向地心要绿电 向蓝海谋新局 | 我省首个地热能发电示范工程“解锁”地热利用新路径
5月9日,如东小洋口林克斯温泉小镇内,江苏省重点地区清洁地热能源高效综合利用示范项目现场一派“热气腾腾”的景象:场地中央,圈围好的“泉眼”源源不断涌动着温度超百摄氏度的地下热水;一旁的施工点位上,工人们正紧张有序地敷设管道、调试发电机组设备。再过几天,这套专业的地热能发电机组装置将正式投入运行。

该项目于2024年6月启动,“泉眼”对应的“洋深1井”于去年10月底成功完钻,实测井口水温108℃,日出水量超5360立方米。依托这一优质地热资源,江苏省地质调查研究院技术团队于去年12月27日顺利完成地热能发电试验,单井发电功率突破200千瓦,这也是我省首次实现地热能发电。
从找到富集的地热资源到成功发出绿电,技术团队一步步攻克多项难题,将原本藏在地下深处的热能资源,变成能稳定输出的清洁能源,也为江苏清洁能源版图补上了一块全新的拼图。
地热能发电的核心载体“洋深1井”,是我省地质调查领域历时多年勘探取得的重大成果。其所处的小洋口地区有区域性深大断裂发育,大地热流强,地温梯度高,浅部存在明显的地温异常。
通俗来说,这里就像一个天然的“热能仓库”,能够聚集起规模可观的地热资源。地热井的开发,相当于给这个“热能仓库”打开一扇窗,让地下储存的清洁热能释放出来。近年来,小洋口已相继开展了多个地热勘查项目,成功开发出42℃、74℃、76℃、82℃和92℃等5口高产能地热井,单井日最大出水量在1924.8至3506立方米之间。
优越的地热地质条件和丰富的中、低温地热资源,为“江苏省重点地区清洁地热能源高效综合利用示范项目”启动提供了良好的能源基础。据了解,该项目由江苏省地质调查研究院联合如东县自然资源和规划局、江苏洋通开发投资有限公司共同实施,致力于打造集地热发电、农产品烘干、建筑供暖/制冷、现代设施农业、尾水回灌于一体的综合利用示范工程。

作为“地热能梯级利用”的“头号”工程,“洋深1井”的勘探与选址并非一蹴而就。项目启动后的半年里,技术团队聚焦目标靶区,采取“由浅及深、多源印证”的综合物探思路,运用可控源音频大地电磁测深、广域电磁法、全区多源电磁法、微动勘查及浅层钻孔测温等国内前沿技术,反复论证了该区域5000米级的深部地质构造与控热蓄水特征。通过对靶区整体地热地质条件的系统解剖,团队在区内开展了多井位方案的综合比选,并超前考量了后期采灌系统布置及规避热突破的工程需求,最终科学优选出“洋深1井”的钻探位置。
钻井施工过程中,技术团队针对区域地质特点,不断优化钻井工艺、调整施工方案,最终完钻井深达3500米,井底温度115.16℃,实测水温、出水量均创下我国东南沿海地区水热型地热勘查纪录。

地热能作为一种重要的可再生能源,具有清洁、环保、可循环利用的特点,可用于发电、供暖、制冷、烘干等多个领域,其开发利用一直是我省能源领域重点攻关的方向之一。
“‘洋深1井’发电试验的成功是该示范项目推进‘地热能梯级利用’的关键一环,不仅填补了我省地热发电的空白,更为后续综合利用示范奠定了坚实基础。”省地质调查研究院基础所副所长邹鹏飞说。
“这条总长约1公里的316L不锈钢管道,是连接‘洋深1井’、发电机组与回灌井的核心输配通道。”在项目管道施工点位,江苏洋通开发投资有限公司副总经理张网宽向记者介绍,为确保高温地热水稳定输送并降低热量损耗,项目采用了兼具耐腐蚀性与隔热性的材料方案,并搭建起封闭循环利用系统。

地热发电看似只是“用地下热水发电”的简单过程,实则涉及地质勘探、热能转化、环境保护等多个领域的复杂技术难题。在“洋深1井”地热能发电试验过程中,技术团队通过自主构建的“高效转化+绿色防护”技术体系,实现了地热开发与生态保护的协同推进。
一方面,技术团队选用全封闭发电机组,确保热能转化的稳定性;另一方面,针对水质特征引入物理法主动防垢技术,在零化学添加前提下有效防控结垢风险。本次试验的连续稳定运行,充分验证了该技术路线在江苏特定地质资源条件下的适应性,实现了从理论设计到工程验证的跨越。前期发电试验成功后,技术团队对发电机组进行了全面升级。目前,新安装机组的设计额定功率为280千瓦。根据测算,在理想工况下,“洋深1井”的地热资源潜力预计可支撑500千瓦的发电规模(即每小时最大发电量可达500千瓦时)。

“整个项目始终坚持‘开发与保护并重’的原则。”张网宽告诉记者,项目同步配套建设尾水回灌系统,利用距离“洋深1井”约600米远的92℃重碳酸盐泉作为回灌井,后续将通过多轮回灌试验,确定最佳回灌方案。
此外,技术团队还将基于抽水试验、回灌试验取得的基础参数,进一步开展地下水三维水热耦合数值模拟,反演热储层水文地质参数和岩土体热物性参数,通过数值模拟方法,模拟预测在梯级综合利用方案下地热开采井的可采量、温度以及回灌井的水温、水量变化,确定可持续开发利用最优化方案。
对如东来说,小洋口“一地六泉”,不仅是全省地热资源的富集地,更是发展地热全链条利用的天然试验场。

根据江苏省重点地区清洁地热能源高效综合利用示范项目规划,技术团队将在这里开展地热发电、地热干燥、地热制冷、地热供暖、现代设施农业、康养理疗等地热能高效综合利用研究,为全省地热勘探开发技术进步及地热综合高效利用提供示范。
究竟如何利用?具体来说,就是遵循“梯级开发、综合利用”原则:108℃的高温地热水首先用于发电,实现高品位能源的高效利用;发电利用后的90℃以上地热水既可用于制冷,也能用于本地农产品、海产品烘干;当温度降至60℃~90℃区间时,可用于为建筑供暖/制冷;温度降到40℃~60℃区间后,可接入农业设施大棚或水产养殖大棚,为药材、特种花卉、反季节蔬菜、工厂化养殖等提供恒温保障;当温度降至40℃以下,可用作开发温泉、洗浴等康养产业。
“目前设施大棚正在建设中,待建成投用后,我们计划先种植部分中药材。”张网宽介绍,周边还将同步开发娱乐休闲与康养场所,真正实现“一水多用、物尽其用”,把地热资源的价值完全释放。

“地热发电只是第一步,未来我们将继续向地心要绿电,向蓝海谋新局,着力将小洋口打造成集地热发电、智能供暖、设施农业于一体的‘零碳示范区’。”小洋口旅游度假区相关负责人表示。
随着“双碳”目标的深入推进,地热资源作为一种稳定的清洁能源,其开发利用前景愈发广阔。据江苏省地质调查研究院勘探数据,小洋口区域的地热田范围达40平方公里,核心区约8平方公里,其可开采热能超过50兆瓦(热),达到大型地热田的规模,为长期开发提供了充足能源资源保障。