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地大热能:我国地热能的发展现状及应用前景
来源:地大热能 2018-07-02
  对于我国来说,地热是本土资源,对它开发利用的时间、规模和分布容易控制,而且,地热资源的潜力可以满足国家长期发展的需要。地热能开发利用对环境的有害影响小。因此,地热能作为替代能源不论是用于发电还是直接热利用,都能大幅度,减轻对环境的不利影响。我国地热能开发利用兴起干70年代初,目前直接热利用的设备热功率2443MW,排名世界各国之首。在我国新能源和可再生能源发展纲要中地热能的主要任务为解决一系列的问题,进一步扩大地热直接利用和发电利用”。
 
  2、我国地热资源概述
 
  地热是指地球内部所蕴藏的热能,它来源于地球的熔融岩浆和放射性元素衰变时发出的热量。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 <http://www.studa.net/gongxue/>、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,它与太阳能、风能、生物能、海洋能等统称为新能源,将太阳能、风能、潮汐能与地热能加以比较,地热能是新能源中最为现实的能源。地热资源按赋存形式可分4种类型:一是热水型,即地球浅处(地下100~4500m)所见到的热水或水蒸汽;二是地压地热能,即在某些大型沉积盆地深处(3~6km)存在着高温、高压流体,其中含有大量甲烷气体;三是干热岩地热能,由于特殊地质构造条件造成高温但少水甚至无水的干热岩体;四是岩浆热能,即储存在高温(7001200℃)熔融岩浆体中的巨大热能;根据地热水的温度地热能可分为高温型(>l50℃)、中温型(90~150℃)和低温型(<90℃)三大类,高温地热资源主要用于地热发电,中、低温地热资源主要用于地热直接利用。
 
  我国是地热资源相对丰富的国家,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。
 
  3、地热资源的利用
 
  3.1地热发电
 
  用于发电的地热流体要求温度较高,一般在180℃甚至200℃以上才比较经济,我国高温地热资源主要分布在滇、藏、川西一带,总发电潜力5800MW/a。其地热发电基本原理与火力发电相同,即通过能量转换定律将地热能转变为机械能,再将其带动发电机组发电。我国自1970年1O月第一座实验性地热电站在广东丰顺建成投产以来,相继建成了湖南灰汤、西藏羊八井、西藏那曲及西藏郎久等地热电站。地热发电运行成本低,电力便于输送,不受热田位置限制,又属于高品位的能量,没有环境污染,所以地热发电的利用价值明显高于其他的利用形式。
  3.2地热直接利用
 
  地热供暖:应用地热采暖主要是在我国北方,该利用方式不仅是节约煤炭、降低煤耗、减轻烟尘污染、改善环境的有效方法,还因地热水温稳定、供暖质量高而深受人们的欢迎。目前利用中低温地熟供暖的地区有河北、辽宁、山东、河南、山西等地,全国地热供暖面积超过500万平方米。
 
  地热温室:我国的地热农业温室分布面很广,规模较小,其中包括蔬菜温室,花卉温室,蘑菇培育、育种温室等。北方主要种植比较高档的瓜果菜类、食用菌、花卉等;南方主要用于育秧。其中花卉温室的经济效益较明显,发展潜力巨大,是地热温室发展的方向。随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的提高,农业逐步走向现代化进程,各种性能优良的温室将逐步建造,室内采用地热供暖,以提高室温,既安全经济又无污染。
  地热工业利用:地热能在工业领域应用范围很广,工业生产中需要大量的中低温热水,地热用于工艺过程是比较理想的方案。我国在干燥、纺织、造纸、机械、木材加工、盐分析取、化学萃取、制革等行业中都有应用。其中地热干燥是地热能直接利用的重要项目,地热脱水蔬菜及方便食品等是直接利用地热的地热干燥产品。在我国社会主义市场经济不断发展的今天,地热干燥产品有着良好的国际市场和潜在的国内市场。
 
  地热水产养殖:地热水产养殖是地热直接利用项目中的重要内容,水产养殖所需的水温不高,一般低温地热水都能满足需求,同时它又可将地热采暖、地热温室以及地热工业利用过的地热排水再次综合梯级利用,使地热利用率大大提高。地热水产养殖可以分为大规模生产性养殖和建立观赏区。生产性养殖一般采用地热塑料大棚,以鱼苗养殖越冬为多;观赏游乐区可以放养金鱼、热带鱼及锦鲤等品种供游人观赏。
  地热水疗:地热水含有多种对人体有益的矿物成分和化学元素,是集热、矿、水三位一体具有多种用途的清洁、医疗和保健作用的资源。温泉浴对关节炎、高血压、胃及十二指肠溃疡、心血管病、神经衰弱、支气管炎及各种皮肤病有良好的治疗效果,并对各种老年病的康复有一定作用。浴疗水温高于皮肤温度,可兴奋交感神经,使皮肤血管扩张,脉搏加速,缓解肌肉痉挛,促进身体新陈代谢,另外温泉浴有明显的降血脂作用,使血管输液功能增强,提高机体内分泌功能和调节神经系统功能,防止血管硬化,有延年益寿之效。
 
