我國地熱資源開發(fā)利用現(xiàn)狀與前景分析

摘要：地熱資源作為可再生能源，進入21世紀后開發(fā)利用規(guī)模迅速擴大。本文介紹了我國地熱資源開發(fā)利用現(xiàn)狀，指出了我國地熱資源開發(fā)利用中存在的缺乏統(tǒng)一規(guī)劃、法律法規(guī)不健全以及資源浪費等主要問題，對我國地熱資源開發(fā)利用的前景進行分析，最后對我國地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出政策建議。

關鍵詞：地熱資源；開發(fā)利用；前景；建議

中圖分類號：F4072

文獻標識碼：A

文章編號：1004－0544(2010)08－0170－03

一、我國地熱資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

我國在兩千多年前就開始利用地熱資源，但真正意義上科學開發(fā)利用地熱資源是從上世紀70年代開始。經(jīng)過三十多年的發(fā)展，已經(jīng)形成以供暖、洗浴等直接利用方式和發(fā)電為主的地熱資源開發(fā)利用格局；另外由于淺層地溫能幾乎不受資源限制并且技術日趨成熟，因此近幾年利用地源熱泵開發(fā)淺層地溫能進行供暖和制冷在我國各地區(qū)發(fā)展迅速。我國地熱資源的開發(fā)利用促進了經(jīng)濟增長，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。

1.地熱直接利用

地熱直接利用是指利用中低溫地熱水進行供暖、洗浴、醫(yī)療、旅游、工業(yè)烘干和農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖等。截至2009年底，我國地熱直接利用總裝機容量達到3688MWt，居世界第一，年直接利用量12865GWh，分別比2004年高出20.70％和19.3％，發(fā)展速度較快。直接利用中，地熱供暖占18％、醫(yī)療洗浴與娛樂占66％、種植與養(yǎng)殖占9％、其它利用方式占7％。

(1)地熱供暖。利用傳統(tǒng)的化石燃料供暖會產(chǎn)生大量溫室氣體和其他有害氣體，對全球溫度和環(huán)境造成影響。地熱能是無污染的清潔能源，若處理好地熱供暖尾水回灌問題，利用地熱供暖不會對環(huán)境產(chǎn)生任何污染。將地下熱水經(jīng)過一定的處理后送入換熱器，加熱供暖系統(tǒng)中水流，進而熱水通過暖氣片和地板對千家萬戶進行供暖。目前全國地熱供暖面積以每年19％的速度增長，截止到2009年已達到。其中天津市地熱供暖面積較大，約占全國地熱供暖總面積的一半。在北京、咸陽、鄭州、鞍山、大慶、德州。河北雄縣、霸州、固安等地均有較大規(guī)模地熱供暖工程。

(2)醫(yī)療保健和溫泉洗浴。地熱流體中含有氟、偏硅酸、偏硼酸以及微量的放射性元素氡等成分，溫泉療養(yǎng)院可以利用地熱水進行水療、氣療和泥療等，對人體有一定的醫(yī)療保健功能。如北京的小湯山利用地下不足100m深處的55-64℃的熱礦泉水進行醫(yī)療保健。

伴隨著我國旅游業(yè)的興起，開發(fā)商將大量資金投入到溫泉度假村等地熱旅游項目。如西藏、云南及四川等地的高溫溫泉和沸泉區(qū)擁有繽紛多彩的地熱景觀，具有很大的旅游開發(fā)價值。由于溫泉洗浴的醫(yī)療價值、旅游價值以及開發(fā)地熱的高回報率。地熱旅游產(chǎn)業(yè)持續(xù)吸收投資并促進地熱資源的大量開發(fā)利用。據(jù)統(tǒng)計，在我國醫(yī)療保健和溫泉洗浴每年以10％的速度增長。

