近年来,山西紧紧把握碳达峰碳中和的关键窗口期,在发挥煤炭、煤电兜底保障作用的基础上,积极发展太阳能、风能、地热能等清洁能源,着力推动传统能源向新能源、清洁能源转型。

近日,《山西日报》头版头条报道山西双良开辟清洁供热新路径

山西双良能源岛调控指挥中心

“我家是去年搬过来的,小区供热效果挺好,室内温度大多在25℃,最冷的时候也有22℃。”说起刚刚结束的采暖季,家住山西综改示范区港丽城的杨艳表示非常满意。港丽城小区采用的热源是来自地下2公里的地热能。

聚焦“双碳”目标,推动山西由传统能源大省向新型综合能源大省转型,是全方位推动高质量发展的重大要求。在山西综改示范区科技创新城核心区域,坐落着一座绿色低碳高效的能源岛,它由山西双良再生能源产业集团有限公司自主设计建造,其在清洁能源领域立体取能、综合利用、多能互补的突出优势,不仅确立了地热能开发应用的“双良模式”,为山西能源革命走出一条新路径,更以打造绿色供热样板,为供热行业的技术创新带来重要启益。

只取热不取水,100%回灌,地热能开发利用形成完整产业链

在山西综改示范区科技创新城1号能源岛,两口以对井形式呈现、被透明玻璃全封闭的地热井吸引了记者的注意。山西双良文宣部经理吴瑜介绍,这是能源岛用于获取深层地热能的采灌综合井,一口为取水井,一口为回灌井。

在地球内部,每向下100米,温度上升3℃。取热管从地下20米深处抽取75℃的地热井水,通过换热机组将小区管网水加热至60℃送至用户家中,地热水冷却后再回灌到地下。“从取水到回灌,地热水系统采用闭式循环,只取热不取水,100%回灌,整个过程零污染、零排放、零损失,实现了地热资源开发与保护并重。”吴瑜告诉记者,这样的采灌综合井在1号能源岛共有10口,包括5口取水井和5口回灌井,共同承担供应能源岛70%热源的重任。

山西双良09年开始开发地热能技术和供热项目,目前已经掌握了5种先进的地热能开发利用技术,走在了这一领域的科技最前沿。这5种技术为:浅层水源取热技术、浅层土壤源取热技术、中深层地热水闭式循环取热技术、中深层地岩热循环取热技术和中深层重力热管相变取热技术,不同区域可以根据不同资源禀赋,如有水无水、浅层中深层等,因地制宜进行地热能的开发应用。

其中,山西双良与中科院联合研发的中深层重力热管相变取热技术被誉为是当前国内地热能利用方面最先进的技术。其最大优势是不受地域限制,不需要地热水,只要地热井达到一定深度,便可通过特制设备提取地热能,即将岩层中的热量转换成蒸汽,蒸汽上升至地面换热装置进行转换利用。整个取热过程管内介质不与地下水或岩层接触,最大程度避免了对地下水资源和环境造成损害,有效解决了部分地区地热水难以回灌和地热能取热效率低的技术瓶颈。

目前,山西双良在地热能开发应用方面已经形成了集地热能勘探、设计、钻井、应用、运营等为一体的完整产业链,具备了规模化开发应用的能力。21年,山西双良受山西省能源局委托牵头编制了《浅层地源热泵系统工程技术规范》和《中深层地热供热工程技术规范》,成为山西省首套地热标准。两项标准已由山西省市场监督管理局于21年12月发布通告,并于22年3月28日正式实施。

13种新能源技术高效匹配,多能补充,能源岛环保又经济

在能源岛主建筑屋顶上安装有一排排像镜面一样反光的太阳能光热装置,它们如同向日葵一样迎着太阳转动。这种太阳能光热装置具备追光系统,能够根据光热转动自己的方向,通过反射镜将太阳光反射到上方的集热槽,用导热液加热管内的流体,为建筑物供热或供蒸汽。

