李雅琼

（武威市工业发展研究中心，甘肃 武威 733000）

引言

地热能属于一种可再生能源，常用的分为三类，分别是浅层地热能、水热型和干热岩型地热能。地热能的特点是储存量大、分布范围较大、绿色清洁、环保低碳、稳定性强和可靠性好。因此，对地热能进行合理的开发利用不仅在能源结构的调整、生态环境和空气质量的调整等方面具有重要的实践和理论意义，同时也能够拉动新兴产业的发展，进一步促进就业。我国具有丰富的地热资源，因此，地热能在我国的市场发展前景十分广阔。

1 开发现状

1.1 浅层地热能

在我国，对浅层地热能的开发利用起步于20 世纪末，随着全球气候变暖，更多地提倡绿色发展、节能减排，2008 年随着世界盛会——奥运会在我国的举办，浅层地热能在我国的开发利用进入快速发展阶段，到2015 年，我国浅层地热能开发规模已经位列世界第一。

“十三五”期间，我国开发建设了一大批浅层地热能项目，促进了浅层地热能的开发技术的进一步成熟。在北京世界园艺博览会上，浅层地热能也发挥了很大的作用，将深、浅层地热能结合，采用水蓄能和锅炉调峰的方式为会场提供供暖及制冷服务。目前，我国对地热能的年直接利用量和直接利用的设备容量分别占世界的29.7%和25.4%，均为世界第一。地热泵和地热供暖年利用量分别占世界的30.9%和38.2%，同样居世界第一。

1.2 水热型地热能

水热型地热的应用可以追溯到千年以前，我国古代就采用水热型地热供暖。改革开放后，水热型地热供暖发展迅速，不仅在开发规模上，在开发深度和广度上都有了巨大的进步，因此可以称得上是中国地热产业的主力军。近十年来，我国水热型地热能的开发利用一直位居世界第一，年均增长速度为10%。目前，我国主要采用水热型地热能来供暖，在疗养和养种植业等也有广泛应用[1]。

1.3 干热岩型地热能

干热岩型地热能的发展潜力巨大，许多国家，如美国、德国等对干热岩型地热能已经开展了将近40年的研究，掌握了对其的勘察评价技术，在许多方面都积累了一定的经验，并且在热储改造和发电试验方面开展相关的研究。我国对干热岩型地热能的研究开展相对较晚，干热岩型地热能的专项研究开始于2012 年。我国于2017 年首次发现高温干热岩型地热能资源，该资源位于青海共和盆地，研究人员在距地表3 705 m 深的地下，发现了温度高达236 ℃的干热岩体[2]。

2 开发利用方式

地热能开发利用方式可以分为两种，分别是发电和直接利用。两种开发利用方式以地热能资源的温度区分，温度较高的地热能主要用来发电，而中低温的地热能则可直接利用，主要用来供暖，当浅层地热能的温度低于25 ℃时，可以直接利用地热源泵处理，用来提供供暖或制冷服务。由于浅层地热能可以直接利用，因此在我国发展迅速，得到了广泛的应用，但根据各地区的地质条件不同，各地区的利用发展程度也不尽相同。

在我国，许多行业都直接利用中低温地热能，如在医疗保健方面，由于地热流体本身温度较高，并且深藏于地下，含有多种矿物活性离子和稀有的放射性物质，能够调节人体的器官功能，改善人体的健康状况。因此，目前许多温泉疗养院都采用地热，开发并利用中低温地热水提供水疗、气疗和泥疗等服务。

地热水不仅是一种清洁、绿色的资源，而且利用地热水的运行成本低、收益高，因此在北方存在天然温泉的地区，可以采用地热资源进行供暖，天津市就是一个典型的例子。天津市采用地热资源为全市供暖，不仅提高了资源利用率，而且做到了清洁高效、绿色生产，带动着其他地热区往地热采暖的方向发展。基于热泵技术，在其他能源短缺但地热资源丰富的地区，可提高地热资源的开采率，通过开发利用地热资源，创造更大的社会经济价值。

