地热资源的开发应用前景

地热资源的开发及应用前景

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摘要：地热资源有节能减排、高效利用和价廉量稳的三大优势，20世纪70年代以来，国内外都在大规模地利用地热资源来发电、供暖。我国地热资源潜力大，应用前景广阔，地热资源开发利用发展较快；但仍存在着勘查评价程度低、回灌量小，勘查严重滞后于开发，尚未进行干热岩利用技术研究，缺乏地热资源信息管理系统等问题。应对全国地热田进行勘查，对浅层地热资源进行调查与监测，开展干热岩地热资源发电利用专题研究，开展全国地热资源现状调查评价与区划工作，为将来的大规模应用打下坚实的基础。

关键词：地热资源；开发；现状；对策；前景

地热资源是一种清洁的可再生能源，地热水、地热蒸汽、干热岩、浅层地温能是地热资源的主要组成部分，而科学开发利用和有效保护地热资源，实现地热资源可持续利用，对于减少二氧化碳排放、发展低碳经济具有重要的意义。

1 地热资源的优势

地热资源与其他矿产资源以及其他可再生能源相比，在开发利用方面具有明显的节能环保、高效利用和价廉量稳的优势。

1.1低碳节能环保

地热是一种清洁、廉价、可再生和可直接利用的新能源。开发利用地热资源可替代大量的煤炭和天然气等石化能源，有利于改善现有的能源结构，有利于降低能源消耗和成本，有利于最大限度地减少废

气、粉尘、噪声污染等。据估算，我国目前探明的可开采利用的地热资源约折合每年3284万吨标准煤的发热量。以平均每消耗一吨标准煤向环境排放22.6kg二氧化碳、17.87kg二氧化硫、15.39kg烟尘、7.50kg工业粉尘、96.06kg工业固体废弃物计算，开采地热资源每年将减少二氧化碳排放量742180吨，二氧化硫排放量586851吨，烟尘排放量505408吨，工业粉尘排放量246300吨，工业固体废弃物排放量3154610吨等，可见开发地热资源对于节能环保具有重要的意义。

1.2 高效利用

地热资源的高效利用表现在两个方面：一是利用面广。地热资源可以广泛应用于生产、生活的许多领域，如发电、供暖、疗养、种植、养殖、制冷（利用热泵技术）等等，这些优势是其它资源无法比拟的；二是利用率高。地热资源的利用系数（可利用时间与全年总时间的比值）在所有可再生能源中是最大的。据联合国世界能源评价报告的对比数据，全球地热资源的平均利用系数为72％，许多先进地热发电机组高达85％—95%。地热资源的利用系数是风能的3.6倍，是太阳能的5.4倍。

1.3 价廉量稳

从电力建设成本来看，地热发电大致1万元人民币装机1KW，与风力发电成本相当，但与太阳能光伏发电约10万元人民币装机1KW 相比，建设成本要低很多。另外，风力、太阳能、潮汐能的开发利用都与气候条件密切相关，往往造成开发利用量的不稳定性和间断性，地热的开发利用则不存在此类问题。

2 国外地热资源开发利用状况

从世界范围来看，利用温泉洗浴已有数千年历史，但只是在20世纪，地热资源才大规模用来发电、供暖和进行工农业利用，地热开发利用的步伐在20世纪70年代初开始加快。据统计，目前全球有27个国家利用地热发电，总装机容量约10700MWe，利用地热发电所生产的电力达67246GW.h/a，平均利用系数为72%（一年中有72%的时间在工作）；地热直接利用的国家有78个，总设备容量约为50583 MWt，利用热能121696GW.h/a。美国、意大利、日本、冰岛、新西兰、印度、菲律宾等世界上地热资源丰富且开发利用较好的国家，地热在整个国民经济中已起到重要作用。如冰岛全国87%的供暖靠地热，菲律宾电力供应中地热发电已占21%。

