地热新能源的问题(地热能利用技术分析)

地热能利用技术分析

　地热能是指蕴藏在地壳中能够为人类经济地开发利用的热资源。地热能可分为浅层地温能、常规地热能和干热岩地热能。那么，下面是我为大家整理的地热能利用技术分析，欢迎大家阅读浏览。

　一、地热能的概念和优点

　第一，地热能的基本概念

　地热能是指蕴藏在地壳中能够为人类经济地开发利用的热资源。地热能可分为浅层地温能、常规地热能和干热岩地热能。200米以浅的称为浅层地温能，200米至3000米的称为常规地热能，3000米至10000米的称为干热岩地热能。常规地热能的高温部分和干热岩资源供地热发电利用，常规地热能的低温部分和浅层地温能用作供暖和其他热利用。

　第二，地热能的主要优点与其他可再生能源比较

　地热能利用的优点是其利用系数最大。中国科学院院士汪集旸指出，地热发电利用系数是0.73，平均一年工作6400小时以上，生物质、水力、潮汐、风力发电和太阳能发电的利用系数分别是0.52、0.42、0.23、0.21和0.14，在同样装机容量下，地热能发电年发电量是风力发电的3.5倍，是太阳能发电的5倍。

　二、我国地热能分布及重庆地热资源状况

　第一，我国地热能分布

　我国是以中低温为主的地热资源大国，全国地热资源潜力接近全球的8%。据国土资源部初步评价，我国浅层地热能资源量相当于95亿吨标准煤，年可利用量约3.5亿吨标准煤;常规地热能资源量相当于8530亿吨标准煤，年可利用量约6.4亿吨标准煤;干热岩地热能理论资源量相当于860万亿吨标准煤，约为2013年全国能源消费总量的20多万倍。高温(>150℃)对流型地热资源，主要分布在西藏、腾冲现代火山区及台湾地区;中温(90～150℃)、低温(<90℃)对流型地热资源，主要分布在沿海一带如广东、福建、海南等省区;中低温传导型地热资源，分布在华北、松辽、四川、鄂尔多斯等地的大中型沉积盆地之中。

　第二，重庆市地热资源

　根据《重庆市地热资源总体规划报告》，全重庆市地热资源总量为3.3?1017千焦，可采水量约为4.64亿立方米/年(约127万立方米/天)。

　重庆市浅层地温能资源150米以浅的可利用资源量约为1.26亿千瓦，100米以浅的可利用资源量约为0.77亿千瓦;涪陵区、黔江区、万州区、一小时经济圈150米以浅的可利用资源量分别约为7.33万千瓦、221万千瓦、881万千瓦、7220万千瓦;涪陵区、黔江区、万州区、一小时经济圈100米以浅的可利用资源量分别约为472万千瓦、142万千瓦、567万千瓦、4640万千瓦。

　重庆市钻孔深度取150米则地埋管地源热泵能满足制冷面积约为12.6亿平方米建筑的空调冷负荷,钻孔深度取100米则地埋管地源热菜能满足制冷面积约为7.7亿平方米建筑的空调冷负荷。涪陵区、黔江区、万州区、一小时经济圈150米以浅的可利用资源量分别能满足制冷面积约为7340万平方米、2210万平方米、8810万平方米、7.22亿平方米建筑的空调冷负荷;涪陵区、黔江区、万州区、一小时经济圈100米以浅的可利用资源量分别能满足制冷面积约为4710万平方米、1420万平方米、5670平方米、4.64亿平方米建筑的`空调冷负荷。

　三、地热能利用途径

　地热能利用分为地热发电和地热直接利用两种途径。

　第一，地热发电

　地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源，把热能在汽轮机中转变为机械能，带动发电机发电的发电技术，适用于高温地热资源的开发利用，可分为蒸汽型和热水型地热发电两大类。

　其一，蒸汽型地热发电

　蒸汽型地热发电主要应用在温度高于150摄氏度的干热岩资源地热田，把蒸汽田中的干蒸汽直接引入汽轮发电机组发电，发电方式简单。干蒸汽地热资源较少，且多存于较深的地层，开采难度大，发展受到限制。

　其二，热水型地热发电

　热水型地热发电主要利用高温热水，温度范围为150摄氏度-100摄氏度，主要有闪蒸地热发电和中间介质法地热发电两种方式。闪蒸地热发电是将高温高压热水抽至地面，部分热水会沸腾并?闪蒸?成蒸汽，蒸汽送至汽轮机做功;中间介质法地热发电就是通过热交换器利用热水来加热某种低沸点的工质，使之变为蒸汽，推动气轮机做功发电，该种发电方式能有效利用中低温地热资源，适合温度为低于100摄氏度的地热资源发电。

