国内外地热能开发及利用现状介绍

1、国内外地热能开发及利用现状介绍中国能源网研究中心 王鸿雁 张葵叶地热资源是在当前技术经济条件和地质条件下，能够从地壳内科学、合理地开发出来的岩石热能量、地热流体热能量及其伴生的有用组分。地热资源既属于矿产资源，也是可再生能源。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温能、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地热资源。在全球各国积极应对气候变化，努力减少温室气体排放的背景下，近年来，全球地热能开发及利用取得较快发展，也越来越引起我国政府及企业的重视。一、 全球地热资源分布及利用（一）全球地热资源分布全球地热储量十分巨大，理论上可供全人类使用上百亿年

2、。据估计，即便只计算地球表层10km厚这样薄薄的一层，全球地热储量也有约1.451026J，相当于4.9481015吨标准煤，是地球全部煤炭、石油、天然气资源量的几百倍。1世界上已知的地热资源比较集中地分布在三个主要地带：一是环太平洋沿岸的地热带；二是从大西洋中脊向东横跨地中海、中东到我国滇、藏地热带；三是非洲大裂谷和红海大裂谷的地热带。这些地带都是地壳活动的异常区，多火山、地震，为高温地热资源比较集中的地区。2图1所示为全球地热资源集中分布带：图1 全球地热资源集中分布带来源：鹿清华, 张晓熙, 何祚云. 国内外地热发展现状及趋势分析J. 石油石化节能与减排, 2012, 2(1): 39-

3、42（二）全球地热资源利用地热资源按赋存形式可分热水型、地压地热能、干热岩地热能和岩浆热能四种类型；根据地热水的温度，又可分为高温型(l50)、中温型(90150)和低温型(90)三大类。地热能的开发利用可分为发电和非发电两个方面，高温地热资源主要用于地热发电，中、低温地热资源主要是直接利用，多用于采暖、干燥、工业、农林牧副渔业、医疗、旅游及人民的日常生活等方面。此外，对于25以下的浅层地温，可利用地源热泵进行供暖、制冷。根据2010世界地热大会的最新数据，2010年，全球有24个国家开发了地热发电项目，总装机容量10715MWe，年发电利用总量为67246GWh，平均利用系数为0.72；有7

4、8个国家开展了地热直接利用活动，总设备容量为50583MWt，年利用热能GWh，平均利用系数0.27。表1 地热发电排名前10的国家国家装机容量（MWe）运行能量(MWe)总生产能量(GWh/y)运行率(%)运行机组(套)美国30932024166030.94209菲律宾19041774103110.6656印尼1197119796000.9222墨西哥95895870470.8437意大利84384355200.7533新西兰62862840550.7443冰岛57557545970.9125日本53642230640.8320萨尔瓦多20419214220.857肯尼亚1671671131

5、0.786表2 地热直接利用排名前10的国家国家总生产能量GWh/y主要利用方式中国20932直接供热、地源热泵、洗浴美国15710地源热泵瑞典12585地源热泵土耳其10247直接供热日本7139洗浴挪威7001地源热泵冰岛6768直接供热法国3592直接供热德国3546洗浴、直接供热荷兰2972地源热泵数据来源：国家可再生能源中心近年来，地热资源直接利用发展迅速，其中地源热泵是增长最快的利用方式，2010年世界地源热泵的设备容量为35236MWt（兆瓦热量），在五年间增长了2.29倍，平均年增长率为18.0%。世界地源热泵的应用集中在北美、欧洲和中国。美国的绝大多数机组按制冷荷载的峰值设计

6、,可以涵盖全部供热需求（除北部的州），其平均运行2000小时供暖，利用系数0.23。欧洲的绝大部分机组按供暖基础荷载设计，并常考虑用化石燃料补充峰值荷载，这样的机组在北欧国家一年可运行6000小时，利用系数达0.68。从统计来看，冰岛和土耳其地热能的贡献最大，冰岛89%的房屋供暖来自地热能，土耳其地热供暖达到全国供暖面积的30%。3 2013年3月5日-8日，世界银行常务副行长英卓华在冰岛地热大会上号召世界各国的捐赠人、多边银行、政府及私营部门积极加入“全球地热开发计划GGDP”，期待可以在更好地管理并降低地热勘探钻井风险的同时，让目前处于边缘领域的地热能源发展成为主流能源，实现为数百万人供电