另外，由于地源热泵技术的采用，使热源的可利用温度低至5℃左右，过去所谓“地热资源在分布上有局限性”的观念已被改变，这为地热资源的开发利用打开了一个新窗口，且大大提高了整个地热在能源系统中的地位。如瑞士是一个传统意义上没有地热资源的国家，但采用热泵技术后，1995年就可以利用浅层地温能提供228GW.h/a 的热功率于地热供暖。据2010年世界地热大会（印尼的统计数据，向本次世界地热大会报告地源热泵利用的国家有43个，地源热泵的年利用能量已达到214782TJ（1012焦耳），近五年平均年增长率达到19.7%。世界地源热泵的应用集中在北美、欧洲和中国。按美国和西欧典型家用机组的平均容量12 kW计算，2010年世界累计装机294万套，是2005年的2倍，是2000年的4倍。

3 我国地热资源勘查开发现状

3.1 勘查评价现状

20世纪90年代以来，随着国民经济的发展，人民生活水平的提高，特别是旅游和房地产业的蓬勃发展，强劲的市场需求，推动了地热资源的勘查开发，开发地热的地区越来越多，地热井越打越深(已超过4000m)。但国家用于地热勘查的投资却大幅度下降，地热勘查工作进展缓慢，导致地热资源勘查评价明显滞后于开发利用。30多年来，国土资源部门（包括原地质矿产部）累计用于地热资源勘查的投资达数亿元。通过多年的勘查和评价，为国家探明了一批中高温地热田，并初步掌握了全国2000米以浅的地热资源基本状况和分布规律。目前，全国经正式勘查并经国土资源储量行政主管部门审批的地热（水）田为103处，提交的B+C级可采地热资源量每年为33283万立方米；经初步评价的地热（水）田214个，D+C级地热可采资源量每年约5亿立方米。按目前的开发利用水平，估算的全国每年可开发利用的地下热水资源总量约67.17亿立方米，其所含热量为962.28×1015焦耳，折合为3284万吨标准煤的发热量。我国浅层地温能勘查评价于2006年开始试点，2008年国土资源部下发了《关于大力推进浅层地热能开发利用的通知》，2009年国土资源部发布了《浅层地温能勘查技术规范》，目前，浅层地温能勘查评价工作正在各地全面展开。先期开展工作的北京市、天津市、上海市、河北省已初步完成区域调查评价工作。从评价结果看，潜力很大，应用前景广阔。

3.2 开发利用现状

20世纪70年代起，地热资源的开发利用进入加速发展阶段。尤其是20世纪90年代以来，在市场需求的推动下，地热资源的开发利用得到了蓬勃发展。1990年，全国地热供暖面积为190万平方米，2008年为2400万平方米，18年间增长12.63倍；1990年，全国地热供生活热水1万户，2008年为50万户，18年间增长50倍。目前，全国有温泉2700余处，已开发利用的约700处；地热田1048处，已开发利用的259处；地热开采井约1800余眼，年开采量约3.68亿立方米。我国的地热资源主要用于供暖、发电、医疗保健、温泉洗浴、水产养殖、温室种植等方面。其中，洗浴和疗养占47.55％,供暖占30.77％、其他占21.68％。地热资源开发利用带动了当地经济发展，产生了明显的社会效益、经济效益和环境效益。据统计，我国现有地热开发利用从业人员71000多人，年创经济效益70.92亿元。据初步估算，2008年地热资源的利用，使全国二氧化碳减排596万吨。

我国浅层地温能开发利用总体上还处于起步阶段。1999年，我国在北京、宁波、广州等城市启动了3处浅层地温能开发利用示范工程。随着地源热泵技术的日趋成熟，利用浅层地温能的工程项目大量涌现。截至2009年6月，全国应用浅层地热能供暖制冷的建筑项目2236个，建筑面积近8000万平方米。项目比较集中的地区有北京、辽宁、河北、河南、山东、天津，80%集中在我国华北和东北南部地区。目前，北京有1500万平方米的建筑利用浅层地热能供暖制冷，沈阳已超过2500万平方米。据估算，2008年浅层地温能的开发利用，使我国二氧化碳减排1987万吨。随着我国能源结构战略政策的调整

