地熱新能源研究進展及發(fā)展展望

董涵

摘要：地熱能是一種綠色低碳、能夠持續(xù)利用的可再生能源，具有儲量大、分布廣、清潔環(huán)保、穩(wěn)定可靠等特點，是一種現(xiàn)實可行且具有競爭力的清潔能源。地熱能利用分為地熱發(fā)電和地熱直接利用（以熱的形式利用）兩大類。從發(fā)展趨勢看，深部地熱能的開發(fā)以及低溫地熱能的利用前景廣闊。

關(guān)鍵詞：地熱，新能源，研究進展，發(fā)展展望

煤炭、石油等傳統(tǒng)能源在給人類創(chuàng)造財富的同時，也給環(huán)境造成了巨大的污染，尋找環(huán)保型替代能源勢在必行。以太陽能、風能、潮汐能、地熱能等為代表的綠色新能源的開發(fā)利用已成為世界能源研究的熱點。在新能源中，地熱是一種最為現(xiàn)實并具有競爭力的可再生能源，其開發(fā)利用正在成為壘球應(yīng)時氣候變化的一個不可忽視的重要手段。我國地熱能開發(fā)利用已取得了長足進展，利用領(lǐng)域也不斷擴展，現(xiàn)已廣泛用于區(qū)域供暖、居民生活熱水、溫泉旅游、溫泉理療等。通過技術(shù)革新與工藝改造，形成了一系列地熱利用新技術(shù)與新工藝，從發(fā)展趨勢看，深部地熱能的開發(fā)以及低溫地熱能的利用前景廣闊。

1地熱能開發(fā)利用現(xiàn)狀

我國地熱能利用發(fā)展很快，到目前為止，地熱已廣泛用于供暖、溫室、干燥、旅游及發(fā)電等領(lǐng)域。隨著地熱能利用技術(shù)的小斷提高，其利用率也小斷提高，而且，利用方式也逐步由粗放式利用向集約式利用轉(zhuǎn)變，逐步走向可持續(xù)發(fā)展的道路。地熱能的開發(fā)利用包括發(fā)電和非發(fā)電利用兩個方面。高溫地熱資源主要用于發(fā)電，發(fā)電后排出的熱水可進行逐級多用途利用;中低溫地熱資源則以直接利用為主，多用于采暖、干燥、工業(yè)、農(nóng)林牧副漁業(yè)、醫(yī)療、旅游及人民的日常生活等方面。

1.1地熱取暖。

地熱能直接用于采暖、供熱和供熱水是最經(jīng)濟、最簡便、最有效的利用方式，在有地熱資源的地方鉆一口井，將地下熱水直接引入所需要的地方。

1.2地熱發(fā)電。

高壓熱水從熱水井中抽至地面，由于壓力降低部分熱水會沸騰并“閃蒸”成蒸汽，蒸汽送至汽輪機做功;而分離后的熱水可繼續(xù)利用后排出，或通過“還原井”送回地下。

2 地熱利用新技術(shù)

自上世紀90年代以來，我國地熱工程技術(shù)取得了長足進展，利用領(lǐng)域也小斷擴大，勘探、開發(fā)、利用技術(shù)小斷創(chuàng)新。地熱熱泵技術(shù)、地熱梯級利用技術(shù)、回灌技術(shù)、深部地層儲能反季節(jié)循環(huán)利用技術(shù)等在地熱能在供暖、環(huán)保等方面存在的問題提供了解決方法。另外，通過技術(shù)革新與工藝改造，形成了一系列地熱利用新技術(shù)與新工藝，提高了資源的利用率，進一步保護了資源與環(huán)境。

2.1地熱熱泵技術(shù)

地熱交換器后的地熱尾水溫度一般在40～50℃左右，很難再用來直接供熱，如果直接排放到環(huán)境中，不僅造成能源的浪費，也造成了環(huán)境的熱污染。熱泵是高效利用低溫余熱的節(jié)能裝置，通過熱泵，可以從低溫地熱尾水中提取熱量，從而降低地熱尾水的排放溫度，提高了地熱能的利用率。

2.2地熱梯級利用技術(shù)

地熱梯級利用就是多級次地從地熱水中提取熱能，多層次地利用，以達到“能盡其用”的目的。通常情況下，可以將地熱能要供暖的總負荷分成高溫供暖部分與低溫供暖部分，高溫部分一般可以采用管網(wǎng)方式供暖，低溫部分可以采用地板輻射采暖等。另外.根據(jù)地熱井出水溫度、流量與熱量損耗指標等參數(shù)，計算出地熱能的供熱量，并相應(yīng)地將總供熱量按梯次換取，進行供熱。

