地熱能系儲存于地球內(nèi)部的熱量，一方面來源于地球深處的高溫融溶體；另一方面源于放射性元素（U、TU、40K）的衰變。按其屬性地熱能可分為4種類型：
（1）水熱型，即地球淺處（地下100-4500m）所見到的熱水或水熱蒸汽；
（2）地壓地熱能，即在某些大型沉積（或含油氣）盆地深處（3-6km）存在著高溫高壓流體，其中含有大量甲烷氣體；
（3）干熱巖地熱能，乃由于特殊地質(zhì)條件造成高溫但少水甚至無水的干熱巖體，需用人工注水的辦法才能將其熱能取出；
（4）巖漿熱能，即儲存在高溫（700-1200℃）熔融巖漿體中的巨大熱能，但如何開發(fā)利用目前仍處于探索階段。在上述類地熱能中，只有第1類水熱型地熱資源已達到商業(yè)開發(fā)利用階段。

國內(nèi)外現(xiàn)狀及前景
 
    國際上一般將地熱資源評估分為3類：第1類稱作“（可及）資源基數(shù)（Accessible resource base）”，指標地表以下5km之內(nèi)積存的總熱量，這部分熱量理論上是可采用的；第2類稱為“資源（Resourcs）”，指上述“資源基數(shù)”中在40~50a內(nèi)可望有經(jīng)濟價者；第3類謂之“可采資源（Reserves）”，指“資源基數(shù)”中在10~20a內(nèi)即可具有經(jīng)濟價值者。據(jù)Palmerini（1993年）估算，全球地熱能“資源基數(shù)”為140×1000000 EJ/a。雖然后者只占前者的很小一部分，但其量仍十分可觀，已超過全球一次性能源的年消耗量（約400EJ/a）。全世界地熱資源潛力（“資源基數(shù)”）地區(qū)分布。
    我國高溫地熱資源主要分布在滇、藏、川西一帶（喜馬拉雅地熱帶或滇藏地熱帶）及臺灣。據(jù)中國能源研究會地熱專業(yè)委員會1999年最新資源，在喜馬拉雅地熱帶有高溫地熱系統(tǒng)255處，總發(fā)電潛力為5800MW/30a。廖志杰、趙平等人（1999年）給出西藏地區(qū)高溫地熱資源的發(fā)電潛力為1930.11 MW/30a，滇、藏、川西地區(qū)合計為2781.25MW/30a中國科學院地質(zhì)研究所沈顯杰、陳墨香（1994年）曾對西藏自治區(qū)的高溫地熱資源作過評價，認為喜馬拉雅地帶西藏部分的發(fā)電潛力約為數(shù)十萬近百萬MW/30a，而羊八井地熱田具有19~23MW/30a的發(fā)電潛力。喜馬拉雅地熱帶滇西滕沖火山區(qū)5個高溫熱田的資源發(fā)電潛力據(jù)北京大學地質(zhì)系過幗穎等人（1989年）的估算，約為4.5萬kW/30a。不難看出，上述數(shù)字在量級上相關(guān)甚遠。究其原因，一是所有評價方法不同；二是與熱有關(guān)的計算參數(shù)選取有差別。當然一個地區(qū)隨著勘探程度和新資料的增加，資源評價亦會發(fā)生變化。如羊八井熱田北部新鉆的ZK4002孔，在孔深2006m處測得329.8℃的高溫；另一孔ZK4001孔深部地熱流體的初始平均溫度為250℃，趙平等人(1999年)估算核井的單井發(fā)電潛力可達12.5MW/30a�？梢�，一個地區(qū)隨著勘探程度的增加，資源量的計算值也會發(fā)生變化。

