中国地热资源现状与未来发展趋势

2021-01-07郭妙连

化工设计通讯 2021年5期

李德，郭妙连

（1.新奥科技发展有限公司，河北廊坊 065000；2.中国石油大学（华东），山东青岛 266000）

客观地说，地热是自古以来就存在，在科学技术不够发达的时期，对地热资源的利用，仅限于泡温泉等自然使用方式。直到20世纪之后，科技水平得到快速提升，人们才开始将地热应用于发电、供暖等方面。到了20世纪中后期，随着能源紧张和短缺问题的日益严重，世界各国开始挖掘新能源，地热作为可再生性能源，对地热能源的开发与利用引起全球关注，中国也紧跟国际脚步，大力开展了地热普查、勘探及开发利用，因此，为地热资源发展拉开了序幕。

1 地热资源简述

目前，人们将地热资源简称为地热，以通俗的说法进行解释，地热能就是产生并储藏在地层以下的具有再生特点的热能，通常情况下，地热分布在构造板块边缘区域，地球熔岩桨和放射性物质衰变之后，逐渐形成地热能。据考证，地球内部的地热能储量是非常可观的，但是由于分布区域不够集中，所以对地热能的开发有一定难度。地热能储存在地球内部，天气变化等自然因素不会对地热能开采造成太大影响，地热能与其他清洁型可再生能源相同，属于纯绿色能源，对地热资源的开采，不会受到时间或是季节的限制，只要具备先进的开采技术，随时都可以对地热能进行开发和利用。就目前而言，地热能已经成为全球性的热门能源，世界各国对地热开发利用进行了广泛研究，开发与利用技术也越来越成熟，当前，地热资源已经在多个方面得到有效利用，其中低温地热资源的利用最为普遍，最常见的利用方式就是将低温地热资源用于洗浴、供暖抑或是热力泵等，再者，也可以将之用于地热能发电，随着地热资源开发应用技术的不断提高与完善，相关人员已经开始攻克在岩浆资源以及干燥岩石中提取地热能的方式方法，这将为地热能的开发利用开辟新的途径，使其应用潜力得到进一步挖掘。

地热资源与太阳能可以说是地球上最古老的能源，关于地热的来源，具有多种不同说法，可以说是比较有争议的，多数人认为地热是地壳中放射性元素在蜕变过程中释放出的热能，同时也有部分人员认为地热是地球进行自转时形成的旋转能，以及重力分异等，还有一种说法就是地球地下岩层岩矿结晶所释放出来的热能，总之，说法各异，各有其理。

国际上的一些发达国家已经对地热资源进行了比较有效的利用，并且获取了优异的应用效果，体现出地热资源良好的经济价值。对地热资源进行合理应用，能够最大限度地减轻对燃油、煤炭资源的耗用，缓解能源紧缺以及环境污染等多种问题，为人类营造健康舒适的生存环境。相较于世界上的先进国家，我国对地热资源的开发利用比较晚，在地热资源勘探及开发技术等方面还存在一些差距，所以，仍需对此加强研究，以便得到更大的发展。

2 中国地热资源现状分析

地热资源已经成为当前能源研究的热门，经过大量研究后，相关人员根据热处介质以及水热传输等，将地热资源具体分为高、中、低三个温度等级，温度不足90℃，列为低温，超过90，但不足150℃列为中温，温度在150℃以上则列为高温。同时，又根据温度范围以及开发利用方式等将地热资源分为浅层地热能、干热岩以及水热型地热三种类型。水热型地热指的就是地下热水，在对全国各地进行覆盖式勘探检测之后发现，我国的地热资源极为丰富，但是在岩浆活动以及水文地质条件等多种原因的影响下，地热资源在各个地区的分布并不均匀。

据统计，我国已知的地热资源总量，将近是全球总量的10%，差不多等于4 000亿t以上的标准煤，由于地层构造和水文地质条件等原因，我国的地热资源大多数都是低温地热，其分布区域虽说遍布全国各地，但是实际分布情况具有一定的规律性，相较于低温地热而言，水热型地热分布比较集中，基本上都在我国的东南部、沿海区域以及藏南、滇西和川西地区，我国的高温地热区主要可分为两个区域，其一是我国的台湾地区，其二是我国藏南，滇西和川西地区，相对而言，凯西和藏南的热流值高于其他区域，热流值最高的情况下，为300MW/m3，即便是平均值，也在150MW/m3以上；在我国的华北、河淮、西宁以及苏北等多个盆地地区，松辽、江汉平原地区等多个区域都分布有低温地热，其热流平均值是80～30MW/m3；浅层地热能和干热岩分布及利用范围都极为广泛，可以说涉及了全国各个区域。对于浅层地热能的来说，在第四系松散岩层开发最为适宜，因为该种地质条件具有富水性佳，易钻进等实际特点；对于干热岩来说，最好是在地球板块或构造地体边缘，容易出现火山活动的区域，抑或是地壳薄弱地带进行开发，我国比较容易形成强烈水热活动的地带是滇西地区以及台湾中央山脉两侧，而水热活动是造成水热系统的基本条件，在该种区域开发水热型地热是非常理想的。