7、的目标。GGDP的初步目标是筹集5亿美元鼓励发展中国家开发地热能源。二、 国内地热能开发利用现状（一）中国地热资源分布我国地热资源总量约占全球的7.9，可采储量相当于4626.5亿t标准煤，是地热资源相对丰富的国家。我国的高温地热资源主要分布在藏南、滇西、川西以及台湾省。西藏高温热田主要集中在羊八井裂谷带，其中藏南西部、东部及中部约有108个高温热田，构成中国高温热田最富集的地带；云南是全国发现温泉最多的省，高温热田主要分布在怒江以西的腾冲-瑞丽地区，约20处；川西分布着8个高温地热区，为藏滇高温地热带的一部分。我国主要以中低温地热资源为主，中低温地热资源分布广泛，几乎遍布全国各地，主要分布于

8、松辽平原、黄淮海平原、江汉平原、山东半岛和东南沿海地区，其主要热储层为厚度数百米至数千米第三系砂岩、砂砾岩，温度在4080左右。从温泉出露的情况来看，我国主要有四个水热活动密集带：藏南-川西-滇西水热活动密集带；台湾水热活动密集带；东南沿海地区水热活动密集带；胶东、辽东半岛水热活动密集带。4图3 中国地热资源分布概况来源：胡圣标, 何丽娟, 汪集.中国大陆地区大地热流数据汇编(第三版). 地球物理学报, 2001,44(05): 611-626,doi: 2009年至2011年，国土资源部在系统收集中国基础地质、地热地质、水文地质、城市地质、石油地质等已有资料的基础上，对地热资源潜力进行了重新

9、评价。评价认为，中国浅层地温能资源量相当于95亿吨标准煤。每年浅层地温能可利用资源量相当于3.5亿吨标准煤。如全部有效开发利用则每年可节约标准煤2.5亿吨，减少二氧化碳排放5亿吨；全国沉积盆地地热资源储量折合标准煤8530亿吨；每年可利用的常规地热资源总量相当于6.4亿吨标准煤，每年可减少CO2排放13亿吨。中国大陆3000米至10000米深处干热岩资源总计相当于860万亿吨标准煤，是中国目前年度能源消耗总量的26万倍。我国现已查明287个地级以上城市浅层地温能、12个主要沉积盆地地热资源、2562处温泉区隆起山地地热资源。（三）中国地热能利用现状我国在两千多年前就开始利用地热资源，但真正意义

10、上科学开发利用地热资源是从上世纪70 年代开始。经过四十多年的发展，已经形成以供暖、洗浴等直接利用方式和发电为主的地热资源开发利用格局。另外由于浅层地温能几乎不受资源限制并且技术日趋成熟，因此近几年利用地源热泵开发浅层地温能进行供暖和制冷在我国各地区发展迅速。我国地热资源的开发利用促进了经济增长，产生了明显的经济、社会和环境效益。据国土资源部最新的数据资料，我国目前的地热资源用于发电的有4处，西藏有3处，分别是羊八井、那曲和朗久3个热田，总装机容量为25180kW，广东丰顺地区有一处，其装机容量为300kW，其余主要用于洗浴、医疗、养殖和农业大棚。1、地热发电地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力

11、源的一种新型发电技术，有高温地热蒸汽发电和中低温地热水发电两种方式。1970年，中国科学院在广东省梅州市丰顺县汤坑镇邓屋村建起了发电量0.3MW的地热发电站，是我国第一座地热发电站。但真正意义上地热发电主要集中在西藏羊八井。高温地热蒸汽发电我国西藏南部经四川西部至云南西部，属于全球性地中海喜马拉雅地热带的东段，带内有温泉1000余处，其中高于当地沸点的有81处。目前开发用于发电的仅羊八井地热田1处，完成勘探评价的有羊易地热田1处，其余丰富的高温地热资源仅在青藏铁路沿线的谷露、董翁、续迈、吉达果等10余处进行过详细勘查，所有这些勘查过的地热田其地热发电潜力为13.75104kW。西藏地热资源普查

12、估算的资源总量为2.99108kW。520世纪70年代，我国开始利用高温地热资源发电，先后建成了西藏羊八井、那曲、郎久等7个地热发电站。然而，由于种种原因，到2010年，我国高温地热发电仅剩下羊八井电站。该电站维持总装机容量24.18MW，占拉萨电网总装机容量的41.5%，自1977年投产至2010年，已持续稳定运行了33年，年运行时间45006000小时，平均利用率为68%，累计发电量已超过24亿千瓦时，年发电量稳定在1亿千瓦时左右，约占藏中电网的10%。3中低温地热水发电中低温地热水发电主要是利用地下热水加热某种低沸点的有机工质推动汽轮机发电。我国20 世纪70 年代的中低温地热水发电已具

