马传标
中石化新星河南新能源开发有限公司,河南 郑州,457000
摘要:近些年来,我国对新能源的开发利用越发重视,主要用于解决我国的生态问题和能源紧缺的问题。虽然我国是能源大国但每年的能源消耗也是巨大的。我国经济的增长一直是粗放式的,虽然带动了我国经济的发展,但是这种经济增长方式并不符合我国的可持续发展战略。我国的地热能源丰富,对其进行开发利用能有效地缓解我国能源紧张的局面,并带动我国能源结构的调整。鉴于此,本文对地热能源的开发方法进行研究,希望能对我国地热能源的发展利用提供参考。
关键词:地热能;开发方法;能源结构
0引言
地热能源是指地球内部的热能,通过人为的方式将其从地壳中抽取出来并加以利用,这种能源在我的分布面积非常广阔,属于可再生的清洁能源。随着我国经济的不断发展,我国对能源的需求不断增加,仅依靠化石能源是无法满足我国的能源需求的,对于我国的能源安全也十分不利。同时,化石能源的消耗也会产生严重的环境问题,对于全球变暖也有着重要影响,因此,为了减缓全球的气候变化,使用绿色低碳的新能源已经成为世界各国的主要应对手段。我国的地热能源十分丰富,对其进行开发利用能缓解我国对化石能源的依赖,所以急需对地热能源进行开发利用,为我国的经济发展增添新的机遇。目前我国已经出台了相关的政策,对于推动我国绿色生态文明的建设起到了重要的作用。
1地热能源开发方法分析
1.1浅层地热能的开发方法
(1)浅层地热能的分布情况
在我国地热能源中浅层地热能的分布面积最为广阔,主要集中在我国的盆地和平原之中,目前主要有两个浅层地热能带,分别是藏滇地热带与环太平洋地热带。藏滇地热带主要位于我国的喜马拉雅地区,也是全世界最大的地热带之一,区域内的地热资源活动非常强烈,目前已经发现的水热活动区域多达近百处,属于水热型与蒸汽型混合的地热带。环太平洋地热带包含了我国东南沿海地区、台湾以及辽东半岛,而其中温度最高的地热田主要位于我国台湾省,其余省份的地热田温度均在150℃以下。
(2)浅层地热能的开发技术与利用现状
浅层地热能是指地球低下200米以上的岩石和地下水中所蕴含的一种低温能量,这是一种清洁可再生能源。目前对于浅层地热能的开发技术主要有水源热泵系统和土壤埋管热泵系统。通过相关数据调查,如果对浅层地热能进行合理开发将会减少我国每年7亿吨煤的燃烧。由此可见,浅层地热能的利用能有效的改善我国能源结构,降低碳排放量,为全球气候变化我国生态文明建设贡献力量。目前在浅层地热能开发方面京津地区走在前面,在室内采暖与制冷方面逐渐代替化石能源。浅层地热能在室内采暖与制冷的成本与化石能源的成本基本相同,在未来其利用空间是十分广阔的,并且我国也出台了相关的鼓励政策,促进了浅层地热能的开发利用。
浅层地热能在实际利用时会受到多种气候条件、地质因素的影响,因此目前在我国的利用范围还相对有限。但浅层地热能可以在供暖、洗浴、温室种植、医疗保健水产养殖等多个方面加以利用,浅层地热能也可以用于发电,但相比于高温地热能低温发电的效果并不理想。目前浅层地热能最主要的应用方向是为我国建筑物提供采暖和制冷。虽然我国半数以上的面积,都不适于采用地下水源热泵系统,但是绝大部分地区都可以采用土壤埋管热泵系统。从总体上看,浅层地热能在采暖和制冷方面具有广泛的应用场景,在该方面会为我国提供丰富的能源储备。
1.2中深层地热能的开发方法
(1)中深层地热能的分布情况
中深层地热能一般是指地下200米到地下3000米之间土层中所富含的地热资源,由于目前我国的浅层地热能在实际应用中会受到一定的局限性,更容易受到外部自然环境因素的影响。因此我国专家学者将更多的精力投入到了对中深层地热能的开发与利用之中,对中深层地热能的探测手段主要有微震、重磁、电磁等勘探技术。但由于我国对中深层地热能的开发与利用还处于起步阶段,相关的理论与技术尚未实现重大突破。
