新能源与材料_地热能的开发与利用

目录一、引言...................................................................................................................................2二、中国地热能研究及发展现状...........................................................................................22.1工程地热系统地热能.........................................................................................................22.22050年发展愿景................................................................................................................32.3地热能利用技术.................................................................................................................4三、我国地热能的利用现状...................................................................................................53.1我国地热能开发利用概况.................................................................................................53.2地热能发电.........................................................................................................................53.3地热能采暖（制冷）.........................................................................................................53.4地热温室.............................................................................................................................63.5产业化现状........................................................................................................................6四、当前我国发展地热能存在的问题...................................................................................74.1人才资源缺乏、研究力量薄弱.........................................................................................74.2全国地热资源勘查评价程度低.........................................................................................74.3地热利用关键技术尚待突破.............................................................................................94.4地热产业缺乏扶持政策.....................................................................................................9五、应采取的对策和措施.....................................................................................................10六、参考文献：.....................................................................................................................11一、引言在可再生能源大家族中，地热是唯一的来自地球内部的能量。因为地球处于壮年期，地心温度高达45000℃,所以能量巨大。由于人类利用的热量很小，地温一般可以在相同的时间尺度上恢复.因而地热能是可再生能源只要设定合理的利用上限，地热田的寿命可以达到100～300a。地热能是一种清洁的能源，基本不污染大气.也不排放温室气体。地热能具有来源稳定的特征，平均利用系数高达73%，地热电站的利用系数可达95%，也易于调峰和实施热电联供。而且，电站建设与运行费用也不算高，地热直接利用的成本更低采用地源热泵技术开采浅层地热能也比其他热源更为有利，主要在于它可以把夏季回收的热量用于冬天供热，从而降低了能耗。2011年5月，联合国政府气候变化专门委员会（IPCC）第三工作组发表分析报告指出，就技术开采潜力而言，地热能是仅次于太阳能的第二大清洁能源。