我国地热能源简介与发展研究现状

我国地热能源简介与发展研究现状

宋海东温华兴王培亮

宋海东[1]温华兴[1]王培亮[2]

（[1]沈阳建筑大学土木工程学院，辽宁沈阳110168；[2]东北林业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨150040；）

摘要：人类要发展，社会要进步就离不开能源的支持，以化石能源为支撑的传统能源正面临着日趋减少，甚至枯竭的境地，其对环境造成的污染也日益突出。因此开发新能源和可再生能源是我们的必然选择，而地热能源是非污染的绿色资源，与太阳能、核能相比具有许多优势。这篇文章从地热能源的优势、分布以及研究现状等方面作一简要阐述

关键词：地热能源环保可持续应用广泛

能源是人类生存和发展的重要物质基础，以化石为能源为支撑的能源体系，由于生产生活的需要正迅速减少，同时，大规模的消耗化石能源对生态环境产生的不良影响也日益明显。如：有毒有害气体的排放给人类健康造成的负面影响，二氧化碳气体大规模的排放引起的温室效应，全球气候变暖等。因此，开发和利用新能源和可再生资源已迫在眉睫。

1、地热能源的介绍

地壳深处高温岩体蕴藏着巨大的地热能源，并且这种自然资源是非污染的绿色资源，它与核能、太阳能相比或者其它形式的可再生资源相比具有许多优势。并且，由于我国地形广大，地质构造条件优越，因此具有丰富的地热能源。在地球表面以下80~100km深度处，熔岩温度为650℃和1200℃，在近地心处估计为4000~6000℃，这种以热力存在的能量是引起火山爆发及地震的主要原因。

2、地热能源的优势

首先，地热能源具有成本优势。近年来，国际原油价格不断上升，运输价格也逐年上涨，利用地热能源这种环保、廉价、可再生能源是大力发展国家经济和提高人民生活水平的一种有效措施。

其次，地热能源具有可持续性的优势。过去近200年来建立起来的以煤炭、石油、天然气等化石燃料为主的能源体系为社会的进步起到了重大的作用。据统计，截止到2011年底，世界煤炭探明储量约为9000亿吨，但化石能源是经历几千年乃至亿年复杂的地质过程才为人类留下了宝贵的财富。所以，化石燃料是不可再生、有限的。而地热能源贯穿整个地质带。经过试验研究，如果体积1000km³的岩浆体中心由初始温度810℃降低到300℃需要近几十万年。可见，地热能源扩散是非常缓慢的。即可以把地热能源看做是可再生的资源。

再次，地热能源具有环保优势。化石能源燃烧产生的二氧化碳造成温室效应，致使海平面上升，全球气候变暖，许多物种因为不适应气候而濒临灭绝。因此，人们越来越关注日益消耗的化石能源的同时更加关心化石能源燃烧给环境带来的伤害，我们要减少对不可再生能源的过度依赖，增强国家能源安全。而地热能源又是非污染的绿色资源，能量的吸收和转换完全在地下进行，所以地热资源是清洁的，地热能源的利用不会带来环境问题。

最后，地热能源具有应用广泛的优势。现阶段，地热能源的开发利用的对象仅限于地壳浅层的天然地下热水阶段，且主要用于城市供热、洗浴、医疗保健、农业种养殖、纺织印染、食品加工等。现在应用最广泛的地源热泵。是一种既可制冷又可供热的高效节能的空调系统。因此只要更加深入、系统的研究地热能源，其应用范围将更加广泛。

3、我国地热能源的分布

我国地处欧亚板块东南部，被印度板块、太平洋板块和菲律宾板块所包围，并且由于太平洋板块一直向西汇聚，印度洋板块不间断地向北俯冲。因此，我国地质构造变形强烈，地震带成片分布，底层物质活动强烈，形成了我国类型丰富的地热能源。我国地热能源分布规律较为明显，受构造格局的控制，西部由于印度板块的冲击，造成高原地壳增厚及隆起，强烈的地质构造形成了藏南-川西-滇西高温地热资源。东部由于太平洋板块的冲击形成了沉积型盆地，中低温地热能源。东北部长白山五大连池和东部沿海的高温地热能源主要与第四纪火山活动有关。我国已发现的地热区有3200多处，其中可以用来发电的高温地质区有255处。据专家估计，我国主要沉积盆地储存的热能量相当于2500亿吨标准煤的发电量，全国地热水可开采资源量为68亿m/a，所含热能量为9.52×1035J,折合每年3.284万吨标准煤的发热量,并且还不包括深部高温岩体的地热资源。可见，高温岩体地热能源量巨大，是我国经济发展的巨大能源库。

4、研究近况

商业用途的高温岩体地热能源的开发概念最早是有美国洛斯阿拉莫斯实验室的科学家小组于1970年提出的。之后，各国专家学者进行了积极的探索研究。我国的专家学者在地热能源方向的研究也取得了实质性的进步。2004年，万志军老师在«高温岩体地热开发的技术经济评价»一文中，应用MIT经济模式进行的高温岩体地热发电开发成本预测认为，目前的高温岩体地热发电已具有商业竞争力，采用先进的线性钻井技术后，将使所有等级的地热梯度的高温岩体地热发电电价具有商业竞争力，届时高温岩体地热能将成为全球主导的能源之一。并且对热海深田10m深，水平展布50km范围温度进行了模拟，模拟的地热分布梯度线与实测的地热分布梯度线形状与特点相似，对热田高温岩体可提取的地热能总量为1.63×10²²J。2008年，赵阳升教授建立了盐矿开采-渗流-传热-传质耦合理论，建立了高温岩体地热开采的变形-渗流-传热的耦合理论。2010年，河北省开采热水量为5.510063×108立方米，可利用热能量为1.0947881×1017J，折合标准煤3.7415×106吨，并且该地热资源主要用于采暖，工业烘干，温泉洗浴，医疗保健。2011年，国外学者对地下坚硬的岩石外壳中储存的大量热能进行了开采，在地表钻一些井通向干热岩层，然后将它们与岩石裂隙层连接起来，增强裂隙间的透水性，从而建立了热交换系统。这种热交换可以将大量热水活蒸汽运送到地表来发电，由于低排放量以及整个系统占地面积小，有着巨大的利用价值和发展潜力的新型能源。由此可见，地热能源的研究正全速前进。

5、结束

现在，以化石能源为支撑的能源体系，随着不可再生的化石能源的消耗其支撑能力也在逐渐减弱，因此新能源和可再生能源的研究已是我们的首要任务。而有着巨大潜力的地壳深层的高温岩体地热能源还有待开发。因此，我们应该加快对高温岩体地热能源的开发，并需要科学家和学者们的合作与研究，我们才能在地热能源的利用方面取得长足的进步。

参考文献

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[2]赵阳升，万志军，康建荣.高温岩体地热开发导论[M].北京：科学出版社，2004.

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[4]李志茂，朱彤.世界地热发电现状[J].太阳能，2007（8）：10-14.