关键词：可再生能源；地热能；利用现状；发展建议
引言
地热能是指能够经济地被人类所利用的地球内部的热能，其总量丰富、能量密度大、分布广泛，具有绿色低碳、适用性强、稳定性好等特点，与风能、水能等其他新能源相比，受外界因素影响小，是一种发展潜力巨大的可再生能源。在能源革命、大气污染治理、北方清洁供暖的大背景下，地热能作为一种极具竞争力的清洁可再生能源，将发挥日益重要的作用。
1地热资源的特征
一是储集量大。据中投顾问发布的《2016—2020年中国地热能行业投资分析及前景预测报告》估计，仅地壳最外层10公里范围内，拥有1254亿焦热量，相当于全世界现产煤炭总发热量的2000倍。如果计算地热能的总量，则相当于煤炭总储量的1.7亿倍。二是可再生性。地热是地球内部的能量资源，具可再生性。三是清洁和低碳。较传统化石能源（煤、石油）具有更好的环境友好性，能源利用系数高（72%），排放小，清洁低碳。四是安全可靠性高。相对于核能及核反应产生的核废料来说，地热能更加安全；相对于依赖天气环境的风能和太阳能，地热能更加可靠。
2地热能开发利用现状
2.1计算，可折合标准煤17.2×1012t。
中国地热资源分布有明显的规律性和地带性。水热型地热资源主要分布于中国的东部地区、东南沿海、台湾、环鄂尔多斯断陷盆地、藏南、川西、滇西等地区。其中，沉积盆地地热资源均为中低温地热资源，主要分布在中国东部中生代、新生代平原盆地，包括华北平原、河淮盆地、苏北平原、江汉平原、松辽盆地、四川盆地、环鄂尔多斯断陷盆地等地区；隆起山地地热资源主要分布在中国东南沿海、胶辽半岛、天山北麓等地区。根据温度划分，高温地热资源主要分布在中国的藏南、滇西、川西和台湾地区，其他地区主要为中低温地热资源。
2.2地热发电技术
地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能，然后再将机械能转变为电能的能量转变过程或称为地热发电。地热资源的最佳利用方式是地热发电。200~400℃的地热可以直接用来发电。开发的地热资源主要是蒸汽型和热水型两类。蒸汽型地热发电是把蒸汽田中的干蒸汽直接引入汽轮发电机组发电但在引入发电机组前应把蒸汽中所含的岩屑和水滴分离出去。这种发电方式最为简单，但干蒸汽地热资源十分有限，且多存在于较深的地层中，开采难度大，故其发展受到了限制。主要有背压式和凝气式两种发电系统。热水型地热发电有两种：1.闪蒸系统当高压热水从热水井中抽至地面，由于压力降低部分热水沸腾并"闪蒸"成蒸气，蒸气送至汽轮机做功;而分离后的热水可继续利用后排出，当然最好是再回注入地层。2.双循环系统地热水首先流经热交换器，将地热能传给另一种低沸点的工作流体，使之沸腾而产生蒸气。蒸气进入汽轮机做功后进入凝汽器，再通过热交换器从而完成发电循环，地热水则从热交换器回流注入地下。这种系统特别适合于含盐量大、腐蚀性强和不凝结气体含量高的地热资源。发展双循环系统的关键技术是开发高效的热交换器。在地热发电方面，高温干蒸汽发电技术最成熟，成本最低，高温湿蒸汽次之，中低温地热发电的技术成熟度和经济性有待提高。干热岩发电系统还处于研发阶段。
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2.3热水型地热电站
