【深度】地热能在城市发展中的应用

地温能是新能源中的一种。

国家能源局2014年确定了北京市昌平区等81个城市为第一批创建新能源示范城市，确定了长春经济技术开发区等8个产业园区为第一批创建新能源示范产业园区。81个创建新能源示范城市中有30个城市提到利用地热能。8个创建新能源应用示范产业园区中4个产业园区发展地热能。地热能开发利用工作将成为城市地质工作中的重要部分。

1地热能的类型与分布

地热能资源主要包括：浅层地温能、水热型地热资源及干热岩地热资源三部分。

浅层地温能

浅层地温能，是指地表以下一定深度范围内（一般为恒温带至200m埋深），温度低于25℃，在当前技术经济条件下具备开发利用价值的地球内部的热能资源。

我国浅层地热能资源十分丰富。据中国地质调查局2014年公布的资料，全国31个省会城市浅层地热能冬季可供暖面积为1.13×10¹⁰m²，夏季可制冷面积为9.09×10⁹m²。

图1  不同气候分带及浅层地热能开发利用方向

水热型地热能

水热型地热资源是以蒸气为主的地热资源和以液态水为主的地热资源的统称。

有天然温泉和地热井。

云南腾冲天然温泉

冰岛天然温泉湖

西藏浪漫天然温泉

五莲地热井产能测试

齐河地热井井喷现象

图2 各地温泉及地热井

图3 中国水热型地热资源分布图

干热岩

是埋深数千米（一般3-10km），内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体一般温度大于200℃。

我国的干热岩资源主要分布于：青藏高原南部、华北（含鄂尔多斯盆地东南缘的汾渭地堑）、东南沿海中生代岩浆活动区（浙江、福建、广东、东北（松辽盆地）、云南西部等地。

图4 我国干热岩资源分布图

2地热能在城市发展中的应用

供暖制冷

浅层地热能通过热泵技术进行采集为建筑物供暖制冷，较常规供暖技术节能50%到60%，运行费用降低约30%到40%。

浅层地热能的利用，直接降低了排放的污染量，有利于保护环境。

目前在全国范围内，除港澳台地区外，31个省、市、直辖市、自治区均有开发浅层地热能的地源热泵系统工程。

应用浅层地热能供暖制冷的建筑物面积近5亿m²，供暖、制冷的单位上万个，80%集中在华北和东北南部地区，包括北京、天津、河北、辽宁、河南、山东等省市。北京约有2500万m²的建筑利用浅层地热能供暖和制冷，沈阳约5000万m²，天津约2000万m²，山东省约5000万m²。2014年年底，我国地热资源直接利用中地源热泵达到了58%。

图5 浅层地温能供暖制冷示意图

天津地源热泵供暖制冷工程现场

石家庄水源热泵供暖制冷效果

有关资料表明：“十三五”期间，我国新增完成地热供暖面积9.5亿平方米，其中地源热泵新增7亿平方米，常规地热供暖新增2.5亿平方米，至2020年可实现全国地热供暖面积14.5亿平方米。地热市场前景广阔。

水热型地热资源的应用

我国水热型地热资源丰富，已发现温泉有3000多处，被用于温泉沐浴、理疗与旅游，建筑供暖，地热发电，温室农业种植，水产养殖及烘干谷物等方面。2014年年底，我国地热资源直接利用中地热供暖比例为19%。

1.地热发电

2014年底我国水热型地热资源发电总装机容量2.728万千瓦。有西藏羊八井地热发电站、广东风顺及西藏羊易发电站。羊八井地热发电站担负着拉萨市一部分电力供应。

地热发电原理图

西藏羊八井地热发电站

2014年 羊八井发电站

西藏羊易地热发电站

2.地热供暖

抽取地热水提取热能为建筑物冬季供暖，尾水回灌，既解决了冬天的供暖问题，又减少了因使用烟煤、烟气对城市空气的污染（二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳的排放）。

2014年年底，我国地热资源直接利用中地热供暖比例为19%。

水热型地热供暖工程

3.温泉沐浴、理疗与休闲度假

地热水含有丰富的矿物质，长期用于洗浴、理疗对人们身体的保健十分有利。近几年来我国 城乡地区建设有许多地热沐浴、理疗与休闲度假场所，大大丰富了城乡人们的生活质量，也减少了以往锅炉烟煤的使用，促进城市低碳经济的发展。2014年年底，我国地热资源直接利用中，温泉洗浴18%。

四川甘海螺沟温泉洗浴旅游区

广州望谷温泉度假村

北京龙脉温泉度假村

艾山温泉国际旅游度假村

山东地热科研基地温泉：井深1601.57m，孔口水温57℃。

4.地热养殖

近几年来，我国不少地方利用地热水进行鱼、虾等名贵水产的养殖及苗种早繁越冬，促进了当地经济发展。

济南鱼苗越冬温室养殖

河南镇平县向寨村地热水养殖锦鲤

干热岩的应用

干热岩主要用于发电。我国的干热岩研究还处于初步阶段。

图2-8  干热岩发电原理示意图

稿件内容节选自

“中国城市发展研究会2016年会暨低碳城市与新能源发展论坛”

山东地矿新能源有限公司

总工程师 刘国爱 报告

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