1.地熱能概述
1.1 地熱資源概念
地熱資源是指在當前地質環境和技術經濟條件下能夠被人類開發和利用的地球內部的地熱能、地熱流體及其有用組分。地熱資源的熱能一部分**於地球深處的高溫熔融體和放射性元素衰變所產生的熱，另一部分**於近地表吸收太陽輻射的低溫熱能。據估算，地熱能的總量相當於地球內部埋藏的全部煤炭釋放出來的熱能 1.
4 億倍。地熱資源是礦產資源的一部分，同時地熱資源中的地熱水又具有水資源的屬性，可以說地熱資源是集熱、礦、水於一體的可再生資源，也是一種有待大規模開發的清潔能源。
1.2 地熱資源分類
地熱資源型別劃分有多種方法。
傳統劃分方式一般不考慮淺層地熱，按照在地下的賦存狀態，地熱資源可以分為水熱型（地下100—4500m）、乾熱巖型和地壓型地熱資源（地下3000—6000m），其中水熱型地熱資源又可進一步劃分為蒸汽型和熱水型地熱資源；按成因地熱資源可分為現（近）代火山型、岩漿型地熱資源、斷裂型地熱資源、斷陷盆地型地熱資源和凹陷盆地型地熱資源；按開採利用的地熱流體的溫度劃分，地熱資源分為高溫地熱能（＞150℃）、中溫地熱（90℃-150℃）和低溫地熱（25℃-90℃）。
地熱資源按照其埋藏深度，可分為淺層地熱能（地下200公尺以上地殼中儲存的地熱能）、中深層地熱能（地下200公尺至3000公尺的地熱能）和深層地熱能（地下3000公尺以下的地熱能）。淺層地熱是指地表以下一定深度範圍內（一般為恆溫帶至 200 m 埋深），溫度低於 25℃，在當前技術經濟條件下具備開發利用價值的地球內部的熱能資源。淺層地熱並不是傳統意義上的常規地熱，它可以通過熱幫浦技術進行採集利用後，為建築物供暖、製冷。
1.淺層地熱並不是傳統意義上的常規地熱，它可以通過熱幫浦技術進行採集利用後，為建築物供暖、製冷。
2.我國地熱能資源的分布和特點
我國地熱資源潛力巨大，以中低溫地熱資源為主，高溫地熱資源十分有限。高溫地熱帶主要分布在我國的**、雲南等高原地區，而中低溫地熱帶廣泛地分布在平原地區、丘陵地區和內陸沉積盆地。相對於常規地熱，淺層地熱能的分布則更為廣泛，穩定地儲存於淺層地下岩石或土層以及它們的縫隙之間的水體中。
從現在已勘查到的情況來看，可利用的地熱資源以西南地區最為豐富，接著是華北地區與中南地區，然後是華東沿海地區，最少的是東北和西北地區，具體地熱分布見圖1。
1.高溫（>150℃）地熱資源分布
區域性地球板塊構造活動地帶是我國高溫地熱資源的主要分布地區，具體表現為沿歐亞板塊邊界分布的喜馬拉雅地熱帶和菲律賓板塊、歐亞板塊、太平洋板塊的交匯處分布的台灣地熱帶。這兩大高溫地熱帶上的地區和城市是我國高溫地熱資源的主要分布處，包括西南側的**南部、雲南西部、四川西部和東側的台灣地區。在這一部分有限的高溫地熱資源中，我國迄今尚未探測到易於發電開發的乾熱蒸汽地熱資源，以及淺成巖表的酸**入體有關的地熱系統。
這客觀上成為我國地熱發電受到侷限、發展緩慢最為主要的原因。
（1）喜馬拉雅地熱帶
該高溫地熱帶上各類高溫表現豐富，包括沸泉、間歇噴泉、噴氣孔、水熱**等典型熱泉表現形式，羊八井地熱電、羊應鄉地熱電等我國著名的高溫地熱田也分布在該地熱帶上。**和滇西地區已探測到的水熱區分別高達700餘處，佔全國溫泉區的半數。滇藏地熱帶總的發電潛力6217mw,其中**為3357mw,佔整個地熱帶的54%,發電潛力巨大。
（2）台灣地熱帶
台灣地熱帶屬「環太平洋地熱帶」，也是高溫地熱資源豐富的乙個地區，其高溫地熱水主要分布在大屯現代火山區和**山脈變質岩帶，前者某些地區深部熱水最高溫達到近300℃,後者最高溫也在200℃左右。大屯現代火山區的熱水溫度較高，具備很好的發電潛力，但是，由於礦化度較高（5g/l-12g/l）,水質腐燭性大，因此大規模發電利用極為困難。**山脈變質岩帶上的清水和土場地區也曾經在上個世紀80年代分別建造了小型發電站，均因地熱發電的普遍性難題——腐蝕結垢而先後停產，目前僅用於洗浴。
2.中溫（90-150℃）、低溫（25-90℃）地熱資源分布
（1）板內構造隆起區
東南沿海地熱帶。東南沿海的廣東、福建、海南地處板塊構造隆起區，本帶上的地熱田面積狹小，多數面積小於1平方公里，由於地熱田面積小，因此水溫主要由地下水的迴圈深度決定,本帶上地熱水迴圈深度在3.5-4.
