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雄安新区的地热潜能，到底有多大？
发布时间：2019-12-18 来源：未知 点击次数： 打印 作者：admin
中国地质调查局局长钟自然到雄安新区调研，了解关于雄安新区地热资源利用情况。当天，钟自然一行还考察了雄安新区规划展示中心、安新县端村地热井现场，以及高产能地热井建设情况。
自《地热能开发十三五规划》下发后
多家企业纷纷开拓新能源
实施新政策新措施
积极响应国家号召
雄安新区热能潜力巨大
但是，对于地热资源
你究竟了解多少呢
今天，给你讲解地热基本知识点
带你走进真正的雄安新区
地热能分类
根据地热能赋存埋深和温度，分为三类
浅层地热资源、
水热型地热资源、
以及干热岩地热资源
指蕴藏于地表浅部范围内的岩土、地下水、地表水的热能，主要通过热泵进行利用。
指蕴藏在地下水中，通过天然通道或人工钻采进行开发利用的地热能。
指埋藏深度大于3000m,温度大于200℃，内部不存在流体或存在少量流体的有较大经济开发价值的热储岩体。
地热开发利用形式
直接使用一般都为低温地热资源，其范围在约50至150°C之间。这种低温地热水和蒸汽已被用于加热单个建筑物，以及整个区域，其中许多建筑物从中央供应源加热。
此外，许多游泳池，温泉浴场，温室和水产养殖的浴疗设施、世界各地的池塘都被地热资源所加热。还遍及烹饪，工业应用，牛奶巴氏杀菌和大规模融雪等。
对于许多这些活动，热水通常直接在加热系统中使用，或者它可以与热交换器结合使用，当存在有问题的矿物质和诸如硫化氢的气体与流体混合时，热交换器传递热量。
地热热泵（GHP）利用在地表的前300米内发生的相对稳定的中等温度条件，以在冬季加热建筑物并在夏季冷却它们。
夏季制冷和冬季供暖的住宅热泵运行
在较浅的深度，例如地球表面6米范围内，地面温度保持接近恒定温度10至16°C。因此，在一年中较冷的几个月空气中，这些热量可用于帮助建筑物温暖温度低于地面温度。同样地，在一年中温暖的月份，可以从建筑物中抽取暖空气并在地下循环，在那里它会损失大部分热量并返回。
地下水热泵系统工作原理
地下水热泵系统由热交换器和泵组成。
在温暖的月份，来自暖空气的热量被传递到热交换器并进入流体。当它穿过管道时，热量会分散到岩石，土壤和地下水中。在较冷的月份，泵会反转。存储在相对温暖的地面中的热能提高了流体的温度。然后，流体将这种能量传递给热泵，热泵使建筑物内的空气变暖。
与传统的加热和空调系统相比，GHP具有几个优点。它们非常高效，比传统的加热和冷却系统节电25-50％，并且污染更少。与空气源热泵（在室内和室外空气之间传递热量）相比，与GHP相关的能源使用减少可以使温室气体排放减少44％。
根据温度和流体（蒸汽）流量，可以使用地热能来产生电。
干蒸汽地热发电
一些地热发电厂只是从地面收集上升的蒸汽。在这样的”干蒸汽“操作，加热的水蒸气直接漏入驱动发电机的涡轮机。其他发电厂，围绕着闪蒸汽和二元循环设计，使用从地面提取的蒸汽和热水（“湿蒸汽”）的混合物来开始发电过程。
冰岛的奈斯亚威里尔地热发电站
地热资源分布情况
全球高温地热资源的分布是不均匀的，主要集中在构造板块边缘的狭窄区域。分成四个大型热带区域：
（a）环太平洋地热带
（b）中大西洋洋中脊地热带
（c）红海 - 亚丁 - 东非大裂谷地热带
（d）地中海 - 喜马拉雅地热带
全球地热带和板块构造的分布
中国拥有丰富的地热资源， 每年的热值为3.06×10＾18 kWh，约占全球地热能储量的8％。高温地热资源主要分布在西藏南部，川西，云南西部和台湾，而中低温地热资源主要分布在大型沉积盆地和山地断裂带中。值得注意的是，中国拥有丰富的HDR资源，评估为2.52×10＾25 J，相当于85.6×10＾5 亿吨标准煤。