3 中国地热开发利用存在问题

3.1 技术力量比较薄弱

对地热资源的开发利用，涉及地热勘探、地热评价、地热开采以及回灌和发电、热利用等多种技术，而我国目前的技术力量还比较薄弱，亟待相关人员进行积极学习研究。

3.2 对地热资源的认识有所不足

国家部分领导部门缺乏对新能源和可再生能源的正确认识，在当前社会中，传统能源仍占据能源领域的主要地位，但是站在未来角度上，却是以新能源和可再生能源的发展空间更为广阔，随着时代的发展，传统能源将会被可再生能源取代，因此，国家相关部门应积极转变思想，加强对地热能源的了解和认识。

3.3 政策方面的制约

由于部分领导部门对地热资源缺乏正确认识，因此并未对地热资源给予充分重视，也未给予财政和政策等方面的鼓励和支持，对地热资源的推广和扶持极为有限，严重缺乏对地热资源开发利用方面的资金投入，这也是地热资源得不到有效开发利用的根本原因。

4 我国地热资源未来发展趋势分析

4.1 浅层地热能发展趋势分析

浅层地热能开发应用的最佳途径是将之应用于建筑物供暖制冷，随着民众对生活质量要求的不断提高，人们越来越追求生活的舒适性，建筑物供暖对能源的需求量随之增加，这会极大提高对标准煤的耗用，这就充分提高了应用新能源和可再生能源的必要性，浅层地热能最适用于建筑物的供暖制冷。

4.1.1 我国浅层地热能年利用量不断增加

据调查统计，近几年，我国浅层地热能开发利用以平均每年近30%的速度在增长，2018年，浅层地热能年利用量以标准煤表示的话，可达到2 000万t，建筑物供暖制冷面积达到5.5亿m3，北京、上海、河北以及山东和天津的人口密度大的省份和城市，都实现了利用浅层地热能供暖制冷，尤其是我国的京津冀地区，形成了规模性的浅层地热能开发利用。

4.1.2 城市化建设可促进浅层地热能的开发利用

近年来，我国持续推进城市化建设，这对于浅层地热能的开发利用来说，是一个极大的机遇，浅层地热能有望得到中小城镇的普及利用，随着农村人口向城市的大量转移，为了满足住房要求的不断提高，各城市不断开展住房建筑建设，浅层地热能可有效应用在新增住房的供暖制冷方面，这对于我国的浅层地热能源发展是极为有利的。

4.2 水热型地热发展趋势分析

随着对地热资源开发利用研究的不断深入，对水热型地热资源的利用会出现一定转变，在国家相关政策的指导下，水热型地热会得到持续性的开发。根据国家会议精神，在2021年，全国范围内利用水热型地热进行供暖的建筑物面积将达到5亿m3以上。另外，国家相关部门在利用地热能源发电方面也进行了合理规划，据勘察统计，我国具有七千多兆瓦的高温地热发电潜力，目前的开发量还达不到发电潜力的1/10，按照地热能源发电规划，地热发电将达到530MW。就我国的水热型地热勘察技术而言，地球物理勘察趋势将走向高精度、定量化以及虚拟化。在具体的地热资源开发利用中，对地热资源的开发利用在采灌均衡标准下进行以及对地热资源梯级利用要更多关注，同时，相关人员也会将研究重点转向对地热单项利用技术的开发创新和地热应用设备设计，对各种地热系统进行综合、梯级开发利用的相关技术以及数值模拟技术也会成为地热资源研究人员的攻克目标。为了实现地热资源的可持续发展，在地热资源开发利用过程中，回灌的重要性逐渐提高，砂岩储存回灌技术也会随之成为地热资源开发利用中必不可少的重要技术之一。

4.3 干热岩资源发展趋势分析

对干热岩资源的开发利用起源于美国，迄今为止，在全球范围内，共建有近50个EGS项目，经过数十年的研究与实践，随着干热岩利用技术的不断完善，干热岩的应用价值也得到充分体现。站在专业的角度分析，随着时代的发展，干热岩资源将会有更加巨大的发展空间。据专业人士预测，在不久的将来，干热岩发电技术关键问题将会被突破，因此实现干热岩发电商业化发展，对EGS的开发利用将会最大限度地提高。我国对干热岩勘查开发利用迟于一些先进国家，在20世纪末的干热岩国际合作研究中，只有为数不多的中国科研单位参与其中。随着新世纪的到来，能源和资源紧张问题遍布全球，国家领导提出可持续发展战略方针，干热岩的作用得到认可，其勘查开发也迅速受到关注并成为研究重点，我国开始实施干热岩勘查，现阶段，已经针对陆区干热岩资源进行了初级评定，画出了陆区干热岩资源的关键区域，并进行了实际开发实验，接下来，应切实深化地热资源开发利用的政策支持，通过有效措施强化相关技术及监管力度，借此促进地热资源的开发利用。