地熱資源的特點與可持續開發利用

孫 佳

（中國石化集團新星石油有限責任公司 北京 100083）

近年來，雖然石油、天然氣等化石能源在世界能源格局中仍占據主導地位，但隨著現代社會的不斷發展、人口的迅速膨脹，能源緊缺問題在全世界范圍內日益凸顯出來。地熱資源作為一種儲量大、可再生的清潔能源，若得到科學有效的開發和利用，將有效緩解社會能源緊缺，更好的服務于國計民生。

1 地熱資源概述

1.1 地熱資源的概念

地熱資源是指在當前技術經濟條件下，地殼內可供開發利用的地熱能、地熱流體及其有用組分，是一種清潔可再生能源。地熱能的儲量相當大，據測算地球內部總熱量約為全球煤炭儲量的1.7億倍，其中可利用量相當于4948萬億噸標準煤，有著巨大的開發潛力。

1.2 地熱資源的分類

1.2.1 按溫度分

根據溫度的不同，可將地熱資源分為三類：150℃以上的高溫地熱、90-150℃的中溫地熱和25-90℃的低溫地熱。高溫地熱主要用于發電；中溫和低溫地熱資源以直接利用為主，多用于采暖、工業、醫療、旅游等方面。

1.2.2 按埋藏深度分

根據埋藏深度的不同，地熱資源可以分為淺層地熱能、常規地熱能及增強型地熱系統三類。

淺層地熱能。淺層地熱能一般是指地表以下200 m深度范圍內在當前技術經濟條件下具備開發利用價值的蘊藏在地殼淺部巖土體和地下水中的低溫地熱資源。由于淺層地熱能溫度較低，所蘊含的熱量一般很難被直接利用，可利用地源熱泵進行供暖和制冷。

常規地熱能。常規地熱能基本上以水熱型地熱資源為主，一般蘊藏在距地表2 00-3000米的深度中，被廣泛應用于日常生產、生活等方面，為人們的生活提供了極大的便利。

增強型地熱系統。增強型地熱系統（EGS）是在干熱巖技術基礎上提出來的，是采用人工形成地熱儲層的方法，從低滲透性巖體中經濟地采出深層熱能的人工地熱系統。干熱巖普遍埋藏于距地表3 千米至6千米深處、溫度在150℃至650℃之間。

經過數十年的發展，我國淺層地熱能開發已初具規模，常規地熱能開發漸入佳境，增強型地熱系統（干熱巖技術）由于缺乏資金和技術的支撐，目前在國內發展還比較緩慢。

2 地熱資源的特點

地熱資源與一般的化石類資源存在著明顯的優勢，更加符合綠色低碳環保的理念，是應被提倡使用的清潔可再生能源。

2.1 無污染。開發利用地熱資源的過程本身基本上不會產生污染；地熱資源可替代大量的煤炭和天然氣等石化能源，有利于改善現有的能源結構，最大限度減少廢氣、粉塵、污染等。

2.2 持續性。化石燃料由于再生周期長，基本上被定性為不可再生資源，因此一旦消耗殆盡，人類社會的持續運轉將面臨嚴峻考驗。而地熱資源一般以地熱水為載體，在不斷的運移流轉過程中可以很好的進行資源的補充，保障資源的持續利用。

2.3 穩定性。地熱資源的熱量來源于地球內部，在運移與使用的過程中自成體系，與外部環境之間的聯系較少，不易受氣候條件等因素的影響，具有良好的穩定性，對相關行業的穩定運行起著一定的保障作用。

3 地熱資源的可持續開發利用

我國從20世紀70年代開始進行地熱資源的研究、開發和利用，在其后很長一段時間內，對地熱資源的管理都是無序的，粗放型的，造成了一定程度上的浪費和破壞。為保護這一寶貴的清潔可再生能源，對其進行科學有效的開發利用，可以從以下幾方面入手，“在開發利用中保護，在保護中開發利用”，達到可持續開發利用的目的。

3.1 規劃先行

在地熱資源的開發利用中應做到從整個地區的發展規劃和布局出發，進行地熱資源評價，研究地熱賦存規律和不同特征地熱資源的利用方向，從而制定開采規劃及布井方案，以實現對地熱資源的統一規劃、合理布局、綜合利用。

3.2 梯級利用

梯級利用是指根據不同用戶的不同需要，采取相對應技術、相對應設備，分級分層次利用地熱資源，使地熱資源利用最大化、效益最大化、作用最大化。例如，150℃高溫地熱水可經渦輪發電機組發電；發電后90℃的尾水經過換熱設備，交換出的熱量可滿足暖氣片供暖利用；地熱水溫度下降至40-50℃后，供地板輻射供暖；地板輻射供暖尾水（30℃）經熱泵利用，可再次進行供暖。

3.3 回灌

地熱資源是在漫長的地質歷史時期內形成的，如果長期以單井形式開發，會引起熱儲層水位下降，若尾水溫度過高還有可能造成環境熱污染。回灌是將取熱后的地熱水回注于地下的技術措施，它對于保護地熱資源、減少資源浪費、延長生產井壽命以及減少環境污染等方面均具有重要意義。

3.4 提高地熱井成井工藝技術

針對不同深度、地層、巖性，形成適合不同熱儲類型的地熱井成井工藝技術體系，從而達到增產的目的，同時最大程度上保護熱儲。

3.5 加強地熱水保溫及換熱技術

通過開展保溫材料、保溫材料與管體無縫結合等方面的研究，提高地熱水輸送過程中的保溫技術，從而降低輸送中熱損耗；針對不同地區的地熱水水質采用不同的換熱器設計及材質選擇，有效提高換熱效率。

4 結語

地熱資源是一種可再生的清潔能源，應遵循科學開發，環境友好，資源節約，技術先進的宗旨對其進行合理有效的開發利用，以促進地熱產業的可持續發展，有效推動我國綠色發展戰略的穩步向前。

[1]韓文艷.代春艷.鄭金棟.我國地熱資源的可持續開發利用[J].地球，2013（6）：45-49.

[2]黃建良.吳波.程龍.淺談地熱資源的利用[J].中國電子商務,2009（8）：78-82.