热水型（含水汽两相混合物）地热发电是当前地热发电的主要形式。适用于中低温地热资源。目前，已经采用的发电循环有两种，它们分别是：闪蒸地热发电系统和双循环地热发电系统。闪蒸地热发电系统：来自地热井的压力热水进入闪蒸锅炉（减压扩容），由于压力突然降低，热水发生沸腾，闪蒸出的蒸汽进入汽轮发电机组做功发电。优点是系统简单，运行和维护方便。闪蒸锅炉结构简单，造价低。缺点是低压蒸汽比容大，所以管道、汽轮机的尺寸较大。另外设备中通过的是直接从地热井来的含有一定腐蚀性成分的介质，设备易结垢与腐蚀。为了最大限度地利用地热能，可考虑采用多级闪蒸的系统，以提高能量的利用效率。其中，双循环地热发电系统是利用地热水来加热某种低沸点工质，使其沸腾，产生的蒸汽供汽轮发电机使用。与闪蒸发电系统相比，双循环发电系统有如下优点：1）低沸点工质蒸汽压力高，比容小，所以双循环发电系统的管道和汽轮机尺寸较小，结构紧凑，造价较低；2）地热水与发电系统并不直接接触，管道和汽轮机受地下介质的腐蚀可以避免；3）可以利用含盐量大，腐蚀性强和不凝性气体含量大的地热资源；4）可以利用温度较低的地热资源。双循环发电系统的缺点有：1）低沸点工质较贵，有的还易燃易爆，或有毒性，因此对系统密封性、安全性要求较高；2）采用间壁式换热器，传热温差损失较大。同时低沸点工质的传热性能较差，换热器的换热面积较大，增强了设备的投资；3）对系统的操作和维护的技术要求较高。
2.4地热直接利用技术
地源热泵在地热直接利用中应用最广泛。地源热泵技术问世于1912年的瑞士，1948年这项技术才引起人们的关注。1974年以来，随着能源危机和环境问题日益严重，人们更重视以低温地热能为能源的地源热泵系统的研究。目前，地源热泵已在北美、欧洲等地广泛应用，技术也日趋成熟。美国正在实现每年安装40万台地源热泵的目标，在瑞士、奥地利、丹麦等欧洲国家，地源热泵在家用的供暖设备中已占有相当大比例。
3发展前景
在中央财经领导小组第十四次财经会议上，习近平总书记指出，推进北方地区冬季清洁取暖，尽可能利用清洁能源，加快提高清洁化供暖比重。李克强总理作政府工作报告时指出，2017年要坚决打好蓝天保卫战，全面推进污染源治理。根据《锅炉大气污染排放标准》《火电厂大气污染物排放标准》计算可知，采暖锅炉污染物排放量是电厂锅炉的数倍，散煤直燃的污染物排放量更是工业燃煤的十几倍，燃煤供暖污染严重。打好蓝天保卫战，需加快解决燃煤污染问题，全面实施散煤综合治理。地热替代燃煤锅炉和散煤供暖，几乎不产生污染物，为贯彻落实习近平总书记关于“推进北方地区冬季清洁取暖”重要讲话精神和2017年政府工作报告“坚决打好蓝天保卫战”重点工作任务提供了一条重要路径。
结语
我国地热资源丰富，应用及市场前景广阔。地热资源的梯级利用，不仅可以大大的降低我国供暖季煤炭、电力的使用量，还可以最大程度的减少各地温室大棚等所需的煤炭及电力的用量，对直接减少国家碳排放量、降低了环境压力、减少大气污染、增强环境保护必将起着巨大的推动作用。目前，我国地热能的开发利用已经受到社会多层次多方面的高度关注，从浅层地热能的热泵技术应用到中深层地热能供暖，中低温地热发电、西藏及青海的高温地热发电以及干热岩地热资源的研究都开始有资金积极介入，我国的地热能产业呼之欲出。国家能源局不久前，发布成立了我国能源行业地热能专业技术标准化委员会，自然资源部正在准备落实国家深地地热研究科研项目，有了国家层面的支持，希望古老而年轻的地热能资源可以造福百姓。
参考文献
[1]左然，施明恒，王希麟.可再生能源概论[M].北京：机械工业出版社，2007.
[2]徐伟.国际国内地源热泵技术发展趋势——摘选《中国地源热泵发展研究报告》[J].供热制冷，2011.
[3]朱守义.地热供暖优势分析.科技致富向导，2011(14)：184.
论文作者:杨立柱, 杨立场, 李旭强
论文发表刊物:《建筑实践》2020年1月1期
论文发表时间:2020/5/7