發(fā)展背景

    從世界范圍看，利用溫泉洗浴已有數(shù)千年歷史，但只是在20世紀地熱能才大規(guī)模用來發(fā)電、供暖和進行工農(nóng)業(yè)利用。1904年在意大利拉得瑞多首次利用地熱蒸汽發(fā)電成功，而較具規(guī)模的地熱城市供暖則始于20世紀30年代（冰島）。地熱利用的步伐在70年代初開始加快。據(jù)統(tǒng)計，1975~1995的20a間，全球范圍內(nèi)地熱發(fā)電每年大約以9%的速率增長，而地熱直接利用的增長率略低，約為6%。至1997年底，全世界地熱發(fā)電總裝機容量已近8021MW，而地熱直接利用的總量為10 438MW。
    我國地熱能的開發(fā)利用始于70年代初，當時一方面由于世界性石油（能源危機的出現(xiàn)促使人們?nèi)ふ铱商娲男履茉�；另一方面我國著名地質(zhì)學家李四光教授提出要大力開發(fā)地熱，將地球這個“龐大熱庫”中蘊藏著的能量充分利用起來。1970年他在天津親自主持召開地礦系統(tǒng)動員開發(fā)利用地熱資源大會，由此在我國掀起一個地熱普查、勘探和開發(fā)利用的熱潮。由于缺乏經(jīng)驗，許多不具備高溫地熱資源的的省區(qū)也都熱衷于地熱發(fā)電，于是在廣東豐順、湖南灰湯、江西宜春、遼寧熊岳及河北懷來等地先后利用67~92℃的地下熱水建立一批裝機容量僅為50~300kW的所謂“試驗性”地熱電站。由于效率太低，不久紛紛下馬，只有始建于1970年10月的我國第1座試驗性地熱電站（廣東豐順）及湖南灰湯電站目前仍在運行。與此相反，西藏自治區(qū)由于化石能源短缺，而高溫地熱資源卻相當豐富，因此從70年代初即開展了距拉薩公僅90km的羊八井地熱田的勘探開發(fā)工作，并于1977年9月建成1號試驗機組（1MW），正式投產(chǎn)發(fā)電。后幾經(jīng)擴建，日前羊八井地熱電站總裝機容量為25.18MW，夏冬2季的發(fā)電量分別占拉薩電網(wǎng)的40%和60%�？梢钥闯觯虬司責犭娬狙b機容量雖小，但在拉薩地區(qū)的電力供應(yīng)上卻起著很大作用。
    中低溫地熱資源的開發(fā)利用始于北京、天津，主要用于城市供暖、工農(nóng)業(yè)用熱及洗浴、旅游療養(yǎng)等。同時，華北廣大農(nóng)村及中小城鎮(zhèn)都建立起一批地熱溫室，培植越冬蔬菜，其中京郊小湯山地區(qū)的地熱溫室專種從國外引進的“洋菜”，供使館及各大賓館使用，效益很好。1992年尼克松訪華歸國前在長城飯店舉行的答謝宴會上，用的就是小湯山地熱溫室里的“洋菜”，這在當時并不多見。我國東南沿海諸省如福建、廣東等則利用地熱水進行水產(chǎn)養(yǎng)殖，鰻魚出口日本，甲魚供國內(nèi)市場，取得了很好的經(jīng)濟效益。北方如河北滄洲等地也有用地熱水（摻含海水）冬季養(yǎng)殖對蝦等。地熱直接利用的其它方面有印染、烘干、水稻育秧等，但規(guī)模較小。
 
在能源系數(shù)中的地位

    作為新能源大家族中的一員，地熱能與太陽能、風能、生物質(zhì)能一樣，除個別國家外，目前在整個能源結(jié)構(gòu)中的地位微乎其微。但新能源作為一種正在大力探索中的能源，若將太陽能、風能、潮汐能與地熱能加以比較，則不難看出，地熱目前仍是新能源大家族中最為現(xiàn)實的能源。
    從長遠看，地熱能的開發(fā)利用無疑會有很好的社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益。目前，許多地熱資源豐富且開發(fā)利用好的國家，如美國、日本、意大利、冰島、新西蘭及印尼、菲律賓等，其地熱在整個國民經(jīng)濟中已起到一定作用。例如冰島，其首都雷克雅未克及其它幾個聲調(diào)供暖全部地熱，僅此一項每年可節(jié)省1.3億美元 (與燃油供暖相比)。又如1998年地熱在菲律賓電力供應(yīng)中已占19%，且還在繼續(xù)增長，其效益顯著。我國地熱發(fā)電裝機容量雖小，但羊八井地熱電站年發(fā)電量超過1億kW•h，在解決拉薩供電方面起著很大作用，基本上解決了工、農(nóng)、牧業(yè)和人民生活日益增長的用電要求；另一方面，地熱能的開發(fā)利用在消滅無電縣方面也能起到舉足輕重的作用。據(jù)統(tǒng)計，西藏目前仍有無電縣22個，其中大部分地區(qū)有高溫地熱資源，若能在這些無電縣當中發(fā)展小功率的模塊地熱電站，無疑是一條切實可行的路子。在中低溫地熱資源綜合利用方面，如前面典型案例2所述，天津蝶泉小區(qū)的地熱開發(fā)利用也取得了很好的經(jīng)濟、社會效益。

