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                我国地热能开发利用现状与未来趋势

                • 2022-03-11
                • 来源:能源杂志
                我国地热资源丰富,前景广阔。

                地热能是一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源,具有储量大、分布广、清洁环保、稳定可靠等╳特点。我国地热资源丰富,市场潜力巨大,发展前景广阔。开发利用地热能不仅对调整能源结构、节能减排、改善环境具有╲重要意义,而且对培育新兴产业、促进新型城镇化建设、增加就业均具∩有显著的拉动效应。地热能通常分为浅层地热能、水热型地热能、干热岩型地热能。

                资源情况

                浅层地热能。中国地热能发展报告显示,中国大陆336个主要城市浅层地热能年可采资源量折合7亿吨标准煤,可实现供暖(制冷)建筑面积320亿平方米,其中黄淮海平原和长江中下游平原地区最适宜浅层地热能开发利用。

                水热型地热▅资源。我国水热型地★热资源总量折合标准煤1.25万亿t,中国大陆水热型地热能年可采资源量折合18.65 亿吨标准煤(回灌情景下)。我国水热型地热资源以中低温为主,高温为辅。受构造、岩浆活动、地层岩性、水文地质条件等因素的控制,水热型地热资源分布有明显的规律性和地带性,依据构造成因可分为沉积盆地型和◣隆起山地型地热资源。

                隆起山地型中低温地热资源。主要分布于东①南沿海、胶东、辽东半岛等山地丘陵地区。隆起山地型高温地热资源主要分布在我国台湾和藏南、滇西、川西等地区。由于我国地处环太平洋板块地热带的西太平洋岛弧型板缘地热带以及地中海-喜马拉雅陆-陆碰撞型→板缘地热带的交汇部位,受构造活动的控制∑,该区域孕育有大量的水热活动,是我国最主要的高温温泉密集带。西南地区水热型地热资源年可采量折合标准煤1530万t,高温地热资源发电潜力712万kW。

                干热岩资源。干热岩在地球内部普遍存在,但有开发潜力的干热△岩资源分布在新火山活动区、地壳较薄地区等板块或构造体边缘。我国※陆区地下3~10km 范围内干热岩资源量折合标准煤856万亿t。根据国际干热岩标准,以其2%作为可开采资源量计,约为2015年全国能源总消耗量的4000倍。鉴于干热岩型地热能勘查开发难度和技术发展趋势,埋深在5500米以浅的干热岩型地热能将是未来15~30年中国地热能勘查开发研究的︾重点领域。

                开发现状

                浅层地热能开●发情况

                中国浅层地热能利用起步于20世纪末,伴随绿色奥运、节能减排和应对气候变化行动,浅层地热能利用进入快速发展阶段,2015年起浅层地热能利用规模开始居世界第一。“十三五”期间,我国建设了一批重大的浅层地热能开发利用项目,浅层地热@能技术的成熟性和可靠性得到验证和认可。

                北京世界园艺博览会采用深层地热+浅层地热+水蓄能+锅炉调峰¤方式,为29万平方米建筑提供供热制冷服务;北京城市副中心办公区利用地源热泵+深层地热+水蓄能+辅助冷热源,通过热泵技术,率先创建“近零碳排放区”示范工程,为237万平方米建筑群提供夏季制冷、冬季供暖以及生活热水;北京大兴国际机场◤地源热泵系统作为“绿色机场”的重ξ 要组成部分,为大兴机场257万平方米建筑提供冷、热能源等。

                截止2019年底,全国浅层地热能开发利用规模为8.4亿平方米,主要分布在北京、天津、河北、辽宁、山东、湖北、江苏、上海等省市的城区。

                地热直接利用的年利用能量世界第一,占世界的29.7%;地热直↓接利用的设备容量世界第一,占世界的25.4%;地源热泵年利用浅层地热能◥量世界第一,占世界的30.9%;地热供暖年利用量世界第一,占世界的38.2%。水热型地热能开发情况。