(3)農(nóng)業(yè)溫室種植及水產(chǎn)養(yǎng)殖。北方冬季氣溫低。可利用地熱水對溫室大棚進行供暖，種植較高檔的蔬菜瓜果和花卉等，不但節(jié)約常規(guī)能源，而且可保證北方地區(qū)冬季蔬菜的供應。如北京和天津已經(jīng)建成20000am2-30000m2并擁有自動控制溫度和濕度的地熱溫室。在南方地區(qū)主要利用地熱能進行育秧，如湖北英山地區(qū)，結實率已提高到98.6％。然而我國溫室利用地熱的發(fā)展速度遠不如地熱洗浴和醫(yī)療保健，年增長率僅為3％左右。此外全國有多處農(nóng)田利用低溫低礦化度地熱水灌溉農(nóng)田。

北京、天津、廣東、湖北、福建等地區(qū)利用地熱水養(yǎng)殖非洲羅非魚、鰻魚、甲魚、青蝦、牛蛙等，每年成年魚繁殖能力比在普通水域養(yǎng)殖的魚大100多倍。大量的新鮮魚類等暢銷海內外，取得了顯著的經(jīng)濟效益并提高了農(nóng)民收入。

2.地熱發(fā)電

(1)高溫地熱發(fā)電。1977年，裝機容量為1MW的高溫地熱電站在羊八井試驗成功。直到1991年另外8個總裝機容量為24，18MW的發(fā)電機組才安裝完畢進行發(fā)電。但此時的實驗機組已經(jīng)停止發(fā)電。在此后的20年間，羊八井地熱電站總裝機容量沒有增加，仍為24.18MW。羊八井地熱電站近年發(fā)電量持續(xù)大幅上升，2008年發(fā)電量已經(jīng)達到143.6GWh，截止2010年4月累計發(fā)電量已經(jīng)達到2400GWh。

上世紀80年代和90年代，我國先后在西藏那曲、朗久和臺灣清水、土場建立了1－3MW的高溫地熱發(fā)電站。但由于設備結垢等問題也都全部停產(chǎn)。

2008年。龍源電力集團在西藏投資建設的羊八井地熱發(fā)電示范電站第一臺1000千瓦雙螺桿膨脹動力機發(fā)電機組投運，該技術成熟可靠，前景廣闊。2010年3月19日，羊八井地熱發(fā)電示范電站1000千瓦雙螺桿膨脹動力機發(fā)電機組二期項目開工建設。新技術的應用預示著我國高溫地熱發(fā)電將進入快速發(fā)展時期。

(2)中低溫地熱發(fā)電。我國在上世紀70年代先后建立了7座中低溫地熱電站，但由于“經(jīng)濟不可行”的錯誤觀念導致在上世紀70年代末期5座電站停產(chǎn)，僅剩廣東豐順和湖南灰湯兩座電廠。2008年，由于設備老化和結垢等問題日益嚴重，僅剩的2座中低溫地熱電站也被迫停產(chǎn)。兩座電站30年的中低溫地熱發(fā)電證明，在特定地區(qū)，中低溫發(fā)電在經(jīng)濟上是可行的，是有發(fā)展前景的。

3.淺層地溫能的開發(fā)利用

淺層地溫能指蘊藏在地表以下一定深度(一般小于200m)范圍內巖土體、地下水和地表水中在當前技術經(jīng)濟條件下具有開發(fā)利用價值的熱能，溫度一般低于25℃。利用淺部地層進行熱能儲存。即冬天利用地下熱源向建筑物供熱，將建筑物交換后的冷源回灌入地層中，夏季將建筑物交換后的熱源又回灌到地層中儲存。目前，我國已經(jīng)具備了比較完善的開發(fā)利用淺層地熱能的地源熱泵工程技術、設備、監(jiān)測和控制系統(tǒng)。