5km之間,推算地下熱儲的基準溫度90-140℃,屬於中溫地熱水。該地熱帶上的城市和地區多數為經濟較為發達地區和城市，因此也是我國東部地熱資源直接利用潛力最大的地區。
（2）大陸構造沉降區
中新生帶大中型沉積盆地是油氣和煤炭等各種礦產資源的主要產地，而這類沉積盆地，如松遼盆地、四川盆地、鄂爾多斯盆地、渭河盆地和蘇北盆地也是地熱資源的主要分布地區。長久以來,我國這10個主要沉積盆地主要因為常規礦產資源的龐大儲備量而受到重視，據估算，該區可開釆資源量用標準煤換算，可達到18.54億噸標準煤，而地熱資源常受到忽略。
圖1 我國地熱資源分布圖
3.淺層地熱資源分布（<25℃）
淺層地熱能包括淺層岩土體和地下水的所包含的熱量，同吋也包含地表水和地下尾水所包含的熱量。淺層地熱能並不是傳統意義上的常規地熱。淺層地溫能的溫度略高於當地年平均氣溫3-5°c,比較恆定，儲存於地下岩石或土層以及它們的縫隙之間的水體中，可以通過水熱交換方式利用其部分低品位的地熱資源。
相對於常規地熱，淺層地熱能的分布廣泛，儲存量巨大，可迅速再生，迴圈利用，提取方便，開發利用價值大。淺層地溫能的利用主要是通過運用地源熱幫浦技術，通過輸入較少量的高品位的電能，就可以將低品位熱能向高品位來轉化，從而實現為建築供暖和製冷的效用，經濟價值極大。按照國土資源部的官方統計，我國現有的287個地級以上的城市範圍內，地下200m以上的土壤岩石中，年均可釆低溫能可折合成95×108t標準煤，是2023年全國總發電量的20倍。
3.我國地熱能發展狀況
我國開發利用地熱資源已有上千年的歷史，但真正大規模勘查和開發利用始於20世紀70年初期，尤其是20世紀90年代以來，在市場經濟需求的推動下，地熱資源的開發利用得到更加蓬勃的發展。統計資料表明，我國地熱開採利用量以每年近10%的速度增長，至2005的我國直接利用地熱資源為13.756立方公尺/時，年利用地熱能10779gw，居世界第一位。
但總體上與國際先進水平相比尚有一定差距，目前正在由粗放型轉入集約式。
地熱能開發利用主要用於地熱發電和非電直接利用兩方面。目前，我國非電直接利用已居世界首位，與非電直接利用相比，地熱發電在我國規模較小。從具體利用方式來說，目前，我國地熱資源的利用方式主要有三種，即高溫地熱發電、中低溫地熱直接利用、淺層地熱能供暖製冷。
（l）高溫地熱發電
我國地熱發電始於20世紀70年代初期，先後在河北郝窯、廣東鄧屋、湖南灰湯、江西宜春、廣西象州、山東招遠、遼寧熊嶽、河北懷來等地建立了地熱發電試驗電站，但因可利用的地熱水溫度偏低，除湖南灰湯、廣東鄧屋兩個試驗電站時而發電外，其他的均已停用。20世紀80年代初在**羊八井、那曲建立了工業性地熱電站，**機容量30.4mw。
據中國能源研究會地熱專業委員會統計資料，**地熱資源總計可開採約2.99億kw，在喜馬拉雅地熱帶共有高溫地熱系統255處，30年內發電潛力約5800mw。
（2）中低溫地熱直接利用
我國中低溫地熱直接利用主要在地熱供暖、醫療保健、洗浴和旅遊度假、養殖、農業溫室種植和灌溉、工業生產、礦泉水生產等方面。並逐步開發了地熱資源梯級利用技術、地下含水層儲能技術等。目前，在全國地熱水利用方式中，供熱採暖佔18.
0%，醫療洗浴與娛樂健身佔65.2%，種植與養殖佔9.1%，其他佔7.