中国高温（> 150°C）地热带主要位于中国西南部，中部（90°C至150°C）至低温（<90°C）地热资源在中国东部和中部广泛分布。
中国西南地区的滇藏，高温地热带的热液活动主要受印度和欧亚板块碰撞的驱动。另一个高温区位于台湾岛，位于新生代构造活动区。除高温系统外，还有许多中新生代沉积盆地，含有广泛的含水层，含有中低温地热资源。
我国地热资源储量
国土资源部2015年发布的我国地热资源储量
（现自然资源部）
地热能产业体系初步形成 （截止2017年底）
水热系统广泛分布在中国各地。
西藏自治区的地热储量在地热活动方面位居中国第一。到2010年，羊八井地热发电厂的装机容量为27.18兆瓦。截至2011年3月20日，累计发电量创下2.576×10＾10 KW·h 的新纪录。
水热系统概念模型
模型中的地下水主要来源于大气来源，水逐渐渗入地下，然后由地形起伏或重力驱动，以穿过深层。深层含水层中的地下水被周围的热岩石加热，或者通过可传递的孔隙和裂缝与原生或岩浆流体混合。根据温度或盐度的不同，浮力效应以及地层的压缩和逆冲可能会驱动地下水的流动。
干热岩地热系统
干热岩系统，是指用人工工程形成的裂缝，从低渗透性的高温热岩中，经济地采出热能以利用的系统。与传统的地热发电相比，干热岩系统的热储处于无水或基本无水状态，能够解决传统地热发电受地理分布限制的问题。
EGS原理示意图
EGS创建人工地热储层包括利用液压在岩石中形成一个小的，相互连接的裂缝网络，充当散热器，将岩石中的热量传递给循环通过系统的水。施加液压以“刺激”岩石中存在的裂缝滑动，轻微打开并增加岩石渗透性。水力剪切过程使用中等压力打开非常小的裂缝（1-2毫米），目的是在水库内建立数千个可渗透裂缝的网络。这些小裂缝在将热量传递到循环水中更有效。
在EGS资源分布方面，青藏高原南部的资源量占20.5％。华北盆地中新生代岩浆活动区EGS资源占8.6％，其次是东南沿海地区，占总资源量的8.2％。云南省EGS的深层温度较高，由于面积有限，EGS能源资源的比例仅为3.9％。
7月上旬 在“干热岩勘查技术高峰论坛”上， 王贵玲说，“下一步我们要开展干热岩勘查开发关键技术研究，攻关形成热储改造和监测技术系列，选择共和盆地、羊八井等地区作为干热岩资源开发及增强型地热系统试验场地，实施热储建造、裂隙监测、试验开采等，掌握干热岩开发的核心技术，建成中国首个、世界领先的干热岩开发示范区。我国岩热型地热资源预计到2035年将获得快速发展。”
雄县地热情况
雄县地热田位于华北平原，估计雄县地热田的总热量为35.8±8.3×10＾16 kJ。从地质上看，雄县是渤海湾盆地牛坨镇隆起的一部分。它由具有大量裂缝的中温岩溶基岩组成，允许对流和传导形式的传热。
地球化学和同位素调查表明，储层地下水来自两个不同的来源。在更新世晚期，太行山和燕山山脉的沉淀水通过凹陷和隆起渗透到它的北部和西部变成了区域补给。
雄县地下水补给来源示意图
补给的另一个来源是来自牛东断层的加热上升咸水。石灰岩储层由新近纪砂岩层覆盖，厚度为500至600米，第四纪粘土层厚度为400至500米。这两层形成一个组合，并作为储层的完美盖层。
雄县的地热水已经使用了30多年，储层温度在50°C到95°C之间。2009年之前，地热能源被当地居民和工业用于空间供暖，洗浴和温室农业。每年11月15日至3月15日为整个雄县市供热。在操作过程中，提取的储层水流过多个热交换器，平均流入温度为68℃，再注入温度约为35℃。雄县实现100％的再注入率。
6月初，雄安新区首份地热资源的勘查评价报告出炉。雄安新区是我国中东部地热资源开发利用条件最好的地区。