據(jù)最新調查成果，截止2009年，全國應用淺層地溫能進行供暖和制冷的建筑項目已達2236個，建筑面積近80013萬平方米，80％項目集中在我國華北和東北南部地區(qū)。北京市采用淺層地熱能供暖面積已經(jīng)達到1500萬平方米，沈陽達到3400萬平方米，河北省達到920萬平方米，天津、大連、西安等城市和山東、甘肅、江蘇、內蒙、吉林、江西等地區(qū)采用淺層地溫能為城市建筑供暖的面積近年來迅速增加，淺層地溫能以其良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益成為地熱開發(fā)利用的增長點。

二、我國地熱資源開發(fā)利用中存在的問題

1.缺乏統(tǒng)一的全國地熱資源勘查開發(fā)規(guī)劃

目前在我國特別是西部及華北平原地區(qū)基本沒有開展大規(guī)模的地熱資源勘查開發(fā)規(guī)劃，全國地熱資源的總量僅僅是一個概數(shù)，尚未取得公認的數(shù)據(jù)，極大地影響到地熱資源開發(fā)利用規(guī)劃的制定以及地熱資源的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。雖然有部分地區(qū)已進行系統(tǒng)的勘查規(guī)劃，但其制定的開發(fā)利用規(guī)劃沒有得到嚴格執(zhí)行。造成資源開發(fā)利用的盲目和無序化。個別地區(qū)在沒有系統(tǒng)的勘查下，已經(jīng)開始大規(guī)模的開發(fā)利用。處于盲目開采狀態(tài)。

2.地熱資源開發(fā)利用程度低，浪費現(xiàn)象嚴重

我國地熱資源真正的科學開發(fā)利用與國外相比起步較晚，尚沒有形成大規(guī)模集約化、產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，除個別城市外，大部分地區(qū)處于粗放式、低效率利用階段；地熱資源開發(fā)利用企業(yè)規(guī)模較小，管理水平落后，技術水平低，地熱產(chǎn)品布局、利用方式等存在不合理現(xiàn)象，導致地熱資源沒有得到充分合理利用，浪費現(xiàn)象非常嚴重。例如供暖地熱水熱量在換熱器沒有得到充分交換，地熱尾水則會溫度較高，若不能回灌地下，直接排放到自然環(huán)境中，會造成熱污染和熱損失。全國現(xiàn)有地熱回灌井261眼，僅占開采井的14.5％，回灌量僅為開采量的5％，很多地區(qū)出現(xiàn)水位下降，溫度降低，甚至造成地面沉降等問題。如果能夠提高熱交換率或應用梯級利用技術則會解決上述問題。

3.法律法規(guī)不完善。管理問題突出

目前除部分省區(qū)市外，我國尚沒有全國性的地熱資源開發(fā)利用法律法規(guī)，沒有形成一定的法律法規(guī)體系。管理方式、方法及行政主體不清。在《可再生能源法》中雖然提及地熱，但內容較少，表述粗略，無法對地熱資源實施有效管理。《礦產(chǎn)資源法實施細則》中規(guī)定地熱是單一的礦產(chǎn)資源。但由于歷史原因以及地熱資源的特殊屬性等，水務、國土資源等多個行政部門管理地熱資源，管理體制和執(zhí)法主體不夠明確，影響地熱資源勘探開發(fā)利用。

4.國家層面重視不夠

目前國家層面對風能、太陽能、生物能等可再生能源非常重視。出臺各項鼓勵政策推動其發(fā)展。但地熱資源沒有得到同樣的待遇。開發(fā)地熱資源特別是地熱發(fā)電需要較高的技術和裝備，投資大、風險高，據(jù)統(tǒng)計2005 2009年間，地熱產(chǎn)業(yè)投入資金私人占97.7％，政府僅占2.3％。因此需要在國家層面制定地熱發(fā)展規(guī)劃、投入資金進行技術研發(fā)和引進、建設示范工程、制定優(yōu)惠政策，與有實力的企業(yè)合作開發(fā)地熱，推動地熱資源開發(fā)利用。