7%。1）地熱採暖。地熱採暖、供熱可以有效替代常規能源，減少大量有害物質的排放，避免大氣汙染，此外地熱取暖的成本僅相當於燒油鍋爐的1/4，其經濟、社會、環境效益非常明顯，據統計，全國地熱供暖總面積目前連同地源熱幫浦供暖面積己接近2000萬m2。主要集中在北方的北京、天津、西安、鄭州、鞍山等大中城市以及黑龍江大慶、河北霸州、固安、牛駝鎮等油區城鎮，開發利用60-100℃的中低溫地熱水和淺層地熱能。
2）水產養殖。地熱水產養殖可提高喜暖性的名貴、高產魚類在北方的生長期和繁殖期，不但能保證特種水產品的安全越冬、全年生長，而且成本低、效益高。我國利用地熱水進行水產養殖始於20世紀70年代，北京、天津、福建、廣東等地起步較早，現己遍及20多個省（區、市）的47個地熱田，建有養殖場約300處，魚池面積約445萬m2。
全國水產養殖耗水量約占地熱水總用水量的5.7%左右，主要養殖羅非魚、鰻魚、甲魚、青蝦、牛蛙、觀賞魚等以及魚苗越冬。由於各地溫泉養殖業迅速發展，新鮮成魚暢銷海內外，取得顯著經濟效益。
此外，還有地熱孵化禽類、地熱烘乾蔬菜、地熱水加溫沼氣池與牲畜洗浴池和養殖浮蓮、紅萍、綠萍等飼料，也取得良好效果。
3）醫療保健。地熱流體中具有較高的溫度，含有特殊的化學成分與氣體成分、少量生物活性離子及放射性物質等，對人體各系統器官功能調節具有明顯的醫療和保健作用。隨著經濟發展和人民生活水平提高，全國相繼在許多地區建立了一批集醫療、洗浴、保健、娛樂、旅遊度假於一體的「溫泉度假村」或「醫療**中心」。
據統計，用於醫療保健的地熱田在全國已有126處，遍及全國20多個省（區、市）。
4）洗浴和旅遊。隨著人民生活水平的提高，旅遊業已成為我國一些地區的一項新型的經濟支柱產業。以地熱、地貌景觀和特殊的地熱現象為依託，利用當地秀麗的自然山水，開展觀賞型的地熱旅遊。
如雲南的騰衝、黑龍江的五大連池、**的羊八井等地都有珍貴的地熱火山景觀。據不完全統計，全國已建溫泉地熱水療養院200餘處，突出醫療利用的溫泉浴療有430處。除療養院外，在已經開發利用的地熱田中，全部或部分用於洗浴方面約佔熱田總數60%以上。
全國現有公共溫泉浴池和溫泉游泳池1600處。
5）農業溫室種植和灌溉。地熱是一種複合型資源，非常適合生物的反季節、異地養殖與種植。利用地熱能可以為溫室供暖，利用地熱水可以進行溫帶水生物的養殖，地熱水中的礦物質還可以為生物提供所需的養分。
在我國北方，地熱主要用於種植較高檔的瓜果類、菜類、食用菌、花卉等，在南方，主要用於育秧。據統計，全國現共有地熱溫室和大棚133萬m2。
6）礦泉水生產。由於飲用水源汙染日益嚴重，為了生存和發展，人們渴望獲得優質飲用水，礦泉水以其「天然、純淨、安全、衛生和有益健康」而成為新型熱門商品。我國開發地熱水生產飲用天然礦泉水始於20世紀80年代後期，據統計，目前已勘察評價並經國家和地方主管部門認可的飲用礦泉水源地約有3000多處，主要分布在北京、天津、安徽、廣東、廣西、重慶、貴州、雲南、陝西、青海等省（自治區、直轄市）。
以利用礦化度0.6g/l以下、溫度50℃以下的地熱水為主。
7）工業生產。目前主要用於紡織印染、洗滌、製革、造紙與木材、糧食烘乾等，其中用溫泉區地下熱水印的紡織品色澤鮮豔、著色率高，手感柔軟、富有彈性，其利用在紡織工業及化工工業方面均獲得較好的利用和效益。同時，部分地熱水還可提取工業原料，如騰衝熱海硫磺塘採用淘洗法取磺，洱源縣九台溫泉區挖取芒硝和自然硫，台灣自明清以來就已經在大屯火山溫泉區開採自然硫等。
華北油田利用封存的油井深部奧陶系進行地熱水伴熱輸油，完全替代了鍋爐熱水伴熱輸油，取得了明顯的經濟、社會效益。
（3）淺層地熱能供暖製冷
我國淺層地熱能的開發利用起步較晚，2023年以來淺層地下熱能開發利用的熱幫浦技術在全國得到普遍推廣，京津地區和長江沿岸發展最快。淺層低溫能的應用，不直接開採使用地下熱流體，主要通過熱幫浦技術，利用淺層地表或大氣作為熱幫浦系統的熱匯或熱源，採用水源熱幫浦機組或空氣源熱幫浦機組向建築物提供空調、供暖或生活熱水用能。淺層地熱能開發利用的最大優點是節能。
利用淺部地層進行反季節儲能，即冬天利用地熱源向建築物供熱，將建築物交換後的冷源回灌入地層中，夏季取出地層中的冷源向建築物供冷。同時，將建築物交換後的熱能又回灌到地層中儲存。目前，我國己經建立了比較完善的開發利用淺層地熱能的工程技術、機械裝置、監測和控制系統，但回灌技術尚在進一步研究中。
利用熱幫浦可以從低溫地熱尾水中提取熱量，從而降低地熱尾水的排放溫度，增大地熱利用溫差。
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