勘查评价结果显示，一是容东片区深部水热型地热资源赋存条件较好，年可采量折合标准煤3.71万吨，供暖总能力约300万平方米。建议采用大区块集中采灌模式，合理布设井间距，科学开发深部地热资源。二是容东片区普遍适宜浅层地热能的开发利用，公共建筑、大型商业建筑和小型单体建筑供暖（制冷）可积极推广应用地源热泵供暖制冷。
中国地热能开发利用“十三五规划”
中国地热能开发利用“十三五”规划
《规划》明确了“十三五”地热能开发的发展目标：
新增地热能供暖（制冷）面积11亿平方米；
新增地热发电装机容量500MW。到2020年，地热供暖（制冷）面积累计达到16亿平方米，地热发电装机容量约530MW。2020年，地热能年利用量7000万吨标准煤，地热能供暖年利用量4000万吨标准煤。京津冀地区地热能年利用量达到约2000万吨标准煤。
《规划》明确了“十三五”地热能开发的重点任务：
一是在全国地热资源开发利用现状普查的基础上，查明我国主要水热型地热区（田）及浅层地热能、干热岩开发区地质条件、热储特征、地热资源的质量和数量，并对其开采技术经济条件做出评价，为合理开发利用提供依据。支持有能力的企业积极参与地热勘探评价并优先获得地热资源特许经营资格，将勘探评价数据统一纳入国家数据管理平台。
二是积极推进水热型地热供暖在京津冀鲁豫和生态环境脆弱的青藏高原及毗邻区集中规划，统一开发。
三是大力推广浅层地热能利用。
四是在西藏、川西等高温地热资源区建设高温地热发电工程；在华北、江苏、福建、广东等地区建设若干中低温地热发电工程。建立、完善扶持地热发电的机制和政策体系。
五是加强关键技术研发。
六是加强信息监测统计体系建设。
七是围绕地热能开发利用产业链、标准规范、人才培养和服务等，完善地热能产业体系。
官方数据显示，在政府推动绿色增长的同时，中国的能源结构在2017年上半年持续改善。前六个月煤炭消费量约为18.3亿吨，占整个能源消耗量的59.8％，比去年同期下降0.6个百分点。相比之下，混合物中天然气和非化石燃料的比例上升0.3个百分点至20％。中国的目标是到2020年将该国能源结构中的煤炭份额降至58％以下。
各企业新举措
19年7月，河南省地勘局近日与中核坤华能源发展有限公司、河南三联科技工程有限公司三方在杭州签署河南区域地热项目合作开发框架协议。
18年10月，山东省地矿局鲁南地质工程勘察院日前与中核坤华能源发展有限公司、浙江陆特能源科技股份有限公司在北京签订了鲁南区域地热项目合作开发协议，在鲁南地区地热能开发利用方面展开实质性合作。
19年4月15日，贵州地矿115地质队与贵州华农集团签订《贵州省白云区沙文镇高新区片区地热资源勘查项目》合同。该项目勘查总费用预计700多万元，施工工期180天。
2018年新设立的山东省文登-荣成-威海地区深部地热资源调查项目，由山东省地矿局第一地质大队承担，项目设计孔深3000米，截止19年7月，钻探深度已有2000多米，目的是通过研究钻孔提取物开展地热地质调查、地热测温孔钻探施工等工作。
19年，江西省地矿局九〇二队宜春双田地热项目近期开展了水文地质填图和物探工作。目前，已经发现泉点和构造点多处，物探测线异常较好，为下一步钻探设计奠定了坚实的基础。
九〇一队赤江地热项目从2009年到2019年，10年坚守下来，从ZK01孔到ZK05孔，5000多米钻孔探索，终于打出优质的地热水。截止19年4月，涌水水温已超48℃。
除了地矿单位外，高校也采取新的措施，中国地质大学参与组建了湖北地大热能科技有限公司、中国石油大学（北京）成立地热研究中心、中国科学院地质与地球物理研究所成立地热研究中心等等。
图片来源于各大网络平台
参考文献：
中国地热发电：现状与展望（张磊，帅帅，张存）