地热能源利用现状及发展前景

1地热能源利用现状及发展前景摘要：随着社会发展以及人们生活观念、环境和能源等发生变化,化石燃料高峰时代被逐渐削弱。虽然石油天然气在未来仍继续保持主导地位,但可再生能源将获得较大发展。与传统能源相比,生物质能、风能和地热能等资源更具备商业竞争力。地热能储存于地下,不受气候条件的影响,既可作为基本负荷能,也可作为峰值负荷能使用。从其开发利用成本来看,地热能源相对于其他可再生能源更有发展潜力。关键词地热能源利用现状可再生能源发展前景概述：一世界能源的发展预测据世界能源委员会的观点,化石燃料的高峰时代已经过去了。虽然石油、天然气仍继续保持主导地位,然而可再生能源和核能源所占的地位越来越重要。预计可再生能源将成为世界主要能源消耗的重要构成,到2050年可再生能源将提供世界主要能源的20%～40%,到了2100年将提供30%～80%。地热能源比其他可再生能源具有更大的技术潜力。世界可再生能源的技术潜力可充分地满足世界能源需求。如何保证可再生资源以经济的、环保的和社会可接受的方式利用是值得关注的问题。二国内外地热能及其利用现状2早在人类文明之初,世界上许多国家的人们就利用温泉洗浴和清洗衣物。在20世纪,地热能源首次被大规模开发用于采暖、工业加工和发电。近30年来,地热能的利用急剧增长。到2000年,世界上80个拥有地热资源的国家中,58个国家已有地热利用的记载。国际地热协会主席约翰·伦德教授在报告“2005年世界地热能利用”中指出,1904年意大利首次利用地热发电,至今世界上有24个国家地热发电总装机8932MW,年生产电力56951GW·h;地热直接利用的国家有72个,年利用地热能75943GW·h。近期的发展特点是地源热泵增长极快,年利用能量占直接利用能量的32%。1、世界地热利用现状地热能的开发利用包括发电和直接利用两方面。世界各国利用地热能的经验表明:高温地热能(150℃)主要用于发电,发电后排出的热水可经过逐级多次利用;中低温(150℃)的地热能则以直接利用为主,多用于采暖、农副业、地源热泵和医疗保健等。地热能利用随着可再生能源的发展而发展,联合国开发计划(UNDP)、联合国能源发展联合会(UN-DESA)与世界能源委员会联合编辑的《世界能源评价报告》对能源现状进行了综合评价,表明了可再生能源的利用现状,包括地热发电和直接利用的现状。同时反映了2001年4种可再生能源的运行能力和年生产量。到2001年底,地热能是最主要的电力生产者,占4种可再生能源发电总量的5318%。与太阳能、风力、水力利用相反,地热能储存在地下,不受气候状况的影响,既可作为基本负荷能使用,也可作为峰值负荷能使用。然而,在大多数情况下,以基本负荷运行的地热发电站比较经济。来源于可再生能源的热量对传统能源具有很大的挑战性。如表4所示,利用生物质能直接供热的目前成本是1～6美分/kW·h,利用地热直接供热的成本是3015～5美分/kW·h,利用太阳能直接供热的成本是2～25美分/kW·h。从开发利用成本来看,地热能相对于其他可再生能源更有发展潜力。2005年9月14—16日在北京召开的中国地热产业可持续发展学术研讨会上,意大利专家在关于2001—2005年世界地热发电的报告中指出,5年来世界地热发电装机容量增加了960MW,达到了8900MW,但仍只占世界电力生产的014%,最近油价猛涨和石油储量下降,有可能推动地热电力的发展,在2010年有可能占世界电力生产的1%。随着石油、天然气和煤炭资源可采储量的减少及价格的上涨,世界各国皆加大了地热这一绿色可再生能源的勘查和开发利用力度。据2005年土耳其世界地热大会统计,2004年全球直接利用地热能达72622GW·h,比2000年增长了40%。按用途划分,热泵占33%,洗浴游泳和疗养29%,供暖20%,温室715%,工业4%,养殖4%,其他用途215%。2004年全球直接利用的地热能相当于每年节约了11232亿桶,即1840万t石油;同时,减少CO2排放量5933万t,社会、经济及环境效益显著。2、中国地热资源的开发利用中国地热资源丰富,通过30多年地热地质调查,已发现地热区3200多处,已完成的大、中型地热田勘查50多处,主要分布在京、津、冀、东南沿海、内陆盆地和藏滇地区。其中大于150℃的高温地热系统,即直接可以用于发电的有255处,总发电潜力5800MW(30年);中低温地热系统可用于非电直接利用的2900多处。（1）地热发电4中国适于发电的高温地热资源主要分布在西藏、云南和台湾等地区。西藏地热资源丰富,境内已发现温泉和沸水等各类型的地热约666处。依据初步调查的350余处地热显示点的热流量,其热能每年可折合约300万t标准煤所释放的热量。通过与联合国开发计划署和意大利等国政府的合作,西藏对羊八井和那曲地热资源进行了颇有成效的勘探、开发和利用。现在西藏全区已建成了3座地热电站,总装机容量近3MW。其中著名的羊八井地热电站装机容量达到215MW,是中国最大的地热电站。（2）地热直接利用经过30多年的发展,中国地热直接利用已具有相当规模,并且利用面广,在许多地方已形成良性开发。1)地热采暖。中国地热采暖已有十几年的历史。目前已成为地热利用中经济效益最好的国家之一。在华北和东北地区,天津已开采到80℃以上的热水,据不完全统计,天津目前共有地热井184眼,供暖面积863万h,利用地热水供生活热水达4176万户,近百万市民通过各种渠道享用着地热资源带来的便利[4]。北京地热供暖目前已发展到数十家,供暖面积已超过40万m2,供暖方式已由单一的直接供暖向间接供暖(利用换热器)、地板式采暖以及热泵技术配合其他能源的调峰技术供暖等多种方式发展。