三、我國地熱資源開發(fā)利用的前景分析

1.地熱產(chǎn)業(yè)規(guī)模將不斷擴大

2007年9月印發(fā)的《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃)中提出將合理利用地熱資源，推廣滿足環(huán)境保護和水資源保護要求的地熱供暖、供熱水和地源熱泵技術，在夏熱冬冷地區(qū)大力發(fā)展地源熱泵，滿足冬季供熱需要。該規(guī)劃中要求，到2010年我國地熱能年利用量達到400萬噸標準煤；到2020年，地熱能年利用量將達到1200萬噸標準煤。2008年12月13日，國土資源部下發(fā)了《關于大力推進淺層地熱能開發(fā)利用的通知》，從調查評價、編制規(guī)劃、加強監(jiān)測3個方面。對大力推進我國淺層地熱能資源的開發(fā)利用進行了部署。同時我國也頒布了其他很多包括地熱資源在內的可再生能源的促進辦法，這一系列政策法規(guī)的出臺使地熱能開發(fā)利用的發(fā)展前景更廣闊。

2.梯級利用地熱能將成為主要發(fā)展趨勢

直接利用方式具有50％－70％的熱利用效率，而地熱發(fā)電僅為5％-20％。剩余的熱能則伴隨地熱水回灌到地下或者直接排放到自然環(huán)境中。不但浪費資源而且造成熱污染。若實行地熱梯級利用方式則會在最大程度上利用地熱水熱量，減少環(huán)境污染。地熱梯級利用是指根據(jù)地熱流體不同溫度進行地熱逐級利用。根據(jù)溫度需求，由高到低進行利用。高溫地熱水首先用來發(fā)電，之后被用作工業(yè)烘干、農(nóng)業(yè)育秧養(yǎng)殖、建筑供暖等等，最后較低溫度地熱水用來洗浴等。經(jīng)過一系列的利用，尾水達到20度左右。這樣就最大程度的利用了地熱資源。因此梯級利用技術擁有廣闊的前景。

3.增強型地熱系統(tǒng)全球矚目

增強型地熱系統(tǒng)(EGS)是2010年世界地熱大會最為關注的兩個發(fā)展趨勢之一。增強型地熱系統(tǒng)也叫干熱巖地熱，原理是從地表往干熱巖中打一眼井(注入井)，封閉井孔后向井中高壓注入溫度較低的水在巖體致密無裂隙的情況下，高壓水會使巖體大致垂直最小地應力的方向產(chǎn)生許多裂縫。若巖體中本來就有少量天然節(jié)理這些高壓水使之擴充成更大的裂縫。隨著低溫水的不斷注入，裂縫不斷增加、擴大’并相互連通最終形成一個大致呈面狀的人工干熱巖熱儲構造。在距注入井合理的位置處鉆幾口生產(chǎn)井并貫通人工熱儲構造，用來回收高溫水、汽。注入的水沿著裂隙運動并與周邊的巖石發(fā)生熱交換，產(chǎn)生了溫度高達200-300℃的高溫高壓水或水汽混合物。從貫通人工熱儲構造的生產(chǎn)井中提取高溫蒸汽用于地熱發(fā)電和綜合利用。利用之后的溫水又通過注入井回灌到干熱巖中，從而達到循環(huán)利用的目的。目前，美、德、法、澳、日、瑞等國已經(jīng)建設了一批試驗性增強型地熱系統(tǒng)。2010年地熱大會各國對開發(fā)增強型地熱系統(tǒng)的呼聲日益高漲。因此增強型地熱系統(tǒng)也將成為我國地熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個主要方向。