“我们的理念是立体取能、多能互补、绿色供热。”山西综改示范区供热有限公司总经理李文介绍道,能源岛位于“西温庄地热田”,以中深层地热能为主,太阳能、风能、空气能为辅,应用了中深层水热、超常重力热管、太阳能光伏、光热等13种新能源技术。“你可以看到,能源岛周围路灯采用的是风光互补模式发电照明,屋顶有光伏发电、光热集热系统,墙体布置有光伏发电板,可以说,整个能源岛都是采用绿色能源供给。”

科创城1号绿色能源岛建成于19年,所应用的13种新能源技术可以根据气候变化进行各种能源的优化组合、高效匹配,达到经济、环保、安全运行的目标。能源岛主要为科创城核心区提供采暖热源、冷源及生活热水,供热面积106万平方米,制冷面积106万平方米,是目前国内技术领先、面积最大、效率最优的联合能源供热示范项目。

“目前,在山西综改示范区,像这样的能源岛已经建成7座,实现地热能供热面积约700万平方米。”李文表示,未来按照规划,山西综改示范区还将建0个能源岛,实现清洁供热全覆盖。

山西双良自成立以来,一直致力于新能源和可再生能源的研发应用,为城市提供清洁供热服务,目前已在太原、朔州、大同、吕梁、绛县和曲沃等6个市县以及山西综改示范区实施清洁供热项目,获取特许经营面积约35亿平方米。

通过自主研发和联合开发,山西双良共掌握了23种新能源技术,获取专利238项,特别是在热电联产余热回收、工业余热回收、地热能开发应用方面走在了行业前列,先后建成了朔州市热电联产余热回收集中供热项目、太原一电厂冷凝热回收集中供热项目、山西综改示范区地热+联合能源供热项目等10多个清洁能源供热项目,环保效益显著,每年可节约标煤700万吨,减少二氧化碳排放1848万吨,减少二氧化硫排放126万吨,相当于植树造林506万公顷。

数字赋能绿色能源,5G大数据平台实现精准调控、无人值守

步入数字化时代,智慧供热已是发展的必然。多能源互联、多热源互交、多管网互通的能源岛,正在用数字赋能绿色能源。

进入能源岛调控指挥中心,一面巨大的电子显示屏映入眼帘,这是山西双良自主研发、拥有自主知识产权的智慧供热5G大数据平台。在这块数字屏幕上,记者同时看到了朔州站、太原市供热公司、中石化合资公司及能源岛各个换热站等的实时监控画面。“我们通过在各个换热站安装360度高清无死角球镜,实现了所有管辖生产区域内无人值守功能。同时,通过在传统视频监控的基础上引入动态捕捉、热力异常告警、110联网报警等新技术,进一步提升了供热安全保障机制。”山西综改示范区供热有限公司总调度长高鹏一边切换监控画面,一边介绍道。

不仅如此,5G大数据平台还建立了热源和热网运行情况、换热站工况地图、各能源用能和节能减排等大数据仓,可即时生成各类热网生产运行报表,对热源、换热站、机组进行运行分析。同时,5G大数据平台通过5G、北斗定位、互联网等技术搭建了管网巡检系统,可协助巡检人员细化分解巡检任务,实现巡检区域无交叉。如遇紧急情况,巡检人员可通过手持终端设备,将巡检现场的照片、影像资料回传,为抢险指挥提供第一手的资料和判断依据。

如何精准应对用户需求?高鹏在平台上调出了热源热网、收费投诉等一系列数据,展示了平台如何根据用户需求实时调整用户家里的温度:“以前都是人工值守、人工控温,无法进行精细化作业,难免出现温度不达标或是资源浪费等问题。现在有了智控装备、智控系统,我们可以通过调整阀门的开启、水泵的频率以实现管道压力及站内热量的控制,达到精准调控的目的。”目前,中心肩负着保障6省12市所有供热公司安全、平稳、经济、智慧供热的重任。

“省委、省大力发展新能源和可再生能源,特别是在地热能的开发利用方面,为企业提供了全方位的政策保障。”对于未来,山西双良总裁李宝山充满信心,“我们将继续加大清洁能源技术的研发力度,尤其是在地热能取热技术方面,继续跟中科院等国内一流科研院所合作,探索更多且更适合山西的地热能取热技术,为我省实现‘双碳’目标贡献一份力量。”