                我国地热能开发利用现状与未来趋势

                水热型地热能开发情况

                水热型地热能利用是中国地热产业主力军。我国开发利用水热型地热供暖已有上千年的历史,改革开放后尤其是近年来,水热型地热供暖的开发利用在规模、深度№和广度上都有很大发展。近10年来,中国水热型地热能↘直接利用以年均10%的速度增长,已连续多年位居世界首位。中国地热能直接利用以供暖为主,其次为康养、种养殖等。据不完全统计,截至2017年底,全国水热型地热能←供暖建筑面积超过1.5亿平方米,其中山东、河北、河南增长较【快。

                中国地热》能发电始于20世纪70年代,1970年12月第1台中低温地热能发电机组在广东省丰顺县邓屋发电成功。目前,我国地热发电已建总装机容量53.45MW,目前运行容量46.46MW,已停运容量5.79MW,已拆除容量1.2MW。

                干热岩型地热能资源勘查开发情况

                干热岩型地热能是未来地热能发展的№重要领域。美国、德国、法国、日本等国经过20—40年不等的↑探索研究,在干热▃岩型地热能勘查评价、热储改造和发电试验等方面取得了重要进展,积累了一定经验。相比而言中国起步较晚,2012年科技部设立国家高新技术研究发展计划(863计划),开启了中国关于干热岩的专项研究。2013年以来中国地质调查局与青海省联合推进青海重〖点地区干热岩型地热能勘查,2017年在青海共和盆地3705米ξ深处钻获236℃的干热岩体,是中国在沉积盆『地区首次发现高温干热岩型地热能资源。

                开发利用方式

                地热资源的开发利用可分为发电和直接利用两个方面。高温地热资源主要用于发电;中温和低温地热资源则以♂直接利用为主;对于25℃以下的浅层地热能,可利∑ 用地源热泵进行供暖和制冷。

                浅层地热能供暖→制冷。2015年起浅层地热年利用率总量列世界第一。2017年地源热泵装机容量达2万MW,年利用浅层地热能这和标准煤1900万t。我国浅层地热能利用发展速度快、应用面积大、各地区利用发展程度不同,覆盖面广,系统类型多样。

                中低温地热直接⊙利用。我国中低温地热『直接利用主要在地热供暖、医疗保健、温泉、洗浴和旅游度假、养殖、农业温室种植和灌溉、工业生产、矿泉水生产等方面,并逐步开发了地热资源梯级利用技术、地下含水层储能技术等。

                开发利用60~100℃的中低温地热水、热尾水和浅层地热能。一些有温〓泉出露的地区,尤其是北方,都在不同程度上利用地热采暖,已取得良好ㄨ效果。天津利用地热︽进行区域供暖已成为我国的典范,正在带动着北方地热区域供热的发展。利用地热水供暖,以其清洁、对大气污染极小、运行成本低、资源综合利用收益高等优点,再加上♀热泵技术,在〓常规能源比较短缺有条件开发地热资源的地区,受到了普遍重视,并收到了明显经济◣社会效益,其发展前景广泛。

                地热流体中具有较高的温度、含有特殊的化学成分与气体成分、少量生物活性离子及放射性物质等,对人体各系统器官功能←调节具有明显的医疗和保健作用。在各温泉疗养院中,利用地热可以进行水疗、气疗和泥疗等▆。随着经济发展和人民生活水平提高,全国相继在许多地区建立了一批集医疗、洗浴、保健、娱乐、旅游度假于一体的“温泉度假村”或“医疗康复中心”。

                洗浴和旅游度假。利用地热水进行洗浴〗,几乎遍及全╲国各省(区、市)。据不完全统计,全国已建温泉地热水疗养院200余处,突出医疗√利用的温泉浴疗有430处。我国许多温泉区既是疗养地,又是旅游观光区,我国藏南、滇西、川西及台湾一些高温温泉和沸泉区,不仅拥有高能位地热资源,同时还拥有〒绚丽多彩的地热景观,为世人所瞩目。如云南省腾冲是我国大陆唯一的一处保存完好的火山温泉⌒ 区,拥有罕见的№火山、地热景观及珍贵的医疗矿泉水价值;台湾省的大屯火山温泉区也是温泉疗养和旅游观光胜地。

