地热—清洁能源中的这匹“黑马”（1）

地热做为能源新秀，在碳达峰、碳中和的目标下，俨然成为能源领域的一匹黑马。那么，什么是地热、地热有哪些优点、如何开发地热呢？

地热，又称地热资源、地热能，是储存在地球内部、能够被人类所利用的热量。目前，可利用的地热资源主要包括：天然出露的温泉、通过热泵技术开采利用的浅层地热能、通过人工钻井直接开采利用的地热流体以及干热岩体中的热量。

资源主要包括三种类型： 浅层地热能、水热型地热资源和干热岩。

浅层地热能： 是指温度在25摄氏度以下，蕴藏在200米以浅地表浅层土壤、岩石、水源中的可再生能源，通常采用地埋管、地源热泵或水源热泵等技术开发，用于供暖或制冷。我国浅层地热能开发规模高于全球首位。

水热型地热资源 ： 地热资源家族中最为典型，一般指温度在25摄氏度以上，以液态水和蒸汽为主的地热资源的统称，主要表现形式为天然出露的温泉、气泉和埋藏在地下200米以深的流体。天然出露的水热型资源可直接开发利用，埋藏在地下的地热流体可通过人工钻井的方式进行开发。其中，根据温度可以进一步分为高温（大于150摄氏度）、中温（90摄氏度至150摄氏度）和低温（小于90摄氏度）三类。

干热岩 ：是新兴地热资源，一般温度大于180摄氏度，是埋藏在地下数千米、不含流体或仅有少量地下流体（致密不透水）的高温岩体。2017年，我国科学家在青海共和盆地3705米深处钻获236摄氏度的高温干热岩。

地热资源被寄予厚望得益于其独有的鲜明优势。

一是分布广泛、资源量大。地球是个巨大的热库，地球内部的放射性元素不断地进行着热核反应，具有非常高的温度，地球中心温度高达6000摄氏度，高温热量透过厚厚的地层，时时刻刻向太空释放，地热能约为全球煤热能的1.7亿倍，是当前全球一次能源年度消费总量的200万倍以上，可谓取之不尽用之不竭。据初步评价，我国336个地级以上城市浅层地热能源可开采量折合标准煤7亿吨，可满足约300亿立方米建筑物供暖需要；估算全国水热型地热资源年可开采量折合标准煤18.84亿吨，中高温发电潜力996万千瓦，年发电量可达800万千瓦时；全国干热岩远景资源量折合标准煤856万亿吨，是未来煤和石油等化石能源枯竭后最具潜力的战略接替能源。

二是低碳环保、安全优质。地热是一种全天候、可再生、绿色清洁资源，开发利用安全稳定，受昼夜更替、季节交换与气候变化等因素影响远小于其它资源，可以连续不间断工作，一年工作8000多个小时，且保持较高的效率。

三是用途广泛，产业带动能力强。人类利用天然温泉已有几千年的历史，但真正规模化利用始于20世纪初。1904年，意大利在拉德瑞罗首次利用地热实现发电，标志着地热资源利用方式的革命性转变。截至2020年，全球开发地热资源的国家已达到88个，地热被广泛应用到发电、供暖、制冷、洗浴、温室种植、水产养殖、工业烘干、农业干燥、融雪冷却等方面。美国地热能发电装机容量多年位居世界第一，冰岛利用地热解决了全国90%的建筑供暖。我国地热利用已基本形成以西藏羊八井为代表的地热发电、天津和西安为代表的地热供暖、以东南沿海为代表的疗养与旅游和以华北平原为代表的种植和养殖的开发利用格局。截至2020年底，我国约实现地热能源供暖面积14亿平方米。因用途广泛，地热具有较高的综合利用价值，通过梯级利用可以实现发电、供暖、洗浴、疗养、养殖多种功能同时实现，可以同时带动工业、农业、旅游、医疗、服务业等多产业共同发展。

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　地热是指地球熔岩向外的自然热流，是来自地球内部的一种热能资源。你对地热有多少了解?下面由我为你详细介绍地热的相关知识。

　地热怎么形成的

　地热来源主要是地球内部长寿命放射性元素(主要是铀238、铀235、钍232和钾40等)衰变产生的热能。地热在地球上有不同的呈现形式。按照其储存形式，地热资源可分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和熔岩型5大类。

　地球可以看作是平均半径约为6371km的实心球体。它的构造就像是一个半熟的鸡蛋，主要分为三层。地球的外表相当于蛋壳，这部分叫做?地壳?，它的厚度各处很不均一，由几千米到70km不等，其中大陆壳较厚，海洋壳较薄。地壳的下面是?中间层?，相当于鸡蛋白，也叫?地幔?，它主要是由熔融状态的岩浆构成，厚度约为2900km。地壳的内部相当于蛋黄的部分叫做?地核?，地核又分为外地核和内地核。