地热水资源还可以被用来发展洗浴产业和旅游度假产业，在我国大多数地区，地热水都被用来洗浴。利用地热水发展旅游度假，有利于提升地区经济。此外，地热水开始越来越多地被用在渔业和农业养殖，北方以北京市和天津市为代表，南方主要以福建省和广东省为代表，目前已经有二十多个地区共计四十多个地热田投入到养殖业的发展中。渔业养殖主要有罗非鱼、鳗鱼、观赏鱼等，在鱼苗越冬阶段，地热水也发挥了很大的作用。地热水在农业养殖方面主要体现在为温室种植和灌溉提供水源，不仅可以为温室供暖，还可以用来灌溉，其所含的大量矿物质能为农作物提供所需的养分。由于南北方的差异，地热水在北方主要被用来种植比较高档的瓜果蔬菜等，在南方主要被用来育苗。在工业生产方面，地热水主要被用来纺织、造纸以及粮食的烘干等，在纺织和化工行业都体现出了经济价值。

随着“互联网＋”概念的提出与广泛传播，地热能领域也提出了“地热能＋”，表现了地热能领域多能互补的特性，其特色就是“多能互补、智能耦合”，其出发点是基于地热能资源所处的地质特征和周围资源的禀赋，因地制宜，采用一定的手段和技术，使多种清洁能源与地热能联合，这种联合并非简单地联合，而是采用智能耦合的方式，使温度高的地热能被用于发电，而温度低的地热能可以直接被用来供热，即地热梯级利用工艺，采用这种工艺可以提高地热的利用率。由此可见“地热能＋”发展前景十分广阔，给未来新能源智能耦合指明了方向。

3 存在的问题

虽然地热能的开发利用前景十分广阔，但是目前来看，我国对于地热资源开发利用的重视程度还处于一个较低的水平，对于全国地热资源的勘察投入还较为欠缺，没有具体的单位从事地热资源勘察工作，导致目前地热资源的基础数据不足，无法获取我国地热资源的地理分布，对我国地热资源的评价造成一定的影响，最终将会阻碍我国地热产业的发展。

在浅层地热资源的开发利用过程中，会由于成井质量差，管材随着时间推移出现腐蚀和结垢等问题。此外，高热地热井的开发成本较高、开发效率过低的问题，也阻碍着我国地热产业的发展。

另外，我国在最初的地热能发展时期，对该产业的扶持政策不够完善，限制了地热能产业的发展规模。目前，中央和地方政府相继出台了一些鼓励性政策，促进地热能的开发利用。

4 相关建议

4.1 开展地热能发电关键技术和成套装备研发

开展地热能发电的关键技术是如何采用中低温地热资源进行发电，并进行该项技术的可行性分析和经济成本可行性分析。主要包括对低于150 ℃的低温地热能发电的技术和开发中低温地热发电的新型工质热交换流体技术的可行性分析、对干热岩地热能发电关键技术和成套装备的研发，进一步深化“地热能＋”多能互补的发展，为未来扩大地热能发电规模奠定技术基础。

4.2 开展干热岩高效开发关键技术研究

目前开展干热岩高效开发的关键技术是如何安全、高效地成井，这是因为干热岩温度较高且强度较大，给安全开发带来了挑战。解决这一技术难题，需要开展对干热岩所处地质特征的分析，同时研究其周围的资源禀赋，再与干热岩开发的技术要点结合，攻克对深层温度高、强度大的干热岩开采钻井难题。

4.3 开展单井抽回灌两用系统研究

为了提高单井开发地热能资源的能力以及对单井进行结构上的改进设计，可以采用多种措施提高换热效率，如同井采注、增加分支井以增大换热面积、采用大尺寸井眼以增加散热、使井下扰流加强，增加对流换热等。

4.4 开展降低成本提高钻效的地热钻井工程技术研究

在地热资源开发过程中，提高对采用气液联动潜孔锤钻开采深井硬岩的研究，主要研究设备装置与硬岩的适配，如钻机与硬岩的适配、钻头硬岩的适配和冲击器与硬岩的适配等。还应对相关参数进行分析，如风量、风压、钻压等，并对加强井壁稳定性进行深入研究。

5 未来发展

地热能属于一种清洁绿色的可再生能源，因其在地球上的储量丰富，分布范围广，未来的发展前景十分广阔。2021 年，国家能源局印发《关于促进地热能开发利用的若干意见》，意见指出，到2025 年，全国各区域应基本建立比较完善的关于地热能开发利用的管理流程，建立基本完善的地热能开发利用信息统计和监测体系，全国地热能发电装机容量比2020 年翻一番。到2035 年，地热能发电装机容量比2025 年再翻一番。大力推动对地热能的开发利用，发展低碳生产方式，有助于致力实现碳达峰和碳中和目标。