和地源热泵技术的逐步提高完善，浅层地温能必将成为我国今后开发利用中的新型能源，具有良好的环境效益。

4 存在的主要问题

我国地热资源勘查评价和开发利用存在以下主要问题：

4.1 地热资源勘查评价程度低

目前，全国大部分地区尚未开展全面系统的地热资源勘查评价工作，特别是我国西部及华北平原地区的中低温地热资源，基本未开展正规的地热勘探。全国地热资源总量是个概数，至今尚未取得公认的统一数据。另外，对于2000米以下的深部地热资源未做过勘查评价工作，资源量不清。资源量未查明，影响了地热资源勘查开发规划的制定、资源的利用以及地热产业发展，影响了政府管理部门的科学管理和对合理开发利用地热资源的正确引导。

4.2 回灌量小,引发地质环境问题

地热弃水回灌是实施地热资源保护和可持续开发利用的重要手段。地热弃水回灌对维持热储压力、减少污染具有重要作用。但一些地方将地热简单地等同于一般的水资源开发，过量开采，只抽不灌。全国现有地热回灌井261眼，仅占开采井的14.5%，回灌量仅为开采量的5%。地热资源开发由此受到严重影响，不少地方出现水位下降，温度降低，资源枯竭，并引发地面沉降等问题。因此，需要尽快开展地热弃水回灌技术示范与试验工作，为我国地热资源科学有序地开发提供依据。

4.3 浅层地温能的勘查严重滞后

开发存在于地下岩土空间的浅层地温能，是一种可再生能源，利用水或其他流体作为载体运输和利用，它不仅可以供热、取暖，还可用来制冷。目前，我国利用浅层地温能供暖制冷建筑面积已达8000多万平方米，但还未全面开展浅层地温能的勘查工作，绝大部分地区浅层地温能赋存的地质条件、水文地质条件不清，严重阻碍了浅层地温能的开发利用步伐。

4.4 尚未开展干热岩利用技术的研究

干热岩是埋藏于地球深部、温度大于150℃的、内部不存在流体或仅有少量地下流体的岩体。干热岩的研究始于20世纪70年代，在30多年的研究与开发过程中，干热岩的利用技术已日趋成熟，显现出了巨大的利用价值，开发前景十分看好。目前干热岩的研究、开发工作主要在一些发达国家展开，我国由于资金和技术等原因尚未开展这方面的工作。

4.5 缺乏地热资源信息管理系统

目前，我国还没有全国统一的地热资源信息系统，信息反馈缓慢，管理手段落后，管理自动化和信息化程度较低。需建立全国性的地热资源信息数据库和管理系统，为科学规划与指导我国地热资源勘查开发有序发展提供基础资料。

5 工作对策

为了充分、合理地利用地热这一清洁可再生能源，大力发展低碳经济、循环经济，有效应对全球气候变暖，顺利实现我国政府向世界承诺的减排目标，建议开展如下工作：

5.1 全国主要地热田勘查

在前期地热资源现状调查评价的基础上，确定地热资源重点勘查开发前景区，对地热资源开发前景好的地区进一步勘查评价，为地热资源可持续利用提供科学依据。对沉积盆地型地热资源，在充分利用石油勘探井孔、地震等物探资料的基础上，通过钻探、物探等工作，进行盆地内构造、热储层分布及埋深、地热温度等综合分析，确定热储类型及厚度、埋深及分布范围，计算地热资源量。范围，计算地热资源量。对未进行过地热勘查的新区，部署试验性钻探进行地热验证，验证断裂深循环型隐伏地热资源存在的可能性及开发前景。对资源条件好并有一定开发基础的地区，结合开发的需要进行地热资源勘查, 提出评价区控制的地热资源可开采量,建立地热开发示范区。对已多年开发并有一定管理经验的地热田,建立典型地热田开发利用示范，运用现代技术,对地热资源实施现代化管理,建立管理模型及地理信息系统，有效、科学、合理地开发利用地热资源，提升地热资源可持续开发利用水平。

