山西雙良能源島調控指揮中心。宋雪巖攝
“我家是去年搬過來的，小區供熱效果挺好，室內溫度大多在25℃，最冷的時候也有22℃。”說起剛剛結束的采暖季，家住山西綜改示范區港麗城的楊艷表示非常滿意。港麗城小區采用的熱源是來自地下2公里的地熱能。
聚焦“雙碳”目標，推動山西由傳統能源大省向新型綜合能源大省轉型，是全方位推動高質量發展的重大要求。在山西綜改示范區科技創新城核心區域，坐落著一座綠色低碳高效的能源島，它由山西雙良再生能源產業集團有限公司自主設計建造，其在清潔能源領域立體取能、綜合利用、多能互補的突出優勢，不僅確立了地熱能開發應用的“雙良模式”，為山西能源革命走出一條新路徑，更以打造綠色供熱樣板，為供熱行業的技術創新帶來重要啟益。
只取熱不取水，100%回灌，地熱能開發利用形成完整產業鏈
在山西綜改示范區科技創新城1號能源島，兩口以對井形式呈現、被透明玻璃全封閉的地熱井吸引了記者的注意。山西雙良文宣部經理吳瑜介紹，這是能源島用于獲取深層地熱能的采灌綜合井，一口為取水井，一口為回灌井。
在地球內部，每向下100米，溫度上升3℃。取熱管從地下2200米深處抽取75℃的地熱井水，通過換熱機組將小區管網水加熱至60℃送至用戶家中，地熱水冷卻后再回灌到地下。“從取水到回灌，地熱水系統采用閉式循環，只取熱不取水，100%回灌，整個過程零污染、零排放、零損失，實現了地熱資源開發與保護并重。”吳瑜告訴記者，這樣的采灌綜合井在1號能源島共有10口，包括5口取水井和5口回灌井，共同承擔供應能源島70%熱源的重任。
山西雙良2009年開始開發地熱能技術和供熱項目，目前已經掌握了5種先進的地熱能開發利用技術，走在了這一領域的科技最前沿。這5種技術為：淺層水源取熱技術、淺層土壤源取熱技術、中深層地熱水閉式循環取熱技術、中深層地巖熱循環取熱技術和中深層重力熱管相變取熱技術，不同區域可以根據不同資源稟賦，如有水無水、淺層中深層等，因地制宜進行地熱能的開發應用。
其中，山西雙良與中科院聯合研發的中深層重力熱管相變取熱技術被譽為是當前國內地熱能利用方面最先進的技術。其最大優勢是不受地域限制，不需要地熱水，只要地熱井達到一定深度，便可通過特制設備提取地熱能，即將巖層中的熱量轉換成蒸汽，蒸汽上升至地面換熱裝置進行轉換利用。整個取熱過程管內介質不與地下水或巖層接觸，最大程度避免了對地下水資源和環境造成損害，有效解決了部分地區地熱水難以回灌和地熱能取熱效率低的技術瓶頸。
目前，山西雙良在地熱能開發應用方面已經形成了集地熱能勘探、設計、鉆井、應用、運營等為一體的完整產業鏈，具備了規模化開發應用的能力。2021年，山西雙良受山西省能源局委托牽頭編制了《淺層地源熱泵系統工程技術規范》和《中深層地熱供熱工程技術規范》，成為山西省首套地熱標準。兩項標準已由山西省市場監督管理局于2021年12月發布通告，并于2022年3月28日正式實施。
13種新能源技術高效匹配，多能補充，能源島環保又經濟
在能源島主建筑屋頂上安裝有一排排像鏡面一樣反光的太陽能光熱裝置，它們如同向日葵一樣迎著太陽轉動。這種太陽能光熱裝置具備追光系統，能夠根據光熱轉動自己的方向，通過反射鏡將太陽光反射到上方的集熱槽，用導熱液加熱管內的流體，為建筑物供熱或供蒸汽。
“我們的理念是立體取能、多能互補、綠色供熱。”山西綜改示范區供熱有限公司總經理李文介紹道，能源島位于“西溫莊地熱田”，以中深層地熱能為主，太陽能、風能、空氣能為輔，應用了中深層水熱、超常重力熱管、太陽能光伏、光熱等13種新能源技術。“你可以看到，能源島周圍路燈采用的是風光互補模式發電照明，屋頂有光伏發電、光熱集熱系統，墻體布置有光伏發電板，可以說，整個能源島都是采用綠色能源供給。”