　重庆市地热资源主要以热水型中低温为地热资源主，地下数百米至三千余米的地热水温基本在25至62摄氏度，重庆市推广地热发电还有待相关技术的进一步成熟和投资成本的下降。

　第二，地热能直接利用

　主要是用于工业加工、建筑采暖制冷、农业温室、农田灌溉、洗浴医疗、旅游等领域。

　其一，建筑物采暖制冷。主要是利用地源热泵技术，将土壤、地表或者地下水体中的热量进行转换，供建筑物采暖制冷。如重庆大剧院采用江水源热泵机组，以嘉陵江水作为热源和冷源，实现全年替代常规能源量1502吨标煤，年减排二氧化碳3710吨、二氧化硫30吨、粉尘15吨，年节约运行费用152万元，具有较好的节能效益。

　其二，地热能农用技术。主要集中在地热温室种植和水产养殖方面，地热灌溉、地热孵化禽类、地热烘干蔬菜、地热加温沼气池等也在发展之中。

　其三，地热能医疗利用技术。地热流体温度较高、含有特殊的化学与其他成分、生物活性离子及放射性物质，对人体器官功能具有医疗、调节作用，可利用地热进行水疗、气疗和泥疗。

　其四，地热用于旅游娱乐。温泉与旅游相结合，是我国地热利用发展较快的领域。

　四、重庆市地热资源利用状况及问题

　第一，利用现状

　重庆市地热利用以温泉旅游、地源热泵利用为主。2015年，全市已运营温泉旅游项目33个，预计温泉游客接待量将达2500万人次，地热水开采利用相当节约标准煤8万吨左右，减排二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和悬浮质粉尘分别为23万吨、1600吨、570吨和770吨，节省燃料成本近4000万元，节省治理费用1700万元。

　2011年至2015年全市建筑中热泵系统应用面积达到380万平方米，其中水源热泵系统应用面积达到300万平方米，地源热泵系统应用面积达到80万平方米。

　第二，存在的问题

　其一，投资成本较高。重庆地区地下岩石多，且成片，钻井费用高，目前地热利用工程的投资较大。

　其二，老城区建设密度大，地下管网分布复杂，对老城区的空调进行热泵技术改造，施工难度较大，技术要求高。

　其三，重庆市地热资源开发利用的基础工作有待加强。一是全市统一的地热资源信息系统需要建立;二是需要政府出台地源热泵资源开采区规划及指导意见。

　五、相关政策介绍

　第一，《关于促进地热能开发利用的指导意见(国能新能〔2013〕48号)》提出，到2015年，全国地热供暖面积达到5亿平方米，地热发电装机容量达到10万千瓦，地热能年利用量达到2000万吨标准煤，到2020年，地热能开发利用量达到5000万吨标准煤;中央财政重点支持地热能资源勘查与评估、地热能供热制冷项目、发电和综合利用示范项目;按照可再生能源电价附加政策要求，对地热发电商业化运行项目给予电价补贴政策。

　第二，《重庆市地热资源管理办法(重庆市人民政府令第256号)》规定，地热资源探矿权、采矿权及其配套开发的经营性土地使用权，应按照国家有关规定通过招标、拍卖或者挂牌方式出让;开采地热资源应当依法缴纳采矿权使用费、采矿权价款、矿产资源补偿费和资源税;地热资源实行限量开采。

　第三，《重庆市可再生能源建筑应用示范工程专项补助资金管理暂行办法(渝财建[2007]427号)》规定，对利用可再生能源热泵机组的空调，按机组额定制冷量每千瓦补贴800元;对利用可再生能源提供生活热水的高温热泵机组，按机组额定制热量每千瓦补贴900元。

新能源有哪些？各种新能源的优缺点是什么

地热是来自地球内部的一种能量资源。地球上火山喷出的熔岩温度高达1200℃～1300℃，天然温泉的温度大多在60 ℃以上，有的甚至高达100 ℃～140 ℃。这说明地球是一个庞大的热库，蕴藏着巨大的热能。这种热量渗出地表，于是就有了地热。地热能是一种清洁能源，是可再生能源。

地热来源主要是地球内部长寿命放射性元素（主要是铀238 、铀235 、钍232 和钾40等）衰变产生的热能。地热在地球上有不同的呈现形式。按照其储存形式，地热资源可分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和熔岩型5大类。

在离地球表面5000米深，15℃以上的岩石和液体的总含热量，据推算约为14.5×1025焦耳（J），约相当于4948万亿吨（t）标准煤的热量。地热资源按温度的高低划分为高中低三种类型。中国一般把高于150℃的称为高温地热，主要用于发电。低于此温度的叫中低温地热，通常直接用于采暖、工农业加温、水产养殖及医疗和洗浴等。