地熱能的技術(shù)應(yīng)用

    人類很早以前就開始利用地熱能，例如利用溫泉沐浴、醫(yī)療，利用地下熱水取暖、建造農(nóng)作物溫室、水產(chǎn)養(yǎng)殖及烘干谷物等。但真正認識地熱資源并進行較大規(guī)模的開發(fā)利用卻是始于20世紀中葉。地熱能的利用可分為地熱發(fā)電和直接利用兩大類，而對于不同溫度的地熱流體可能利用的范圍如下：
·2O0～400℃直接發(fā)電及綜合利用；
·150～200℃雙循環(huán)發(fā)電，制冷，工業(yè)干燥，工業(yè)熱加工；
·10O～15O℃雙循環(huán)發(fā)電，供暖，制冷，工業(yè)干燥，脫水加工，回收鹽類，罐頭食品；
·50～100℃供暖，溫室，家庭用熱水，工業(yè)干燥；
·20～50℃沐浴，水產(chǎn)養(yǎng)殖，飼養(yǎng)牲畜，土壤加溫，脫水加工；
    目前地熱能的直接利用發(fā)展十分迅速，已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)加工、民用采暖和空調(diào)、洗浴、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)溫室、農(nóng)田灌溉、土壤加溫、水產(chǎn)養(yǎng)殖、畜禽飼養(yǎng)等各個方面，收到了良好的經(jīng)濟技術(shù)效益，節(jié)約了能源。地熱能的直接利用，技術(shù)要求較低，所需設(shè)備也較為簡易。在直接利用地熱的系統(tǒng)中，盡管有時因地熱流中的鹽和泥沙的含量很低而可以對地熱加以直接利用，但通常都是用泵將地熱流抽上來，通過熱交換器變成熱氣和熱液后再使用。這些系統(tǒng)都是最簡單的，使用的是常規(guī)的現(xiàn)成部件。 地熱能直接利用中所用的熱源溫度大部分都在40℃以上。如果利用熱泵技術(shù)，溫度為20℃或低于20℃的熱液源也可以被當作一種熱源來使用（例如美國、加拿大、法國、瑞典及其他國家的做法）。熱泵的工作原理與家用電冰箱相同，只不過電冰箱實際上是單向輸熱泵，而地熱熱泵則可雙向輸熱。冬季，它從地球提取熱量，然后提供給住宅或大樓（供熱模式）；夏季，它從住宅或大樓提取熱量，然后又提供給地球蓄存起來（空調(diào)模式）。不管是哪一種循環(huán)，水都是加熱并蓄存起來，發(fā)揮了一個獨立熱水加熱器的全部的或部分的功能。由于電流只能用來傳熱，不能用來產(chǎn)生熱，因此地熱泵將可以提供比自身消耗的能量高3～4倍的能量。它可以在很寬的地球溫度范圍內(nèi)使用。在美國，地熱泵系統(tǒng)每年以20%的增長速度發(fā)展，而且未來還將以兩位數(shù)的良好增長勢頭繼續(xù)發(fā)展。據(jù)美國能源信息管理局預測，到2030年地熱泵將為供暖、散熱和水加熱提供高達68Mt油當量的能量。
    對于地熱發(fā)電來說，如果地熱資源的溫度足夠高，利用它的好方式就是發(fā)電。發(fā)出的電既可供給公共電網(wǎng)，也可為當?shù)氐墓I(yè)加工提供動力。正常情況下，它被用于基本負荷發(fā)電，只在特殊情況下，才用于峰值負荷發(fā)電。其理由，一是對峰值負荷的控制比較困難，再就是容器的結(jié)垢和腐蝕問題，一旦容器和渦輪機內(nèi)的液體不滿和讓空氣進入，就會出現(xiàn)結(jié)垢和腐蝕問題�？梢姡責崮芾迷谝韵滤姆矫嫫鹬匾饔茫�

1．地熱發(fā)電
    地熱發(fā)電是地熱利用的最重要方式。高溫地熱流體應(yīng)首先應(yīng)用于發(fā)電。地熱發(fā)電和火力發(fā)電的原理是一樣的，都是利用蒸汽的熱能在汽輪機中轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，然后帶動發(fā)電機發(fā)電。所不同的是，地熱發(fā)電不象火力發(fā)電那樣要備有龐大的鍋爐，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地熱能。地熱發(fā)電的過程，就是把地下熱能首先轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，然后再把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。要利用地下熱能，首先需要有“載熱體”把地下的熱能帶到地面上來。目前能夠被地熱電站利用的載熱體，主要是地下的天然蒸汽和熱水。按照載熱體類型、溫度、壓力和其它特性的不同，可把地熱發(fā)電的方式劃分為蒸汽型地熱發(fā)電和熱水型地熱發(fā)電兩大類。

（1）蒸汽型地熱發(fā)電
    蒸汽型地熱發(fā)電是把蒸汽田中的干蒸汽直接引人汽輪發(fā)電機組發(fā)電，但在引人發(fā)電機組前應(yīng)把蒸汽中所含的巖屑和水滴分離出去。這種發(fā)電方式最為簡單，但干蒸汽地熱資源十分有限，且多存于較深的地層，開采技術(shù)難度大，故發(fā)展受到限制。主要有背壓式和凝汽式兩種發(fā)電系統(tǒng)。

