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从地热资源丰富国家向地热资源相对贫乏、甚至“无”地热资源国家延伸;
从浅层地热能的开发利用向深部地热进军;
热泵技术的采用使地热能的开发利用跨上新台阶;
温泉洗浴日益受到人们青睐并具有广阔的市场前景。
中国地热能开发利用面临前所未有的机遇与挑战—节能环保、二氧化碳减排、绿色能源,但是也存在一些问题:
包括如何继续保持我国地热直接利用世界领先地位;
采用热泵技术,科学开发浅层地热资源;
向南方特别是长三角、珠三角地区扩展,解决热泵空调问题;
向深部进军—开展我国“增强地热系统”开发利用的前期调研和准备工作。
国内外研究现状:
地热资源的概念
地热是指地球内部所储存、产生的热量。
能够经济的为人类所利用的地球内部热量,称地热资源。
地热能是可再生资源。
地热资源的现代涵义包括:
地热过程的全部产物,指天然蒸汽、热水和热卤水等;
由人工引入(回灌)热储的水、气或其他流体所产生的二次蒸汽、热水和热卤水等;
由上述产物带出的矿物质副产品。
目前,可利用的地热资源有:
天然出露的温泉地热资源;
通过热泵技术可开采利用的浅层地热资源;
通过人工钻井直接开采利用地热水(气)资源和干热岩体中的地热资源。
近几年地热的开发利用现状及各国的研究成果
随着传统的能源对环境的影响越来越大,可再生能源的出现为缓和和解决国际范围内的能源危机指明了方向。
地热能源作为一种可再生能源为世界经济的发展带来了巨大的效益。
具有很多有益的开发特性,地热属于综合性清洁矿产资源,功能多,用途广,可供发电、采暖等利用,还是一种可供提取溴、碘、硼砂、钾盐、铵盐等工业原料的热卤水资源和天然肥水资源,还是医疗热矿水和饮用矿泉水资源以及生活供水的水源。
国内外的开发利用实践表明,其社会、经济和环境效益均很显著,在经济发展中起着越来越重要的作用。
(一)地热开发的主要领域
地热能的开发利用包括发电和非发电利用两个方面。
世界各国利用地热能的经验表明:
高温地热资源(150℃以上)主要用于发电,发电后排出的热水可进行逐级多用途利用:
中温(150℃以下90℃以上)和低温(90℃以下)的地热资源则以直接利用为主,多用于采暖、干燥、工业、农林牧副渔业、医疗、旅游及人民的日常生活等方面。
1.地热直接利用
目前,世界上已有70多个国家对地热水直接利用,年利用总量达72622GW,年增长率为12.9%。
我国目前地热直接利用能量居世界首位,年利用达12604.6MW,对中低温地热直接利用的开发量达到3056GW,其设备容量达到107.79GW,随着我国社会经济的增长,对地热资源的开发仍将以10%—12%的速度增长。
到2005年,全世界已有24个国家利用地热发电,地热发电总装机容量8900MW,所生产的电力达56800GWh。
有72个国家直接利用地热,设备容量27828MW。
如冰岛全国87%供暖全部靠地热,每年可节约资金113亿美元。
2.地热发电
截至2005年,世界上已有24个国家建立了地热电站,总装机容量8900MW,目前的运行容量为8000MW。
据2005年世界地热大会对各国地热发电总量的统计:
美国2544MW,居世界首位,菲律宾1931MW居世界第2位,其次是墨西哥、印度尼西亚、意大利、日本、新西兰,我国排名第15位。
(二)世界主要国家地热资源利用情况
1.冰岛
冰岛是目前地热开发利用程度最高、经验最丰富的国家。
全国分布有高温蒸汽田26个,低温地热田约250个,天然温泉800余处。
冰岛地壳厚度0—10km范围内的地热资源总量为3亿TWh(1TWh相当于1亿度电);
地壳厚度0—3km范围内的总量为3000万TWh;
技术上可利用的为100万TWh。
若将全部地热能用来发电,每年可发电800多亿度。
冰岛地热资源的勘查与开发由国家统一管理,不允许私
有公司参予其中。
冰岛87%的家庭使用地热取暖全国每年由此节约燃料开支上亿美元。
地热发电占国家总发电量的19%以上。
地热发电站装机容量总计200MWe,排名世界第八位。
2005年地热发电总量是1658GWh,占国家总发电量的19.1%。
全冰岛约有160个游泳池,其中有130个利用地热能加热。
大多数是全年开放的露天游泳池,主要用于娱乐和游泳训练,依赖独特的地貌和众多温泉疗养区,每年吸引着逾百万外国游客。
冰岛直接利用地热资源进行生产海藻、烘干鱼产品、宠物食品的烘干等行业。
另外全国融雪系统的总面积约74万㎡,首都的约55万㎡。
2.美国
美国是世界地热发电装机容量最大的国家,同时也是利用热泵技术供暖和制冷最好的国家。
美国一直积极应用地热发电,地热装机容量从1990年的2774MW、1995年的2816MW,降到2000年的2228MW。
2000年地热装机容量占全国总装机容量的0.25%,地热发电量大约占全国能源供应量的0.4%。
在加利福尼亚,1994年以来就没有修建地热发电站的计划,到2002年计划增加98MW地热发电站。
美国地热直接利用领域主要集中在水产品养殖、洗浴和游泳、供暖和温室。
由于热泵技术的成熟
使得热泵在全国得到推广。
现在从普通房屋和公寓至居住面积为278平方米的住房,每月支付供暖和制冷费15—40美元,这是一般家庭都能付得起的。
3.日本
日本地热资源丰富,因处于太平洋火山带,拥有火山245处,活火山65处,温泉2200处,热水井22000处。