科創城1號綠色能源島建成于2019年，所應用的13種新能源技術可以根據氣候變化進行各種能源的優化組合、高效匹配，達到經濟、環保、安全運行的目標。能源島主要為科創城核心區提供采暖熱源、冷源及生活熱水，供熱面積106萬平方米，制冷面積106萬平方米，是目前國內技術領先、面積最大、效率最優的聯合能源供熱示范項目。
“目前，在山西綜改示范區，像這樣的能源島已經建成7座，實現地熱能供熱面積約700萬平方米。”李文表示，未來按照規劃，山西綜改示范區還將建200個能源島，實現清潔供熱全覆蓋。
山西雙良自成立以來，一直致力于新能源和可再生能源的研發應用，為城市提供清潔供熱服務，目前已在太原、朔州、大同、呂梁、絳縣和曲沃等6個市縣以及山西綜改示范區實施清潔供熱項目，獲取特許經營面積約3.5億平方米。
通過自主研發和聯合開發，山西雙良共掌握了23種新能源技術，獲取專利238項，特別是在熱電聯產余熱回收、工業余熱回收、地熱能開發應用方面走在了行業前列，先后建成了朔州市熱電聯產余熱回收集中供熱項目、太原一電廠冷凝熱回收集中供熱項目、山西綜改示范區地熱+聯合能源供熱項目等10多個清潔能源供熱項目，環保效益顯著，每年可節約標煤700萬噸，減少二氧化碳排放1848萬噸，減少二氧化硫排放12.6萬噸，相當于植樹造林5.06萬公頃。
數字賦能綠色能源，5G大數據平臺實現精準調控、無人值守
步入數字化時代，智慧供熱已是發展的必然。多能源互聯、多熱源互交、多管網互通的能源島，正在用數字賦能綠色能源。
進入能源島調控指揮中心，一面巨大的電子顯示屏映入眼簾，這是山西雙良自主研發、擁有自主知識產權的智慧供熱5G大數據平臺。在這塊數字屏幕上，記者同時看到了朔州站、太原市供熱公司、中石化合資公司及能源島各個換熱站等的實時監控畫面。“我們通過在各個換熱站安裝360度高清無死角球鏡，實現了所有管轄生產區域內無人值守功能。同時，通過在傳統視頻監控的基礎上引入動態捕捉、熱力異常告警、110聯網報警等新技術，進一步提升了供熱安全保障機制。”山西綜改示范區供熱有限公司總調度長高鵬一邊切換監控畫面，一邊介紹道。
不僅如此，5G大數據平臺還建立了熱源和熱網運行情況、換熱站工況地圖、各能源用能和節能減排等大數據倉，可即時生成各類熱網生產運行報表，對熱源、換熱站、機組進行運行分析。同時，5G大數據平臺通過5G、北斗定位、互聯網等技術搭建了管網巡檢系統，可協助巡檢人員細化分解巡檢任務，實現巡檢區域無交叉。如遇緊急情況，巡檢人員可通過手持終端設備，將巡檢現場的照片、影像資料回傳，為搶險指揮提供第一手的資料和判斷依據。
如何精準應對用戶需求?高鵬在平臺上調出了熱源熱網、收費投訴等一系列數據，展示了平臺如何根據用戶需求實時調整用戶家里的溫度：“以前都是人工值守、人工控溫，無法進行精細化作業，難免出現溫度不達標或是資源浪費等問題。現在有了智控裝備、智控系統，我們可以通過調整閥門的開啟、水泵的頻率以實現管道壓力及站內熱量的控制，達到精準調控的目的。”目前，中心肩負著保障6省12市所有供熱公司安全、平穩、經濟、智慧供熱的重任。
“省委、省政府大力發展新能源和可再生能源，特別是在地熱能的開發利用方面，為企業提供了全方位的政策保障。”對于未來，山西雙良總裁李寶山充滿信心，“我們將繼續加大清潔能源技術的研發力度，尤其是在地熱能取熱技術方面，繼續跟中科院等國內一流科研院所合作，探索更多且更適合山西的地熱能取熱技術，為我省實現‘雙碳’目標貢獻一份力量。”
本報記者丁園 實習生宋雪巖
責任編輯： 吉政
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