5.2 浅层地热能调查与监测

对省会城市和其他大中城市以及个别经济条件较好的小城镇开展浅层地热能调查与监测工作。调查评价的对象是适宜开发利用浅层地热能的城市（镇），调查评价的范围为城市的城区和远景规划建设区，调查评价的内容主要是查明浅层地热能分布特点、赋存条件和地层热物性参数等，估算可利用资源量。在调查评价的基础上，结合当地经济发展、城市建设、矿产资源规划和土地利用规划，编制各城市

（镇）浅层地温能开发利用专规划。专项规划应根据地质环境条件，划定适宜开发区、较适宜开发区和不适宜开发区；依据水文地质条件，圈定适宜地源热泵不同开发方式（地下水、地埋管）的地段，估算不同适宜区浅层地热能可利用量，估算可能的供暖服务面积，提出合理的开发利用规模。同时，开展浅层地温能开发利用的地质环境监测工作，对开发利用浅层地温能的城市（镇）建立浅层地温能监测网。对不同深度的地温、采温层的岩土质量、地下水水位和水质、地面标高等项目实施长期监测，及时掌握地温变化动态、水土质量和地面变化情况。

5.3 开展干热岩地热资源发电利用专题研究

选择具备高温干热岩形成条件、地热梯度大、开发条件好的地区，进行干热岩靶区地热地质勘查和综合物探，探索有关干热岩发电的关键技术，建立我国干热岩开发利用科学实验基地。第一阶段，在大陆与大陆板块之间的碰撞地带或大陆内部断陷盆地等干热岩发育良好部位选择靶区，如滇藏地热带和东南沿海地热带，开展干热岩勘查评价工作，查明我国干热岩资源分布状况。第二阶段，实施干热岩系统科学钻探及水流循环试验，分析干热岩热储构造三维分布、水岩相互作用等，探索干热岩发电利用技术；在此基础上，建立干热岩系统开发利用试验研究基地，填补我国干热岩发电的空白。

5.4 开展全国地热资源现状调查评

价与区划工作以各省、自治区、直辖市区域地热资源调查为基础，在分析研究已有资料的基础上，采用野外实地调查与搜集资料相结合

的方法，对温泉点和开发利用的地热井进行全面的现状调查和采样测试，评价地热资源量及开发潜力，更新全国地热资源和开发利用数据；在此基础上，结合经济、社会发展规划，完成地热资源开发利用区划，提出地热资源可持续开发利用和保护区划意见，建立地热资源数据库和信息系统，为国土资源管理部门管理地热资源提供基础依据。

6 应用前景

我国是一个发展中国家，包括地热在内的各种新能源的开发利用，还难于大规模的进行，在一个相当长的时间内远远不会改变以煤为主的能源结构。我国地热分布虽然广泛但在不同地区，其丰富程度和开发利用条件差别很大，同时，在不同地区存在着能源供求情况记不平衡的情况，针对这种状况今后的开发利用工作，主要是在常规能源短缺而地热资源又非常丰富且便于开发的地区进行。因此，从能源生产的战略观点来看，地热只能作为一种辅助性的新能源，在局部地区发挥较大的作用，国内外的利用时间表明，160C 以下的水（气）用来发电，通常是不经济的，但在工农业及其生活等许多领域中，却具有非常广泛的利用前景。我国的地热资源以中、低温热水为主，因此，除局部地区可考虑地热发电外，在广大的地区，主要是根据当地的热水条件（热水水温、水量、水质）和可以利用的途径，广泛地应用到能切实受益中去。基于上述情况，我国地热资源的开发利用，应贯彻“小型分散、因地制宜，综合以用”的原则。

地热资源的开发利用是一项新的事业，随着它的兴起，不可避免地出现一些亟待解决的新问题，主要包括“地热经济研究,扩大利用

途径，提高经济效益；合理开采，保护地热资源，使其能长期保持温度、水量和压力的稳定；排除和减少各种利用障碍、环境污染、沉积结垢、管道腐蚀”等，解决这些实际问题，可以为地下热水的综合利用开拓更广阔的前景。

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文章编号: 1004-4051 (2010) 05-0007-03