(2)中深层地热能的开发技术与利用现状
我国对中深层地热能的开发技术主要是在热泵技术的基础上,以无干扰供热技术和水热性供热技术为主。但是由于我国中深层热能的开发还只在局部地区进行实验,在实际利用过程中也主要采用间接换热、阶梯利用以及矿物提取等技术手段。换热技术所使用的管道是密封性的管道,通过抽动管内水资源来实现热能的交换,这种方式无需在管道内额外注入水,既节约了水资源又提高了地热资源的利用率。目前中深层地热能的开发主要在向集约化、高效化的方向发展。
但我国中深层地热能的开发与利用还存在着很多问题:一是前期投资过大,在营运前的成本较高,在能源开发后资金的回收周期过长;二是目前我国对中深层地热能的勘探进度较低,许多地区并没有进行相关的地热能勘探,也导致我国能采用中深层地热利用技术的地区相对较少,盲目钻井的风险极大;三是地热能的利用手段主要是通过液体来实现地上与地下热量的交换,但这种方式的热能利用效率并不理想,对于中深层地热能的开发与利用这种热量交换的方式由于管道过长而沿途的能量损耗较大,实际可利用的热量较低;四是管道铺设完成后,会出现严重的腐蚀和结垢现象,而在工程实际使用中却无法有效的去除这一影响。
1.3深层地热能的开发方法
(1)深层地热能的分布情况
深层地热能主要指地下3000以下地层中所蕴含的地热资源。我国国土面积辽阔,我国地下深层地热能的资源储量是十分巨大的,与浅层地热能相比,深层地热能的温度更高、热量的稳定性更好。但深层地热能却不太适用于在城市中进行使用,这是因为深层地热能的建设条件难度较大,同时也受到城市容积率的影响。因此纵观我国地热能的利用情况来看,深层地热能的广泛使用还有着一定的距离。
(2)深层地热能的开发技术与利用现状
目前深层地热能的主要利用手段是采取直接供热和深层低温供热,深层地热能的平均温度在150℃以上,在实际利用时可以直接将热水抽出用于发电,再将发电后的热水进行逐级循环使用。虽然我国在地热能的利用方面一直处于领先地位,但是仍然无法解决地热能利用过程中的资源浪费问题。
目前我国的深层地热能还处于调研阶段,距离实际实施还存在着许多技术难题,这也导致相关的开发技术存在着大量的空白。虽然目前可以采用的技术手段较多,但实际的使用情况并不理想,资源在实际利用的过程中利用率一直较低。相信随着科学技术水平的不断提高,将会不断完善我国深层地热能的利用技术,更好的为我国绿色生态文明的建设贡献力量。
2结语
我国国土面积辽阔,人口众多,在冬季许多地区都要进行供暖,传统的化石燃料供暖的方式,一方面会对生态环境造成严重的影响,另一方面也造成我国对化石燃料的过分依赖,这对于我国能源安全是非常不利的。地热能是一种清洁无污染的新型能源,同时我国这项能源的储量非常丰富,如何高效地使用地热能已经成为国家发展的战略,地热能的使用将会改变我国能源结构,推动我国绿色发展、循环发展的理念。虽然地热能在目前实际利用过程中存在着许多问题,但相信地热能在未来将会有非常广阔的发展前景。
参考文献
[1]宋先知、许富强、宋国锋. 废弃井地热能开发技术现状与发展建议[J]. 石油钻探技术, 2020, v.48;No.234(06):5-11.
[2]程国胜. 天津东丽区浅层地热能开发选址适宜性评价方法研究[D]. 防灾科技学院, 2020.
[3]王成福, 赵玉, 过广华,等. 我国地热能产业竞争力提升对策研究[J]. 煤炭转化, 2020, 043(003):88-96.