李旭强，卜宏伟，蒋新建
华北油田电力分公司综合运维大队地热项目部 河北省任丘市 062552
摘要：地热能源的开发作为新的低碳能源系列的一部分，被纳入了国家气候变化议程和防治雾霾系统。回顾地热开发的历史，分析了我国地热能源开发下降的原因，得出结论认为，目前的落后状况不仅需要克服技术障碍，而且还需要解决地热研究人员开发地热资源，包括水热系统和干热岩方面的问题。
关键词：水热系统；干热岩；地热开发；指导方针
随着风力、光电和生物量热能技术的发展，地热能也引起了世界各国的注意。最大限度地利用清洁稳定的地热能源，以低成本高效发电，互联网在电源侧的独特功能已成为地热能源研究的热点之一。
一、世界地热资源勘探开发历史和现状
中国是世界上最早使用可再生能源的国家之一。温泉洗浴就有记载了在春秋时期。到目前为止我国地热资源的利用主要集中在洗浴、保健、畜牧、采暖、制冷等代代相传的直接利用方式。地热发电比重小，地热资源直接利用简单，但地热资源利用率低，平均不到30%。现代地热资源利用率超过90%。意大利人1904年使用地热发电机点燃四盏灯灯泡，1913年，他们建造了世界上第一座商业地热发电厂，为地热发电铺平了道路。接下来是新西兰、墨西哥、美国、日本、俄罗斯（前苏联）、冰岛、中国等国都采用了地热发电。1960年，美国在旧金山以北117公里地区建造了第一座地热发电厂。建成地热井350多口，地热发电厂22座，容量1517MW。中国第一座地热发电厂建于1970年广东省丰顺市，建成投产后，宜春、怀来、招远、象州、盖州等地相继建成几座中低温地热发电厂，装机容量100～300kw。
二、地热资源的类型和特点
温泉是表面暴露最直接、最常见的地热能。大气降水进入土壤并吸收深层岩石的热量，这些岩石以热水或高温蒸汽的形式存在。形成了常规地热系统。地热水沿适当的裂缝或裂缝通道上升，并返回地表形成温泉。此外，另一种不太常见的地热资源是异常地热流体形成的地压地热系统。高压含大量甲烷，主要分布在大型盆地的深部，这些地热资源的分布受到不良地质条件和地下流体对天然热液系统和压力地热系统的需求的限制。主要以干热岩的形式存在，即少水或无水的热岩。与常规来地热源相比，储量较高的是干热岩地热。考虑到地球表面3℃/100M的平均地热梯度，原则上，只要孔足够深，就会产生相当于发电或其他要求的高温，干热岩原则上被视为替代能源。地热能源与传统的化石能源相比具有许多重要特征。地热能来源于地下，潜力巨大。地热能作为一种替代能源，减少对进口石油和煤炭的依赖，促进国家能源安全。进入21世纪，新建地热发电厂的平均利用率超过90%，远远高于太阳能、风能、太阳能和太阳能。核能和热能系数它具有很高的综合利用价值，能促进相关产业的发展，包括旅游业它占地面积非常大。地热能的单位装机容量至少比太阳能、风能、煤炭和核能核电等至少低一个量级。环境友好，回灌合理，排放可为零。据国际能源署最新评估，目前和未来20-30年，地热能的成本将远低于太阳能、风能和煤炭。因为地热勘探虽然初期投资高，但没有燃料成本，运行成本很低。
三、中国地热发电面临的机遇与挑战
1.废弃油气井可转换为地热发电。中国有几十万口油气井，其中约30%可能被废弃。油水混合往往温度较高，因此可以转换成地热井，从而节省了成本，缩短了地热井的建设和完工周期石油生产也需要大量的热量来取暖和运输。地热能源使电力和油能够共同发电。建造了一个基于地热能的分布式电站，以应对某些油田的热负荷和电力供应。此外，地热能与石油和天然气生产之间有着密切的联系，有大量的勘探信息，可供开发借鉴利用。
2.干热岩的地热潜力。地热资源，特别是干热岩，温度较高，通常超过150℃，
具有很大的开发潜力。在干热岩分布上，如果采收率为2%，3-10公里深的干热岩如在2015年美国总能耗的2800倍。我国干热岩可回收地热能是总能耗的5300倍。目前，基于干热岩的“强化地热系统”尚处于实验验证阶段。世界各国都投入了大量的人力物力来促进干热岩的发展。
3.地热发电与其他能源系统相结合，为发展提供了重要机会。将地热能源与其他热源或能源系统连接起来并加以整合提供了机会。例如，太阳能热电联产系统、地热能源可以有效地提高中、低地地热发电系统的能源效率，建设一个综合的地热发电密集系统，将供热、制冷、热泵和干燥结合使用，可以大大增加地热能源的使用，例如丰顺热能发电干冷洗浴热泵使用示范项目。除了LNG气化过程中的自由能外，地热系统的热效率还可以大大提高。利用地热和海洋能源建立热能和热能发电系统以及地热辅助碳捕获耦合系统。
4.由于地热资源质量低，很难推广高温发电技术。我们的地热资源与美国差不多，但已安装的地热发电能力仅相当于美国的1%左右。其中一个主要原因是，与美国不同，是一个中高温地热资源丰富的国家，在当前的经济和技术条件下，我国拥有一个主要由中低温地热流体组成的大型可勘探的低质量地热库。中国西南喜马拉雅热带地区是高温地热系统的一部分。台湾东部的热带地区是太平洋高温地热系统的一部分。其他区域建立了大量中低温地热系统，包括大型沉积盆地的中低温地热系统和高山地区的中低温地热系统。目前，中国很难推广适合高温、中温地热能的双层闪蒸发电系统和干式蒸汽发电系统。
5.必须研究地热发电在其整个生命周期内对环境的影响。近年来，在评估太阳能光伏发电、风能和电动汽车的环境影响时广泛使用和发展了生命周期评估(LCA)。对地热系统整个寿命周期的评估旨在平衡净发电的影响。必须考虑到地热电站从摇篮到坟墓的时间限制，以及地上机组和地下热量储存的空间限制。地热能钻井过程需要大量水资源，中国地热能生产主要采用水冷。地热系统的建造和运行需要大量的水资源。水是环境影响指数富营养化潜力的重要来源。正确了解不同火力发电厂的环境影响潜力，完善不同阶段和不同材料对不同发电厂不同环境指标的影响系数，对未来地热技术的规划和发展十分重要，并制定评估环境影响的方法。
开发适合中国地热资源特点、可行的技术经济条件和较强的环境承载力的地热系统具有重要的现实意义。考虑到我国地热资源的特点，我们对地热发电进行了一系列研究，包括预测和提高地热系统的热能、优化地热系统结构和节约热能、评估环境影响，例如，中低温地热能循环过程的解耦与工质设计、地热能生产系统的综合评价与多目标优化、地热能联合发电系统的设计与分析、地热能联合发电系统的环境影响分析，地热发电系统及其膨胀机的试验研究，设备研发、地热电站防腐防垢技术技术、高效换热设备及钻井技术
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