4.淺層地溫能前景廣闊

淺層地溫能在我國開發(fā)利用具有優(yōu)勢，首先。淺層地溫能普遍存在，普遍適用；其次，開發(fā)利用淺層地熱能無污染，符合“資源節(jié)約、環(huán)境友好”型社會建設的要求，并有多項政策推動其發(fā)展；再次，我國熱泵技術發(fā)展較為成熟，適合規(guī)模化利用淺層地溫能。同樣也是2010年世界地熱大會最為關注的另外一個發(fā)展趨勢。

我國北方(14省市區(qū))城鎮(zhèn)建筑面積為64億平方米，需要冬季供暖，其中70％以上的面積為各種規(guī)模的集中供暖，供暖天數(shù)為lOO-150天。北方城鎮(zhèn)單位面積的平均能耗為20kg標準煤(m2·年)，總的采暖能耗折合約為每年13億噸標準煤。長江流域包括山東、河南、陜西三省南部和上海、四川等十省市共40億平方米的建筑也需要部分采暖。目前，我國淺層地溫能的應用面積即使已經(jīng)超過一億平方米。也不過是北方城鎮(zhèn)建筑面積的1.6％，發(fā)展空間還很大，前景廣闊。

四、我國地熱資源合理開發(fā)利用的政策建議

1.加強對地熱資源開發(fā)利用的規(guī)劃和指導

國家政府礦產(chǎn)資源相關部門應當盡快完成全國地熱資源評價與規(guī)劃，摸清全國地熱資源家底，制定科學的短、中、長期地熱資源開發(fā)利用規(guī)劃，切實按照規(guī)劃要求利用資源，杜絕盲目、無序的地熱資源開發(fā)。防止資源迅速枯竭和環(huán)境地質災害發(fā)生，真正做到地熱資源的可持續(xù)開發(fā)利用。在地熱資源開發(fā)利用過程中，政府應當加大對開發(fā)利用企業(yè)的指導，推動新技術和梯級利用模式的應用，提高利用效率。獲得更高的經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益。

2.制定地熱資源開發(fā)利用和保護的法律法規(guī)

在地熱產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的大背景下，我國已經(jīng)出現(xiàn)由于地熱法律法規(guī)不健全而盲目開發(fā)導致的地質災害和環(huán)保等問題，制定地熱資源開發(fā)利用和保護的相關法律法規(guī)已經(jīng)迫在眉睫。國家政府需盡快組織相關部門制定專門的地熱相關法律法規(guī)和實施細則，理清地熱行政管理關系，明確各方的權利、責任、義務及監(jiān)管和懲罰措施，促進地熱產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。

3.提高地熱資源開發(fā)利用和保護的技術水平

在地熱資源勘探開發(fā)利用和保護過程涉及到多項關鍵技術。包括勘探、評價、發(fā)電、設備除垢、梯級利用、干熱巖利用、地源熱泵等技術，但地熱技術研發(fā)具有投資大、風險高等特點，單個企業(yè)難以投入到地熱技術研發(fā)中。因此國家需通過引進國外先進技術、國際合作、政企聯(lián)合、優(yōu)惠政策等方式促進地熱新技術的研發(fā)和應用。提高整個產(chǎn)業(yè)的技術水平。

4.加強地熱企業(yè)的管理

中央和地方各級政府應加強對地熱企業(yè)的監(jiān)督、管理和指導，大力推進地熱產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化；要不斷完善地熱資源勘查的探礦權和開發(fā)的礦業(yè)權管理辦法，保證地熱資源開發(fā)合理化、秩序化，加強對地熱開發(fā)市場的監(jiān)管；制定優(yōu)惠政策，鼓勵企業(yè)科學開發(fā)利用地熱資源；加強對地熱企業(yè)回灌、熱污染等環(huán)境保護問題的監(jiān)督；建立全國性的地下熱水資源監(jiān)測系統(tǒng)，防止個別企業(yè)濫采地熱水造成地質災害：結合各地地熱資源利用實際建立地熱示范工程，通過新技術應用示范、梯級利用示范等促進地熱資源的可持續(xù)開發(fā)利用。