13、备相当水平，创造了67世界最低温度发电的实例。近些年来，我国还在研究开发另一种中低温地热水发电技术，称为螺杆膨胀动力机。这一技术在国外也属于探索性的创新技术。我国自20 世纪80 年代起开始研究，制成了5kW的试验机组。1993 年又作为国家“八五”攻关项目开始工业试验机的技术研究。52008年，国电龙源电力集团在羊八井采用双螺杆膨胀动力机技术新建了一个小型地热电项目，可以将地热水全部引入到动力机膨胀做功，地热水在送入全流动力机前无需进行扩容和闪蒸等处理，能量的利用率有较大提高。该项目分两期建设，一期装机1兆瓦，于2009年8月投入运行，经一年多实际运行考验，到2010年底已累计发电量达560

14、千瓦时。项目二期装机为1兆瓦，已于2010年5月开工。我国中低温地热资源丰富，如果螺杆膨胀动力机技术取得进一步成功，前景将非常广阔。2、中低温地热水直接利用地热直接利用是指不需进行热、电能量转换的地热利用，即地热非电利用。我国中低温地热直接利用主要在地热供暖、医疗保健、洗浴和旅游度假、养殖、农业温室种植和灌溉、工业生产、矿泉水生产等方面。并逐步开发了地热资源梯级利用技术、地下含水层储能技术等。随着近年来地源热泵的兴起，地热直接利用在全球地热能开发利用中的比重大幅提高，已远远超过地热发电。根据上海证券报报道，截至2005年底，在全国地热水利用方式中，供热采暖占18.0%，医疗洗浴与娱乐健身占65

15、.2%，种植与养殖占9.1%，其他占7.7%。到2010年,我国地热资源直接利用量达20932GWh，居世界首位。浅层地温能供暖（制冷）面积达到1.4亿平方米，地热直接供暖面积达到3500万平方米，洗浴和种植使用地热热量约合50万吨标准煤；各类地热能总贡献量合计500万吨标准煤。3地热供暖地热供暖是将地下热水经过一定的处理后送入换热器，加热供暖系统中水流，进而热水通过暖气片和地板对千家万户进行供暖。我国地热供暖主要集中在北方的北京、天津、西安、郑州、鞍山等大中城市以及黑龙江大庆、河北霸州、固安、牛驼镇等油区城镇，利用热泵技术开发利用60-100的中低温地热水、热尾水和浅层地热能。北方地热采暖，

16、已取得良好的效果。天津市浅层地热能资源十分丰富，多数热井可产出8095的地热水，最高达103，最深的地热井为4000平方米。据国土资源报2011年报道，在天津有供暖小区140个，地热供暖面积达到1200万平方米，约占全市集中供暖总面积的10%，占全国地热供暖总面积的50%，是我国利用地热供暖规模最大的城市。另外，陕西省的咸阳市和西安市，山东省的德州、东营、滨州、聊城等市，北京市以及河北省、辽宁、黑龙江等省的一些城市，也都有地热供暖利用。医疗保健与温泉洗浴地热水含有丰富的对人体健康有益的多种矿物质元素，具有较高的医疗保健价值，在我国利用温泉热水进行医疗保健的历史已经非常悠久。公元前100年汉代张

17、衡的温泉赋中便记有“有疾疠兮，温泉治焉”。我国在50年代已建成上百座温泉疗养院(所)，据不完全统计，在2008年之前我国就已建温泉地热水疗养院200余处，突出医疗利用的温泉浴疗有430处，而且每年都以10%的速度增长。除疗养院外，在已经开发利用的地热田中，全部或部分用于洗浴方面约占地热田总数的60%以上。全国现有公共温泉浴池和温泉游泳池1600处。全国开发地热水用于洗浴的水量估计每年约1.38亿立方米，利用地热能716.45MW，即每年相当于节约或减少了77.1万t标准煤用量，为6.88亿人次提供了地热水洗浴。6我国藏南、滇西、川西及台湾一些高温温泉和沸泉区,不仅拥有高能位地热资源,同时还拥有

18、绚丽多彩的地热景观。如:云南省腾冲是保存完好的火山温泉区,拥有火山、地热景观及珍贵的医疗矿泉水价值；台湾省的大屯火山温泉区也是温泉疗养和旅游观光胜地。 养殖地热养殖是指利用地热水进行鱼、虾等名贵水产和动物的亲本保种、苗种早繁越冬，延长生长期和冬季养殖。我国地热养殖在北京、天津、福建、广东等地起步较早，现已遍及20多个省(区、市)的47个地热田，建有养殖场约300处，鱼池面积约445万平方米。全国水产养殖耗水量约占地热水总用水量的5.7%左右。7主要养殖非洲罗非鱼、鳗鱼、甲鱼、青虾、牛蛙等，每年成年鱼繁殖能力比在普通水域养殖的鱼大100 多倍。大量的新鲜鱼类等畅销海内外，取得了显著的经济效益并提