IPCC和国际能源署预测到2050年地热发电装机容量将占世界电力总装机容量的3%。二、中国地热能研究及发展现状2.1工程地热系统地热能根据国土资源部最近发布的评价数据，中国浅层地热能资源量相当于95亿t标准煤。每年可利用量相当于3.5亿t标准煤。全国水热型地热能资源储量折合标准煤8530亿t;何年可利用量相当于6.4亿t标准煤。中国大陆3000-10000m深度范围内干热岩地热能资源量相当于860万亿t标准煤，相当于中国大陆2010年度能源消耗总量的26万倍。汪集等根据最近更新的大地热流数据和深部地温资料，给出了中国陆域干热岩地热能资源评价，圈定了优势区域，按照2%的可开采比例.其能量相当于2010年中国总能耗的4400倍。2014年，中国非电直接利用的能量当量为:装机容量3687MWt，相当于电量TW·h，其中55%作为洗浴及温泉疗养，14%为地热供暖，其他14%为地热“份联供”，属世界首位。近年来，浅层地热能的利用为3000MWt，且发展迅速。截止2011年底，供暖面积达到1.4亿m²。但中国地热发电装机容量为25MW.20多年没有增加。2.22050年发展愿景中国工程院于2013年提出了地热能直接利用和发电不同时间节点的发展目标(表1)到2050年，中低温地热直接利用的规模与总量将是现状的三倍，浅层地热能利用的规模可达50000MWt，地热发电部分，将大力提升高温发电的装机容量，中低温和EGS地热发电也将重点发展。表（1）中国地热能发展战略目标针对干热岩的开发利用，中国科学院的能源技术路线图给出了相应的愿景。到2035年，中国的干热岩开采技要达到商业化水平。2014年国家发展和改革委员会能源局发布了中国可再生能源十二五规划，确定了可再生能源发电占总发电量的20%宏伟目标。其中地热能的发展目标为:在青藏铁路沿线、滇酉南等高温地热资源分布区，启动建设若十兆瓦级地热电站。在东部沿海及天山北麓等中低温地热资源富集分布区，因地制宜发展中小型分布式中低温地热发电项日。到2015年，各类地热能开发利用总量达到1500万t标准煤，其中，地热发电装机容量争取达到10万KW.浅层地热能建筑供热制冷面积达到5亿m²。这个规划中地热发电量超过了中国工程院路线图确定的2020年发电目标，体现了对于技术与市场的信心。2.3地热能利用技术中低温地热发电技术在中国拥有悠久的历史，积累了丰富的实践经验。20世纪70年代初，先后在广东丰顺、山东招远、辽宁熊岳、江西温汤、湖南灰汤、广西象州、河北怀来等地建成试验性地热电站。这些地热区热水的温度低，均属于中低温地热，大部分采用一次扩容发电，仅有江西温汤采用双工质循环。目前除广东丰顺地热电站还在运行外，其他均已停止运行。地热能实质上是一种以流体为载体的热能，地热发电属于火力发电，所有一切可以把热能转化为电能的技术和方法理论上都可以用丁地热发电。热能转化成机械功再转化为电能的最实用的方法只有通过热力循环，用热机来实现这种转化。利用不同的工质，或不同的热力过程，可以组成各种不同的热力循环。目前，使用较多的是双工质发电，较成熟的有两种:有机朗肯循环和Kalina循环工程地热系统(EGS)开发利用技术在中国已经起步。工程地热系统(增强型地热系统)开发的关键技术是:深部地热资源的圈定和储量评价;干热岩选址、调查和描述;降低成本和提高效率的技术〔例如数值模拟)。部分其他技术也同样重要，例如深井开采、断裂特征、高温测井、液体成像、激发预侧模型、示踪试验和数据解释及层间封闭技术。末来的干热岩开发与目前的高温水热型地热田均面临钻井技术这一难题。水热型地热田的回灌式开采技术是实现地热资源可持续开发利用的必不可少的技术。但是，地热回灌非常复杂，不但要考虑地热水的运移，还要考虑热的运移。如果回灌过程中出现不成熟的热突破，即回灌水很快回到开采井，就会极大地危及到地热田的寿命。因此，地热大规模回灌前进行地热回灌试验，确定热储的联通性以及回灌井与开采井之间的水力联系是非常必要的。同时，需要借助数值模拟的手段对不同生产和回灌情景下热储压力和温度的变化进行预侧，指导地热资源的可持续开发利用。中国目前的回灌热储可分为2种，一种为碳酸盐岩热储，包括灰岩和白百岩:另一种为砂岩热储，主要为新近系和古近系。天津、山东东营、北京和河北雄县地区对地热回灌进行了研究，并取得了一定的成果。三、我国地热能的利用现状3.1我国地热能开发利用概况我国地热资源丰富,分布范围广,在可供开采利用的深度范围内,既有广泛分布的中低温地热,又有能够直接发电的高温地热。数据显示，我国地热发电潜力达到670万千瓦，仅低于印尼（1600万千瓦）和美国（1200万千瓦）。目前,全国经初步估算每年可开发利用地热水总量约70亿立方米左右,折合每年5000多万吨标准煤的发热量。截至2010年年底,我国每年直接利用的地热资源量已达54570万立方米,居世界第一位。在全国地热水利用方式中,供热采暖占18.0%,医疗洗浴与娱乐健身占65.2%,种植与养殖占9.1%;其他占7.7%。虽然目前地热在能源结构中占的比例还很小,但地热资源的利用,可以减少常规能源的使用,减少环境污染,开发利用潜力十分巨大3.2地热能发电我国适于发电的高温地热资源主要分布在西藏、云南、台湾等地区。著名的西藏羊八井地热电站从1977～1991年的14年内共装机25.18MW，最后一台3MW机组于1991年初投入运行。自1993年以来，年发电均保持在1亿度左右，截至2008年5月，羊八井地热发电总量达20亿度，电站年平均运行4300小时（羊八井地热电厂生产科，2008），羊八井地热电站全年供应拉萨的电力为41%，冬季超过60%。在西藏电力供应中发挥了重要作用，为缺煤少油的拉萨名城供电做出重大贡献，不愧为世界屋脊上的一颗明珠。在加速开发羊八井深层热储的同时，国家又加大投资开始了羊易、朗久、那曲等地热电站的开发建设，有的已初具规模。云南腾冲热海热田也是我国著名的高温热田，在此建设万千瓦级地热电站。3.3地热能采暖（制冷）利用地热水采暖