新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部伸出所产生的热能。包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。也可以说，新能源包括各种可再生能源和核能。相对于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源（特别是化石能源）枯竭问题具有重要意义。同时，由于很多新能源分布均匀，对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。

据世界断言，石油，煤矿等资源将加速减少。核能、太阳能即将成为主要能源。

联合国开发计划署（UNDP）把新能源分为以下三大类：大中型水电；新可再生能源，包括小水电（Small-hydro）、太阳能（Solar）、风能（Wind）、现代生物质能（Modern biomass）、地热能（Geothermal）、海洋能（Ocean）（潮汐能）；传统生物质能（Traditional biomass）。

一般地说，常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源，而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此，煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源，而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及核能、氢能等作为新能源。随着技术的进步和可持续发展观念的树立，过去一直被视作垃圾的工业与生活有机废弃物被重新认识，作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用，因此，废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。

新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源，相对于常规能源而言，在不同的历史时期和科技水平情况下，新能源有不同的内容。当今社会，新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。

按类别可分为：太阳能 风力发电 生物质能 生物柴油 燃料乙醇 新能源汽车 燃料电池 氢能 垃圾发电 建筑节能 地热能 二甲醚 可燃冰等。

太阳能

太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式

广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。

利用太阳能的方法主要有：太阳电能池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能；太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电等。

太阳能可分为3种：

1.太阳能光伏 光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋照明，并为电网供电。 光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电力。近年，天台及建筑物表面均会使用光伏板组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。

2.太阳热能 现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。

3.太阳光合能：植物利用太阳光进行光合作用，合成有机物。因此，可以人为模拟植物光合作用，大量合成人类需要的有机物，提高太阳能利用效率。

核能

核能是通过转化其质量从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc^2;，其中E=能量，m=质量，c=光速常量。核能的释放主要有三种形式：

A.核裂变能

所谓核裂变能是通过一些重原子核（如铀-235、铀-238、钚-239等）的裂变释放出的能量

B.核聚变能

由两个或两个以上氢原子核（如氢的同位素—氘和氚）结合成一个较重的原子核，同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应，其释放出的能量称为核聚变能。

C.核衰变

核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式，因其能量释放缓慢而难以加以利用

核能的利用存在的主要问题：

（1）资源利用率低

（2）反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素，其最终处理技术尚未完全解决

（3）反应堆的安全问题尚需不断监控及改进

（4）核不扩散要求的约束，即核电站反应堆中生成的钚-239受控制

（5）核电建设投资费用仍然比常规能源发电高，投资风险较大

海洋能

海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点，是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源。

波浪发电，据科学家推算，地球上波浪蕴藏的电能高达90万亿度。目前，海上导航浮标和灯塔已经用上了波浪发电机发出的电来照明。大型波浪发电机组也已问世。我国在也对波浪发电进行研究和试验，并制成了供航标灯使用的发电装置。将来的世界，每一个海洋里都会有属于我们中国的波能发电厂。波能将会为我国的电业作出很大贡献。

潮汐发电，据世界动力会议估计，到2020年，全世界潮汐发电量将达到1000-3000亿千瓦。世界上最大的潮汐发电站是法国北部英吉利海峡上的朗斯河口电站，发电能力24万千瓦，已经工作了30多年。中国在浙江省建造了江厦潮汐电站，总容量达到3000千瓦。

风能

风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏量大，是水能的10倍，分布广泛，永不枯竭，对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。

风力发电，是当代人利用风能最常见的形式，自19世纪末，丹麦研制成风力发电机以来，人们认识到石油等能源会枯竭，才重视风能的发展，利用风来做其它的事情。

1977年，联邦德国在著名的风谷--石勒苏益格-荷尔斯泰因州的布隆坡特尔建造了一个世界上最大的发电风车。该风车高150米，每个浆叶长40米，重18吨，用玻璃钢制成。到1994年，全世界的风力发电机装机容量已达到300万千瓦左右，每年发电约50亿千瓦时。

生物质能

生物质能来源于生物质，也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式，它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍，但目前的利用率不到3%。

生物质能利用现状

2006年底全国已经建设农村户用沼气池1870万口，生活污水净化沼气池14万处，畜禽养殖场和工业废水沼气工程2,000多处，年产沼气约90亿立方米，为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。

中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉，以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。2006年用于木材和农副产品烘干的有800多台，村镇级秸秆气化集中供气系统近600处，年生产生物质燃气2,000万立方米。

地热能

地球内部热源可来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。放射性热能是地球主要热源。我国地热资源丰富，分布广泛，已有5500处地热点，地热田45个，地热资源总量约320万兆瓦。

氢能

在众多新能源中，氢能以其重量轻、无污染、热值高、应用面广等独特优点脱颖而出，将成为21世纪最理想的新能源。氢能可应用于航天航空、汽车的燃料,等高热行业。