（2）熱水型地熱發(fā)電
    熱水型地熱發(fā)電是地熱發(fā)電的主要方式。目前熱水型地熱電站有兩種循環(huán)系統(tǒng)：
    ·閃蒸系統(tǒng)。當高壓熱水從熱水井中抽至地面，于壓力降低部分熱水會沸騰并“閃蒸”成蒸汽，蒸汽送至汽輪機做功；而分離后的熱水可繼續(xù)利用后排出，當然最好是再回注人地層。
    ·雙循環(huán)系統(tǒng)。地熱水首先流經(jīng)熱交換器，將地熱能傳給另一種低沸點的工作流體，使之沸騰而產(chǎn)生蒸汽。蒸汽進人汽輪機做功后進人凝汽器，再通過熱交換器而完成發(fā)電循環(huán)。地熱水則從熱交換器回注人地層。這種系統(tǒng)特別適合于含鹽量大、腐蝕性強和不凝結(jié)氣體含量高的地熱資源。發(fā)展雙循環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是開發(fā)高效的熱交換器。

2．地熱供暖
    將地熱能直接用于采暖、供熱和供熱水是僅次于地熱發(fā)電的地熱利用方式。因為這種利用方式簡單、經(jīng)濟性好，倍受各國重視，特別是位于高寒地區(qū)的西方國家，其中冰島開發(fā)利用得最好。該國早在1928年就在首都雷克雅未克建成了世界上第一個地熱供熱系統(tǒng)，現(xiàn)今這一供熱系統(tǒng)已發(fā)展得非常完善，每小時可從地下抽取7740t80℃的熱水，供全市11萬居民使用。由于沒有高聳的煙囪，冰島首都已被譽為“世界上最清潔無煙的城市”。此外利用地熱給工廠供熱，如用作干燥谷物和食品的熱源，用作硅藻土生產(chǎn)、木材、造紙、制革、紡織、釀酒、制糖等生產(chǎn)過程的熱源也是大有前途的。目前世界上最大兩家地熱應(yīng)用工廠就是冰島的硅藻土廠和新西蘭的紙槳加工廠。我國利用地熱供暖和供熱水發(fā)展也非常迅速，在京津地區(qū)已成為地熱利用中最普遍的方式。

3．地熱務(wù)農(nóng)
    地熱在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用范圍十分廣闊。如利用溫度適宜的地熱水灌溉農(nóng)田，可使農(nóng)作物早熟增產(chǎn)；利用地熱水養(yǎng)魚，在28℃水溫下可加速魚的育肥，提高魚的出產(chǎn)率；利用地熱建造溫室，育秧、種菜和養(yǎng)花；利用地熱給沼氣池加溫，提高沼氣的產(chǎn)量 等。將地熱能直接用于農(nóng)業(yè)在我國日益廣泛，北京、天津、西藏和云南等地都建有面積大小不等的地熱溫室。各地還利用地熱大力發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，如培養(yǎng)菌種、養(yǎng)殖非洲鯽魚、鰻魚、羅非魚、羅氏沼蝦等。

4．地熱行醫(yī)
    地熱在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用有誘人的前景，目前熱礦水就被視為一種寶貴的資源，世界各國都很珍惜。由于地熱水從很深的地下提取到地面，除溫度較高外，常含有一些特殊的化學元素，從而使它具有一定的醫(yī)療效果。如合碳酸的礦泉水供飲用，可調(diào)節(jié)胃酸、平衡人體酸堿度；含鐵礦泉水飲用后，可治療缺鐵貧血癥；氫泉、硫水氫泉洗浴可治療神經(jīng)衰弱和關(guān)節(jié)炎、皮膚病等。由于溫泉的醫(yī)療作用及伴隨溫泉出現(xiàn)的特殊的地質(zhì)、地貌條件，使溫泉常常成為旅游勝地，吸弓怕批療養(yǎng)者和旅游者。在日本就有1500多個溫泉療養(yǎng)院，每年吸引1億人到這些療養(yǎng)院休養(yǎng)。我國利用地熱治療疾病歷史悠久，含有各種礦物元素的溫泉眾多，因此充分發(fā)揮地熱的行醫(yī)作用，發(fā)展溫泉療養(yǎng)行業(yè)是大有可為的。
    未來隨著與地熱利用相關(guān)的高新技術(shù)的發(fā)展，將使人們能更精確地查明更多的地熱資源；鉆更深的鉆井將地熱從地層深處取出，因此地熱利用也必將進人一個飛速發(fā)展的階段。
    更多知識，請訪問http://www.stcsm.gov.cn/learning/lesson/xinxi/index.asp。