　地球每一层的温度很不相同。从地表以下平均每下降100米，温度就升高3 ℃，在地热异常区，温度随深度增加的更快。中国华北平原某一个钻井钻到1000米时，温度为46.8 ℃;钻到2100米时，温度升高到84.5 ℃。另一钻井，深达5000米，井底温度为180℃。根据各种资料推断，地壳底部和地幔上部的温度约为1100 ℃~1300 ℃，地核约为2000 ℃～5000 ℃。

　地壳内部的温度产生的热量，它的热量是哪里来的呢。一般认为，是由于地球物质中所含的放射性元素衰变产生的热量。有人估计，在地球的历史中，地球内部由于放射性元素衰变而产生的热量，平均为每年5万亿亿卡(即卡路里)。这是多么巨大的热源啊。

　1981年8月，在肯尼亚首都内罗毕如开了联合国新能源会议，据会议技术 报告 介绍，全球地热能的潜在资源，约为，相当于全球能源消耗总量的45万倍。地下热能的总量约为煤全部燃烧所放出热量的1.7亿倍。丰富的地热资源等待我们去开发。

　到2050年，根据不同部门的估算，中国地热发电装机容量可以分为高中低三种方案：高方案为3.6亿千瓦(约占中国电力总装机容量的30%)，中方案为2.4亿千瓦(约占中国电力总装机容量的20%)，低方案为1.2亿千瓦(约占中国电力总装机容量的10%)。地热不仅仅限制于地球上，将来人们可以到遥远的外太空，开发地热资源。

　地热的世界分布

　拉德瑞罗地热田：世界地热发电的先驱

　拉德瑞罗地热田位于意大利罗马西北面约180公里处，开发面积大约100平方公里。该地热田由8个地热区组成。拉德瑞罗地热田储集层内蒸汽的最高温度为310℃。拉德瑞罗地热电厂的总装机容量为38.06万千瓦，名列世界第四。

　盖瑟斯地热田：全球地热田之冠

　盖瑟斯地热田是目前所知世界最大的地热田，位于美国加州旧金山北面约120公里处，面积超过140平方公、里，储集层蒸汽温度最高达280℃。1988年，该地热田电厂的总装机容量达到204.3万千瓦，真正称得上世界第一。

　怀拉基地热田：新西兰的地热之星

　怀拉基地热田位于新西兰北岛中部陶波湖的东北侧。它是世界上第一个成功开发的大型热水田，利用热水发电的 方法 和 经验 从这里开始。该地热田热水温度最高达到265℃。

　菲律宾地热田：地热田中的后来居上者

　菲律宾目前共有地热田和地热区30处，其中已发电者4处，具有开发潜力的6处，正在钻探和开发的9处，其余11处仍在进行地面研究。1995年菲律宾地热发电的总装机容量达到122.7万千瓦，21世纪以来，更是接近200万千瓦，仅次于美国，居世界第二。

　冰岛地热田：大西洋中脊上的地热奇苑

　冰岛已知高温地热田和地热区共21处，全部分布在新火山活动带(距今70万年以内)之内，其中勘探与开发较多的地区大部分集中在冰岛西南、首都雷克雅未克的附近，以及东北的克拉夫和诺马夫雅克;雷克雅未克附近已开发的地热田包括雷克雅未克市区范围内以及市区东北约15公里的雷克低温热水田、斯瓦勤格高温热水田，以及尼斯雅维勒和魁瓦歌帝高温热水田。

　前二者所产630℃~128℃的热水全部供首都地区13万居民的生活用水和房屋供暖之用，后二者所产高温热水(260℃-38O℃)除一部分准备将来供应首都地区供暖外，其余将用于发电。

　地热的应用前景

　在世界上80多个直接利用地热的国家中，中国直接利用热地装置采热的能力已经位居全球第一。鉴于西藏自治区居全国之首的地热资源，西藏有着开发利用地热的广阔前景。

　上个世纪七十年代初以来，由于能源短缺，地热能作为一种具有广阔开发前景的新能源日益受到关注。地热能除了用于发电之外，更为大量地直接用于采暖、制冷、医疗洗浴和各种形式的工农业用热，以及水产养殖等。

　与地热发电相比，地热能的直接利用有三大优点：

　一是热能利用效率高达50%-70%，比传统地热发电5%-20的热能利用效率高出很多;

　二是开发时间短得多，且投资也远比地热发电少;

　三是地热直接利用，既可利用高温地热资源也可利用中低温地热资源，因之应用范围远比地热发电广泛。当然，地热能直接利用也受到热水分布区域的限制，因为地热蒸汽与热水难以远距离输送。

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