2.3回灌技術(shù)

地熱資源是在漫長的地質(zhì)歷史時期內(nèi)形成的，其補給來源十分有限。如果長期以單井形式開發(fā)，不僅會造成熱儲層水位下降，而且由于尾水溫度過高，會造成環(huán)境熱污染?；毓嗍墙鉀Q上述問題的根本方法。

2.4深部地層儲能反季節(jié)循環(huán)利用技術(shù)

該技術(shù)的基本思路是：利用對井，存儲經(jīng)熱泵提冷或提熱后的“熱水”或“冷水”。在冬季把熱水源抽出來供暖，在夏季把冷水源抽出來制冷，實現(xiàn)“夏灌冬用”進行供熱，“冬灌夏用”解決制冷的反季節(jié)循環(huán)利用。這項技術(shù)的關(guān)鍵是用熱（冷）小用水，小僅節(jié)約了能源，還避免了環(huán)境的污染問題。

3發(fā)展趨勢

3.1深部地熱能的開發(fā)

地球內(nèi)部蘊藏著巨大的熱能，進入地球內(nèi)部越深，溫度就越高。目前，我國開采地熱能一般在地表以上3500m以內(nèi)，而且以水熱型地熱能為主。實際上，水熱型地熱能的儲量相對于地球熱庫來說，數(shù)量是很少的，而且溫度相對也要低。大部分地熱能賦存于巖石中，稱干熱巖。干熱巖中地熱能的開發(fā)潛力巨大，但開發(fā)利用技術(shù)還小成熟，還有待于進一步研究。

3.2低溫地熱能的利用

一般情況，高于45℃的地球熱能才稱為地熱能。熱泵技術(shù)的應(yīng)用，使得地熱能的概念可以進一步拓展，淺層地卜水中的熱也可以通過熱泵加以利用。新的環(huán)境問題。調(diào)整地熱能利用結(jié)構(gòu)，依靠技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，是解決粗放式開發(fā)的關(guān)鍵問題。

3.3 地熱利用結(jié)構(gòu)調(diào)整

調(diào)整地熱能利用結(jié)構(gòu)，依靠技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，是解決粗放式開發(fā)的關(guān)鍵問題。地熱開發(fā)利用中存在的小科學、小合理、小經(jīng)濟，浪費大、污染重的諸多問題，只有依靠結(jié)構(gòu)調(diào)整與科技應(yīng)用才能解決。地熱開發(fā)利用中存在的小科學、小合理、小經(jīng)濟，浪費大、污染重的諸多問題，只有依靠結(jié)構(gòu)調(diào)整與科技應(yīng)用才能解決。要借助于市場的推動，政府的協(xié)調(diào)，資源意識的增強，公眾的參與，大力推進地熱利用中新技術(shù)、新工藝、新方法的應(yīng)用，解決長期以來一直小好解決的諸如腐蝕問題、地熱棄水溫度高的問題、地熱資源的多種功能小能全部發(fā)揮的問題等。通過科技創(chuàng)新，把跨學科，跨領(lǐng)域的技術(shù)相互結(jié)合，取長補短，實現(xiàn)突破。

結(jié)束語

近年來，我國地熱利用技術(shù)取得了長足的進展。通過技術(shù)創(chuàng)新，形成了一系列的地熱利用新技術(shù)與新工藝，提高了資源的利用率，保護了資源與環(huán)境。另外，熱泵技術(shù)、低溫地板輻射采暖技術(shù)、信息技術(shù)的應(yīng)用給地熱能利用中存在的問題提供了解決方法。開發(fā)利用領(lǐng)域也小斷拓展，目前中低溫地熱能已廣泛用于供暖、養(yǎng)殖、種植、旅游及工業(yè)干燥等領(lǐng)域。隨著勘探、開發(fā)技術(shù)的進一步發(fā)展，深部地熱能開發(fā)將具有更加巨大的潛力。

參看文獻：

[1] 胡斌，王愚.淺談地熱發(fā)電技術(shù)[J].東方電氣評論.2019（03）.84-88

[2] 聞鑫.地熱資源開發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀及趨勢探討[J].化工管理.2018（25）.109

[3] 曹耀峰.地熱即將成為有競爭力的新能源[J].能源.2015（11）.102-105