19、高了农民收入。如北京昌平小汤山地热田，由县畜牧水产局在该地建有两处水产养殖场，年产鱼20万公斤，启用8个地热井，年耗水120万立方米，亩平均年耗地热水5800 立方米，产鱼每公斤耗地热水6.0立方米。估计全国用于水产养殖所消耗的地热水约1 400万立方米左右。农业温室种植和灌溉利用地热资源非常适合生物的反季节、异地养殖与种植。利用地热能可以为温室供暖，地热水中的矿物质还可以为生物提供所需的养分。用于农业的地热水，主要为低矿化、低温（40以下）地热水，也有将高温地热水通过梯级利用后剩余的低温。在我国北方，地热主要用于种植较高档的瓜果类、菜类、食用菌、花卉等反季节、异地养殖与种植。到2011年，全

20、国共有地热温室和大棚133万平方米。我国温室种植开采利用地热资源每年折合标准煤21.5万吨，占地热资源年开采总量的3.4%。7工业生产我国地热工业生产目前主要用于纺织印染、洗涤、制革、造纸与木材、粮食烘干等，部分地热水还可提取工业原料，如腾冲热海硫磺塘采用淘洗法取磺，洱源县九台温泉区挖取芒硝和自然硫。华北油田利用封存的油井深部奥陶系进行地热水伴热输油，完全替代了锅炉热水伴热输油，取得了明显的经济、社会效益。矿泉水生产中国开发地热水生产饮用天然矿泉水始于80年代后期，有两种作法，一是利用地热水中某些微量元素（组分）达到饮用天然矿泉水标准，经过处理后生产饮用矿泉水。二是直接利用地热水生产饮用天然矿

21、泉水。据统计，全国利用地热水生产或准备生产饮用天然矿泉水的有近40处，主要是北京、安徽、广东、广西、重庆、贵州、云南、陕西、青海等省（自治区、直辖市），以利用矿化度0.6g/L以下、温度50以下的地热水为主。3、地源热泵应用地源热泵又称地源中央空调，可从土壤中吸收热量或提取冷量送入室内释放，达到空调的目的。用一套设备可以满足供热和制冷的要求，同时还可以提供生活热水。我国地源热泵自2004年以来发展迅速，2007年增长了近1800万，2008年增长了2400万，2009年更增长了3870万，全国地源热泵总利用面积已达1.007亿。2010年，中国地源热泵在世界上的排名跃升至世界第二位。中国连续两

22、年的年增长率都超过60%，远高于同期世界平均发展速度(20%22%)。据制冷快报报道，截至2010年3月，我国应用浅层地温能供暖制冷的建筑项目2236个，地源热泵供暖面积达1.4亿平方米，80%的项目集中在北京、天津、河北、辽宁、河南、山东等地区。在北京，利用浅层地温能供暖制冷的建筑约有3000万平方米，沈阳则已超过6000万平方米。8此外，我国已具备了比较完备的开发利用浅层地热能的地源热泵工程技术、设备、监测和控制系统。2010年我国生产热泵机组的厂商已发展至超过200家，分布在山东、北京、深圳、大连、杭州、苏州、广州等地。产品以水水系统的大机组为主，主流是螺杆式压缩机壳管式换热器，也有涡旋

23、式压缩机板式换热器或套管式换热器的模块式机组，大型机能达2000kW3000kW制热（制冷）量，也有小型适应家庭使用的10kW机，但以50kW2000kW为主要产品。除热泵主机外，热泵相关配件和PE管线等生产厂家还有100多家。另外，国外知名品牌的热泵公司也陆续登陆中国，建立生产基地或寻找合资企业，产品就地供应中国市场。同时，设计和施工队伍也迅速扩大，目前全国该行业的设计和施工队伍超过10万人。7三、 我国地热能开发及利用的政策梳理在我国，地热资源属矿产资源范畴，被列入能源矿产类，地热资源勘查及开发执行中华人民共和国矿产资源法及其配套法规，并归国土资源部及其下属职能单位管理。同时，我国在可再生

