是推動副中心高質(zhì)量發(fā)展，打造國際一流和諧宜居之都示范區(qū)的具體舉措。
在已有成功探索的基礎(chǔ)上，北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院將持續(xù)探索推動綠色技術(shù)創(chuàng)新，打造一批具有國際先進水平的新能源和可再生能源示范區(qū)，為群眾的美好生活提供更多優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品。
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