                养殖。北京、天津、福建、广东等地起步较早,现已遍及20多个省(区、市)的47个地热田。主要养殖罗非鱼、鳗鱼、甲鱼、青虾、牛蛙、观赏鱼等以及鱼苗越冬。由于各地温泉养殖业迅速发展,新鲜鱼卐类畅销海内外,取得显著经济效益。此外,还有地热孵化禽类、地热烘干蔬菜、地热水加温沼气池与牲畜洗浴池等,也取得良好效果。

                农业温室种植和灌溉。地热是一种复合型资源,非常适合生物的反季※节、异地养殖与种植。利用地热能可以为温室供暖,利用地热水可以进行〗温带水生物的养殖,地热水中↑的矿物质还可以为生物提供所需的养分。在我国北方,地热主要用于种植较高档的瓜果类、菜类、食用菌、花卉等,在南方,主要用于育秧。

                工业生产。目前主要用于纺织印染、洗涤、制革、造纸与木材、粮食□ 烘干等,其中温泉区地下热水在纺织工业及化工工业方面均获得较好的利用和效益。同时,部分地热水还可提取工业原料,如腾冲热△海硫磺塘采用淘洗法取硫磺,洱源县九台温泉区挖取芒硝和自然硫,台湾自明清以来就已经在大屯火山温泉区开采自然硫等。

                高温地热发电。地热发电Ψ 方面,20世纪70年代初,我国在江西、广东等地开发中低温地热能,建设了▂一批地热示范电站。1977年,我国开始开发中◤高温地热能,并在西藏羊八井建设了第一个中高温地热发电示范电站。此后羊八井地热电站历时14年建成7台3MW机组和1台3.18引进机组,持续运行至2020年。2018年9月,羊易地热电站16MW双工质地热发电引进机组首次并网,于2019年正常运行,成为截至目前我国⊙单机功率最大的地热发电机组。

                虽然我国高温地热发电规模落后于世界,但高温地热发电的地面设备技々术还是一直跟随的,其主要由于一些钢厂、化工厂等高温余热资源需要加以利用,所以从余热发电角度一直在发展。

                高温地∞热发电根据地面发电设备原理不同,一般分为单极闪蒸地热发电技术、两极闪蒸地热发电技术、双工质发◥电技术、全流①发电技术(即螺杆膨胀动力机技术)几大类,目前双工质发电技术应用最多。高温地热发电技术中地面发电设备技术有多种解决方案,技术相对成熟,其最难的技术属于高温地热资源勘查技术,如何勘查到高温地热资源,如何【将地下的高温地热资源提出地表是较难的技术。若能够从地下提取出高温地热流体,高温地热发电很◥相对容易实现。

                “地热能+”多能互补。以“多能互补、智能耦合”为特色的“地热﹢”绿色风暴正在各地悄悄形成。“地热能+”多种清洁能源互补供热技术,创新设计了地热梯级利用工艺,地热高温部分进行发电,低温部分进行供热,提高地热利○用率。在京津冀和东南沿海地区初步建立发电、供暖二≡级地热能梯级开发利用示范基地。

                “地热能+”的出发点和着力点就是以地↓热资源禀赋和分布特征为基础,因地制宜,加强地热与其他可再生能源的互补综合利用,以实现较高的能源使用效率。大力发展“地热能+”,是未来新能源和可再生能源的一个发展方向。

                存在问题

                当前,我国对地热资源开发利用重视程度低,勘查投入不足造成我国资源数据基础较差,我∮国现有的资源分布数据缺乏。截至目前,还没有单位对我国地热资源进行全面系统〖的勘查,无法精细评价我国地热资源的分布,这大√大影响着我国地热产业规模化发展。

                在成井质量、管材腐蚀结垢等浅层地热开发问题,以及高温地热井成本、低效率的问题,仍制约着地热规模化发展。

                另一方面,我国地热能产¤业发展初期扶持政策不充分,目前,中央和地方政府出台了一些财政和价格鼓励政◢策,对加快浅层地热⌒ 能开发利用及促进北方地区清洁供暖具有积极引导作用,但政策不完善、执行不到位、不充分。价格优惠力度不足,地热开发利用政策的针对性、强制性不强,需要政府的有效引导和激励政策支持。

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