日本十分重视地热资源开发,广泛用于农业栽培、农产品加工、动物饲养、农业灌溉等。
日本国家对一些地区投资进行勘探,以减少地热开发的风险。
1995年在11个地热田中安装了总容量为312.3MW的12个发电机组,该装机容量相当于1999年全国总装机容量的0.23%,发电量的0.36%。
政府1995—1999年投资4.671亿美元,比1990—1994年的6.32亿美元和1985—1990年的7.273亿美元有所减少。
日本位于环太平洋火山活动带上,有着丰富的地热资源,他们依据这些优势建起温泉保健所700多家,温泉旅馆一万多个,并利用地热显示和火山地貌等独特景观开展旅游。
4.墨西哥
墨西哥目前是全世界第三大地热发电的国家,仅次于美国和菲律宾。
在3个地热田安装了755MW的装机容量,占全国总装机容量的2.11%,总发电量的3.16%。
普列托峰(CerroPrteto)是世界第二大热气田,2003年装机容量达720MW,有9个发电机组,平均工作效率为92.4%,计划在2000年增加第4个20MW机组。
LosAzufres地区的装机容量达93MW,有8个5MW发电机组,一个50MW发电机组,地热温度265—360℃,井深835—2095m。
LosHumeros的装机容量达42MW,1990和1993年投产了7个5MW发电机组,计划2002年增加50MW装机容量。
到2005年增加325MW地热发电装机容量,提高地热发电在全国的比例,最大约为4%。
(三)中国地热的开发利用概况
我国是一个地热资源较丰富的国家,特别是中低温地热资源(热储温度(25—150℃)几乎遍及全国。
全球地热能“资源基数”为140×
106EJPa,我国为11×
106EJPa,占全球7.9%。
近年来地热直接利用均以每年速率增长,目前以直接利用设备装机容量的产量居世界之首。
但地热发电几年来增容较少。
我国地热资源主要分布于构造活动带和大型沉积盆地中,主要类型为沉积盆地型和隆起山地型。
沉积盆地传导型中低温地热资源,主要分布于华北平原、汾渭盆地、松辽平原、淮河盆地、苏北盆地、江汉盆地、四川盆地、银川平原、河套平原、准噶尔盆地等地区,以及分布于东南沿海地区和胶东、辽东半岛的中低温地热资源。
据初步估算,全国仅2000m以浅的主要沉积盆地储存的地热能量就达73161×
1020J,相当标准煤2500亿t,地热水可开采资源量为每年68亿,所含热能量为963×
1015J,折合每年3284万t标准煤的发热量。
中国已发现地热异常3200处,已打地热井2000多眼,评价的地热田有50多处。
中国的地热主要应用于取暖(面积近800万㎡)、水产养殖(面积近300万㎡)、浴疗(1600多处)、农业和医药等。
据有关部门统计,近年我国年开采地热水量超过3.45×
,年利用总热量1776.31MW,折合191.2万t标准煤燃烧的热量。
由于受地热资源分布和开发利用条件的限制,我国地热发电在世界22个地热发电国家中排列第14位,地热装机总量为32.08MW,其中88%集中在西藏,拉萨电网中地热发电占
60%。
20世纪70年代主要利用中低温地热资源,先后在广东邓屋、湖南灰汤、江西宜春、广西象州、山东招远、辽宁熊岳、河北怀来等地建地热发电试验电站。
由于温度偏低多数已停用。
此外,我国地热资源分布与经济区和城市规划区相匹配。
以环渤海经济区为例,该区的北京、天津、河北和山东等省市地热储层多、储量大、分布广,是我国最大的地热资源开发区。
同时地热综合利用价值高。
我国地热资源以水热型为主,可直接进行开发利用,适合于发电、供热、供热水、洗浴、医疗、温室、干燥、养殖等。
我国中低温地热资源应用广泛,主要是取暖、洗浴疗养、种养殖及烘干等直接利用地热资源。
中国温泉资源十分丰富,且类型齐全,分布广泛,作为旅游景区的开发前景可观。
云南省计有温泉931处,居全国首位,其次为西藏自治区306处,四川省305处,广东省282处,福建省172处,湖南省130处,台湾省105处。
我国有温泉疗养院上千家,华北有著名的北京昌平小汤山、太行山城南庄、阜平热泉、燕山马兰峪等。
近年来地热浴疗发展很快,仅河北平山温塘一地就建有温塘地热浴疗场所近40家。
广东省恩平市,自从开发三处温泉点的温泉乐园和度假村等旅游项目后,有力地促进了地方经济发展,仅2002年就接待中外游客133万人次,全年收入4.8亿元,上交税金620多万元。
利用地热水采暖相比燃煤来说,无污染,可昼夜供热水,可保持室温恒定舒适。
地热采暖在我国北方城镇拥有广阔的发展空间。
北京、天津、河北、陕西等省市的采暖面积逐年增多,已具一定规模。
2005年底天津市地热采暖面积1000万㎡,如以1平米供暖消耗煤35kg计,则可节省350万t标准煤。
地热建筑房地产业逐步发展,截止2008年上半年,河北省浅层地能应用建筑面积640万㎡。
从技术和经济方面的对比分析
(一)日本关于地热发展利用的技术和经济扶持
⒈制订了地热发电长期规划目标。
05年日本地热发电装机容量52万千瓦。
经产省预计,2020年增加到2倍以上即120万千瓦,2030年增加到190万千瓦。
2.在技术及资金上给予援助。
为了在技术上及资金上援助地热发电,日本经产省牵头成立了由电力公司负责人、相关学者组成的研究会。
09年4月,对地热电站的前期投资给予资金援助。
3.补贴
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