地热能利用

　　地球是一个巨大的热库，地热能是地球内部包含的热能，也称为地热。地热能包括地壳板块碰撞以及放射性元素衰变所释放的能量。可利用的地热资源集中在地热异常区，构成地热田。

　　对于地热资源来说，深度在0～200米的地热资源是浅层地热能，主要用于供暖和制冷，最近20年来，北美、西欧国家的浅层地热能利用发展比较快，中国的发展后来居上；深度在200米～3000米的地热资源是常规地热能，也称为水热型地热能；深度在3000米～10000米的地热资源是干热岩。

　　根据国土资源部中国地质调查局2015年调查评价结果，全国336个地级以上城市浅层地热能年可开采资源量折合7亿吨标准煤；全国水热型地热资源量折合1.25万亿吨标准煤，年可开采资源量折合19亿吨标准煤；埋深在3000～10000米的干热岩资源量折合856万亿吨标准煤。

　　地热能利用可分为地热发电和直接利用。我国中低温地热资源的直接热利用一直居世界第一位。据2015年世界地热大会的统计，中国地热直接利用的设备容量占世界总设备容量的25.4%，地热直接利用的年利用热能占世界总利用热能的29.7%。

　　地热发电

　　地热能是最连续、稳定的可再生能源，地热井可以连续不断地喷出（或泵出）热流体。地热发电不受天气、昼夜、季节影响，能够连续稳定输出电能。地热发电只在检修过程中暂停，平均一年可利用6000小时以上，最高已达8280小时。但是，地热资源分布受地质条件制约，资源分布不均，地热资源勘查历时较长，钻井风险大，地热发电初投资较高。

　　地热发电利用率是光伏发电的5.2倍、风力发电的3.5倍。

　　地热资源储存在地下，长期开采会造成资源亏损和热储压力降低。尤其是高温地热田，高压蒸汽和热水的大流量开采，远大于地下资源的天然补给量，其影响更为明显。为了减缓热储压力的降低速率和保护环境，在地热资源开采的同时应实施地热回灌，将经过利用后剩余的乏汽和尾水回灌到地下热储层中，这是保障地热资源可持续开发的必要措施。

　　地热发电分为地热干蒸汽发电、地热湿蒸汽发电、地热双工质发电、地热全流发电、干热岩发电。世界大功率地热发电主要是地热干蒸汽发电和地热湿蒸汽发电。地热干蒸汽发电系统简单，经济性高。干热岩发电利用干热岩地热资源，通过热交换产生热水和蒸汽，再驱动汽轮发电机组发电。

　　干热岩是地热能中最具开发潜力的一种可再生清洁能源，是21世纪人类的前瞻性能源，是继光伏、风电之后又一个全球追逐的新能源热点。

　　目前，探索干热岩发电的有8个国家，包括美国、英国、法国、德国、瑞士、日本、瑞典、澳大利亚。美国规划到2050年，实现干热岩发电装机容量1亿千瓦。中国、印度、韩国等也已开始干热岩地热资源研究。

　　中国地热发电

　　截至2015年，世界地热发电装机容量为12635兆瓦；截至2018年为14600兆瓦。地热发电装机容量排名前5位的国家依次为：美国、印度尼西亚、菲律宾、土耳其、新西兰。土耳其是近15年来增长最快的国家，2019年，土耳其地热装机容量将达到1595兆瓦，保持世界第4位。

　　20世纪70年代初，世界面临第一次石油危机，各国普遍重视新能源的开发，中国开始开发地热能。中国地热发电从1970年开始起步。1970年广东丰顺建成第一座地热试验电站，机组功率为0.03万千瓦，随后，在河北后郝窑、湖南灰汤等地建立了7个中低温地热发电站。这些中低温地热资源发电系统、设备主要是对废旧的小发电机组进行改造，又自行设计了地热管路系统，仅供当地使用，没有连接地区电网。截至目前，广东丰顺地热电站仍在运行，其他电站陆续关停。

　　当时，江西省宜春县（现为市）温塘使用67℃温泉水发电（双工质发电），容量为50千瓦，是世界最低温度地热发电。1977年，西藏羊八井高温地热发电试验机组试验发电成功。

　　我国西藏和云南地热带有高温地热资源分布，可用于地热蒸汽发电；中低温地下热水直接利用的能量居世界第一，其中的温度较高者，可以先发电，再将排水进行综合利用。

　　截至目前，中国地热发电站包括：西藏羊八井，容量为26.18兆瓦；广东丰顺，容量为0.3兆瓦；云南瑞丽，容量为1.2兆瓦；河北献县，容量为0.28兆瓦；四川康定，容量为0.2兆瓦；西藏羊易，容量为16兆瓦。在运地热电站共6个，容量共44.16兆瓦。

　　羊八井地热电站

　　【延伸阅读】

　　地热资源是西藏蕴藏的瑰宝。羊八井地热电站位于中国西藏自治区拉萨市西北90公里，海拔4300米，被誉为世界屋脊上的一颗明珠。电站使用羊八井地热田125℃～160℃中高温湿蒸汽，进行地热湿蒸汽发电。目前，羊八井地热电站装机容量为26.18兆瓦。

　　70年代中期，我国开始在西藏研究高温地热的蒸汽发电，开始在羊八井进行地热田勘探，并同步进行地热电站的设计和筹建。随着第一批高温地热井的钻成，井口喷出两相（蒸汽和热水）地热流体，1977年，1兆瓦的羊八井高温地热发电试验机组试验发电成功。至1991年，羊八井地热电站陆续完成8台机组安装。

　　1981年，在1兆瓦试验机组的基础上，工作人员研制了3兆瓦地热试验发电机组，将单级扩容系统改为两级扩容系统，效率得到大幅提升，开创了低参数两级扩容系统的先例。此项技术于1987年荣获国家科技进步一等奖。

　　上世纪90年代初，羊八井地热电站夏季发电量占到拉萨电网的50%，冬季达到60%，为拉萨市社会发展作出了重要贡献。截至目前，羊八井地热电站累计发电33.77亿千瓦时，减排二氧化碳约338万吨。