2)地热在农副业方面的应用。地热水也广泛应用于农副业生产。北京、河北等地用热水灌溉农田,调节水温,用30～40℃的地热水种植水稻,以解决春寒时的早稻烂秧问题。温室种植所需热源温度不高,在有地热资源的地方,发展温室种植是促进该地区农业发展的方法之一。例如北京已建特种蔬菜温室20多hm2;5温室鲜花基地每年可产鲜花800多万枝。此外,昆明市利用地热水发展甲鱼养殖。从其饲养结果看,每公顷水面养殖甲鱼的利润是池塘养鱼的40倍,且具有周期短、资金周转快和利润高的优点。3)地源热泵。地源热泵突出的优点是能效利用高,1kW的电力可以产生3～4kW的热能,又能兼用于冬季供暖和夏季制冷,且大大减少环境污染。与电、燃料锅炉供热系统相比,地源热泵要比电锅炉加热节省2/3以上的电能,比燃料锅炉节省1/2以上的能量。中国绝大部分地区,地表以下5～10m的温度稳定在5～25℃,地源热泵系统在全年的使用过程中能效比在313～415之间,也就是说,1kW·h的热量输出只需要0122～0130kW·h电量,这比空气热泵高出40%,而运行成本仅是中央空调系统的50%～60%。4)应用于医疗保健、娱乐和旅游。北京地区的地热水属于中低温热矿水,富含锂、氟、氡、偏硼酸和偏硅酸等多种矿物质,有一定的医疗和保健作用。经常用热矿水进行洗浴,对高血压、冠心病、心脑血管、风湿病、皮肤病等有一定疗效。热矿水入室,会提高居民的生活质量。此外,依托温泉浴疗,可以开发游泳馆、嬉水乐园、疗养中心、温泉饭店和温泉度假村等一系列娱乐旅游项目。三地热发展前景1)据Stefansson[5]统计,世界用于发电的地热总储量(温度超过150℃)是11000～13000(TW·h)/a,直接利用的潜在地热(温度低于150℃)390000(TW·h)/a。以上关于地热能储量的数据包括已探明和未探明的地热能。Stefansson估计已探明用于发电的地热能每年有2000±140TW·h,直接利用的地热能为7000(TW·h)/a。目前用于发电的地热能是49(TW·h)/a,直接利用的地热能是53(TW·h)/a,很明显目前地热能的利用量占已探明地热能储6量的很小一部分。无论是用于发电还是直接利用,地热能的利用还有相当大的发展空间。2)环保的地热发电将有强劲的发展前景。瑞士能源学家威利·格尔甚至认为,地热发电量在20年后将占世界总发电量的10%。3)与地热发电相比,直接利用地热具有高达50%～70%的利用效率,而地热发电为5%～20%。中国中低温地热资源丰富,进行直接开发利用有广阔的前景。因此,积极对地热资源进行直接利用比较适合中国的国情。4)热泵正在逐渐受到人们的重视,美国、德国、瑞士、瑞典和法国等国家都在加紧推广热泵的应用。近年来,北京地区的热泵应用也出现了前所未有的大好局面,这项先进的技术正在被社会广泛接受,新的热泵工程的安装不断出现。但是,和上述国家相比,中国的热泵应用还处于初级阶段,主要差距体现在工程设计方面。中国的热泵系统设计一般是根据经验进行的,缺乏必要的岩土性质测试和计算,经常给系统的设计带来问题,造成地下部分安装的浪费或不足。因此,应该引进先进国家的技术和经验,加强基础研究,使中国的热泵应用走上科学的和可持续的轨道[6]。5)根据在里约热内卢(1991年)和京都(1997年)召开的联合国关于环境的会议,规定欧洲共同体在2008—2012年期间,引起温室效应气体的排放要低于1990年排放水平的8%。这样促使欧洲加紧对包括地热能、太阳能、水力和风能在内的新清洁能源进行开发研究。随着中国市场经济快速稳定发展和全面建设小康社会,城市化程度将大大加强,人民对于生活质量、环境质量要求将大大提高,地热市场的需求会更加强劲。地热开发应结合地区的地理环境和经济特点,7以市场为导向,以科技为基础,不断创新,上水平、上档次,形成产业化规模,达到社会、经济和环境效益最优化。随着人们环境意识的增强,利用地热能可以减少温室效应、地热能蕴藏量丰富及可持续开采的特点,地热能在未来几十年能源生产中将起到重要的作用,成为可再生的绿色选择。参考文献[1]FridleifssonIB1Statusofgeothermalenergyamongsttheworld’senergysources[J]1Geothermics,2003(32):3792388[2]UNDP,UN-DESAandtheWorldEnergyCouncil.Worldenergyassessment:overview2004update[M]1NewYork:UnitedNationsDevelopmentProgramme,2004:85[3]张振国1我国地热产业化发展与资源可持续利用[A]1//李时彬,李宝山.全国地热产业可持续发展学术研讨会论文集[C]1北京:化学工业出版社,2005[4]地热———取之不尽的地热能源(2003)[EB/OL]1[2005-12-12].[5]StefanssonV1Estimateoftheworldgeothermalpotential[A]1//Geothermaltraininginiceland20thanniversaryworkshop[C]1Reykjavik:UnitedNationsUniversityGeothermalTrainingProgramme,1998:1112120[6]郑秀华1世界地热资源开发利用现状[J]1探矿工程[岩土钻掘工程],2001(1):627