24、能源法中明确，地热能属于非化石能源，也属于可再生能源范畴。2008年，国家能源局成立，专门设立了新能源和可再生能源司，从组织机构上加强了国家对包括地热能在内的可再生能源的管理力度。近年来，由于全球性能源形势紧张日益加剧和日益严重的环境问题，地热资源作为一种可再生能源，其开发利用得到了前所未有的发展，尤其是浅层地温资源的开发掀起热潮，这推动了我国地热法制化、规范化、科学化管理上全面水平。进入21世纪之后，国家出台了一系列的促进政策，为地热能及其他可再生能源的发展保驾护航。2002年12月，国土资源部关于进一步加强地热矿泉水资源管理的通知(国土资发f号)指出：地热资源是宝贵的矿产资源，是重要的清洁

25、能源之一；要加大地热资源的勘查评价力度，加强地热资源开发和保护；开展地热开发示范项目和地热水回灌等新技术的研究推广工作，实现地热资源的可持续利用。2005年2月28日，中华人民共和国可再生能源法颁布，并于2006年1月1日起正式实施。可再生能源法中明确规定，地热能属于非化石能源，也是可再生能源。国家将地热能开发利用纳入可再生能源鼓励范围。2005年11月29日，国家发展和改革委员会制订并颁布了中华人民共和国可再生能源产业发展指导目录，地热发电、地热供暖、地源热泵供暖和，或空调、地下热能储存系统被列入重点发展项目；地热井专用钻探设备、地热井泵、水源热泵机组、地热能系统设计、优化和测评软件、水的热

26、源利用等被列为地热利用领域重点推荐选用的设备。2006年1月1日起，由国家发展和改革委员会制订的可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法开始执行。其中，第九条规定：地热能发电项目上网电价实行政府定价，其电价标准由国务院价格主管部门按照合理成本加合理利润的原则而制定。2006年4月，国土资源“十一五”规划纲要出台，提出“十一五”期间要加大能源矿产的勘查力度，开展地热、干热岩资源潜力评价，圈定远景开发区。2006年，财政部发布的可再生能源发展专项资金管理暂行办法中“第二章 扶持重点”中第七条指出，“建筑物供热、采暖和制冷可再生能源开发利用，重点支持太阳能、地热能等在建筑物中的推广应用。”2007年

27、1月，建设部发布建设事业“十一五”重点推广技术领域，确定了“十一五”期间九大重点推广技术领域，其中“建筑节能与新能源开发利用技术领域”中重点推广太阳能、浅层地温能、生物质能及其他能源利用技术；其中重点推广建筑节能改造技术：供热采暖制冷系统节能改造技术。2007年6月，国务院发布国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知（国发200715号），明确提出要“大力发展可再生能源，抓紧制订出台可再生能源中长期规划，推进风能、太阳能、地热能、水电、沼气、生物质能利用以及可再生能源与建筑一体化的科研、开发和建设，加强资源调查评价。2007年9月印发的可再生能源中长期发展规划对地热能的中长期发展目标和方向做

28、出明确的规定：要积极推进我国地热能的开发利用，合理利用地热资源，推广满足环境保护和水资源保护要求的地热供暖、供热水和地源热泵技术，在夏热冬冷地区大力发展地源热泵，满足冬季供热需要。在具有高温地热资源的地区发展地热发电，研究开发深层地热发电技术。在长江流域和沿海地区发展地表水、地下水、土壤等浅层地热能进行建筑采暖、空调和生活热水供应。到2010年，地热能年利用量达到400万吨标准煤，到2020年，地热能年利用量达到1200万吨标准煤。到2020年，建成潮汐电站10万千瓦。2008年12月13日，国土资源部下发了关于大力推进浅层地热能开发利用的通知，从调查评价、编制规划、加强监测3个方面，对大力推

29、进我国浅层地热能资源的开发利用进行了部署。同时也颁布了其他一些包括地热资源在内的可再生能源的促进办法。2012年8月，国家能源局发布可再生能源发展“十二五”规划，指出，我国要合理开发利用地热能。发挥地热能分布广的优势，加快地热资源勘察，加强地热开发利用规划管理，提高地热能开发利用技术水平和开发利用规模，统筹规划和有序开展地热直接利用，加快浅层地温能资源开发，适度发展各类地热能发电。到2015年，各类地热能开发利用总量达到1500万吨标准煤，其中，地热发电装机容量争取达到10万千瓦，浅层地温能建筑供热制冷面积达到5亿平方米。我国地热能的发展布局和建设重点是地热发电和浅层地温能利用。2013年1月23日，国务院印发了能源发展“十二五”规划。“十二五”期间，我国要实施能源消费强度和消费总量双控制，能源消费总量4