  4、现今地热开发利用存在的问题
 
  4.1可持续发展问题
 
  随着地热资源利用领域的拓宽和社会需求的增加会给人们的生活带来越来越多的好处,但是人们对地热资源的综合利用价值和产业化开发利用的意义认识不足,将地热混同于一般的矿产资源或水资源。一些地热资源丰富的地区未能建立有自己特点的地热产业,使宝贵的地热资源开发停留在低层次、低效益的水平上,且资源浪费现象严重,相当一部分地区天然的温泉没有充分利用,被白白浪费;一些开发商对地热资源的特点认识不清,造成地热资源得不到合理开发和有效保护。地热资源是在特定的地质、构造、水文地质条件和水文地球化学环境条件下形成的,由于埋藏深,补给途径远,再生能力弱,其资源量是有限的,并非取之不竭。要保持其资源的长期连续稳定开采,做到有计划合理开发利用,防止盲目无序随意开采造成资源浪费和环境地质问题的发生,否则就会造成资源的快速枯竭。为实现可持续开发利用的目的,在开发中,要采取行之有效的措施,建立资源利用中心的高教低耗体系,要积极推广应用高新技术与设施,提高地热开发的科技含量,发展节约型、效益型的开发利用模式,努力提高地热利用率,减少资源浪费,使地热创造更高的社会、环境、经济 效益。
 
  4.2环境保护问题
 
  地热资源的开发利用可能产生的环境问题是多方面的,主要有水污染、热污染、空气污染、土壤污染、地面沉降等。地热开发利用过程中,必然向大气和水体排放大量的热量,造成周围的空气或水体温度上升,影响了周围环境和生物的存活生长,破坏了水体的生态平衡;地热资源的开发利用过程中,热流体中所含的各种有害气体和悬浮物将排入大气中,造成空气污染;含盐量较高的地热水排入农田将侵蚀土地、破坏植被,会造成严重的土壤板结和盐碱化,同时地热水中,不同程度的含有氧、铀及钍等放射性元素,对人体健康有不同程度的危害;长期地热流体开采而不回灌,将导致地面的沉降和水平位移。所以,地热开发利用过程中引起的环境问题是不容忽视的,对于这些问题我们只要正确认识,给予必要的重视,且积极、认真的研究,采取各种有效的技术措施,严格监测和防治,是可以解决和控制的。
 
  5、地热能的前景
 
  随着石油、天然气和煤炭资源可采储量的减少及价格的上涨, 世界各国皆加大了地热这一绿色可再生能源的勘查和开发利用力度。据2005年土耳其世界地热大会统计, 2004年全球直接利用地热能达72 622GW·h, 比2000年增长了40%。按用途划分, 热泵占33% , 洗浴游泳和疗养29% , 供暖20% , 温室715% ,工业4% , 养殖4%, 其他用途215%。2004年全球直接利用的地热能相当于每年节约了11232亿桶, 即1840万t石油; 同时, 减少CO2 排放量5933万t, 社会、经济及环境效益显著。
 
  中国地热能的发展预测:根据我国地热开发利用现状、资源潜力评估和国家、地区经济发展预测,地热产业规划目标、任务初期,中期,远期三个阶段。
 
  ①初期目标与任务: 1)高温地热发电,主要在羊八井地热电站,对现有地热发电装备进行完善、优化,稳发25MW;力争利用ZK4001孔高温地热流体 ,增发、满发、达到总装机30MW;努力完成滇西腾冲高温地热井施工,打出250℃地热流体,力争发电潜力达到12MW。2)地热采暖达到950万主要在京津地区、京九沿线的山东西部,松辽盆地的大庆地区,完善、优化已有地热供热工程,选点建立示范区。总之,至2010年地热开发利用总量:地热发电装机达到75~100MW,地热采暖达到2500。热能利用总计约相当于1500万吨标煤当量。
 
  ②中期目标与任务:1)高温地热发电装机达到40~50MW,主要在西藏羊八井开发利用已有深部高温热储,使ZK4001地热井 得以利用(温度250℃以上,发电10MW);积极建设西藏羊易地热电站,拟定装机12MW;在滇西腾冲高温地热田力争完成250℃以上1~2口地热生产井施工,发电潜力12MW以上。2)地热采暖达到1500万主要在京津冀,京九沿线的山东西部,松辽盆地的大庆地区建立地热示范区。单井地热采暖达10~15万,单个地热采暖区50~100万。在已开发的地热田建立生产回灌系统。
 
  ③长期目标与任务:1)高温地热发电装机达到75~100MW ,主要藏滇高温地热勘探开发200~250℃以上深部热储。力争单井地热发电潜力达到10MW以上,单机发电10MW以上。2)地热采暖达到2200~2500,主要在北方京、津、冀地区,环渤海经济区、京九产业带、东北松辽盆地、陕中盆地、宁夏银川平原地区发展地热采暖、地热高科技农业,建立地热示范区。单井地热采暖工程力争达到15万。
 
  ④存在的障碍:1)地热管理体制和开发利用工程、项目的适合市场经济的运行机制没有建立起来,旧的计划经济管理体制、运行机制还没有完成改变,影响地热产业快速健康发展;2)地热资源的勘探、开发具有高投入、高风险和知识密集的新兴产业,化解风险的机制和社会保障制度尚未建立起来,影响投资者、开发者的信心、影响了地热产业发展;3)系统的技术规程、规范和技术标准尚不健全和完善。
 
  6、结束语
 
  地热资源与太阳能、风能及潮汐能合称为“四大可再生资源”,随着我国社会经济的发展,人民环保与健康意识的增强,社会对改善能源结构、发展清洁能源的要求与日俱增,无论作为清洁能源还是保健资源、水资源,都具有极其重要的意义和广阔的发展前景。而单一的开发利用不仅浪费资源,而且经济效益也不理想,我们应根据资源条件,贯彻统筹规划、因地制宜、合理开采、综合利用的方针,从单一的粗放型利用向综合的集约化利用发展,不仅能取得较好的资源效益、环境效益和经济效益,而且会取得很好的社会效益。

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