浅层地热能

地表下约100米的区域最适于提供和蓄集地热能最。地表下10-20米区域内的土壤温度一年四季几乎保持稳定（见图1）。基于地热梯度（平均3℃／100米）．土壤温度随深度增加而升高。浅层地热能开发利用的丰要方法如下：（1）地源热泵（也称为地热泵）；（2）地热蓄能（UTES）。本文对浅层地热资源的开发利用、合理应用以及一些成功的地源热泵利用实例进行了回顾。     

中国地热资源现状及发展趋势

中国地热资源禀赋良好,分布广泛且具有明显的规律性和地带性。本文系统总结了国内取得的地热资源勘查开发成果:浅层地热能资源在全国范围内普遍分布,我国336个地级以上城市规划区范围内浅层地热能资源年可开采量折合标准煤7亿吨;水热型地热资源年可开采量折合标准煤19亿吨;干热岩远景资源量折合标准煤856万亿吨。阐明了有代表性的水热型地热资源成因机制和干热岩资源成藏模式。地热开发利用技术发展迅速,浅层地热能和水热型地热资源利用量逐年攀升,但在地热资源成藏模式研究、勘查开发及管理利用等方面仍有亟须突破的技术瓶颈和需要改进的环节。文章分析了存在问题并提出了我国地热发展战略路线,下一步应加强热源机理与控热构造研究,推进地热探测技术和开发利用示范,开展重点地区浅层地热能、水热型地热资源勘查评价,完善干热岩勘查开发技术体系,推动地热产业健康有序发展。     

地热开发利用过程中的环境效应及环境保护

地热能的利用和直接利用与其它能源相比有着经济与环境上的优势。随着地热的开发利用,人们愈来愈注意其对环境的影响。地热开发造成的主要环境影响是地面干扰,地面沉降,噪声,热污染和化学物质的排放。但是这些影响可以通过在地热开发过程中仔细的研究和设计来减到最小。地势回灌技术在很大程度上减小甚至消除了地热能的环境影响,这项技术在当今的地热研究和开发过程中成为越来越主要的技术和任务。     

碳中和目标驱动下地热资源开采利用技术进展

碳中和、碳达峰需要能源供给领域的重大系统变革,地热能作为一种清洁低碳、稳定连续的非碳基能源,可为实现这一目标提供重要保障.本文简要介绍了中国地热资源赋存条件,就直接利用和地热发电分别综述了浅层-中深层地温能和水热型地热资源的开发利用技术和发展;重点介绍了地热制冷、重力热管、地热-太阳能联合发电等广受关注的新技术、新方向;展望了发展前景和研究开发方向,为相关的工程技术和研究人员提供参考.     

天津滨海新区浅层地热资源评价及开发利用对策分析

文章从天津滨海新区城市发展对浅层地温能资源需求出发,在分析本区浅层地热能赋存概况的基础上,针对该区浅层地热能利用方式（地下水源热泵、地埋管地源热泵）计算了适宜区与较适宜区的浅层地热储量和换热功率,以及带来的经济和社会价值;提出适宜滨海新区的浅层地温能开发利用方向及对策.     

“双碳”目标下煤田区地热资源开发利用与储能技术

开发煤田地热不仅可以改善煤田开采的温度环境,还可以通过地热能的清洁利用变“害”为“利”,尤其是在目前“双碳”目标下利用煤田采空区储能大有前景。评估获得我国主要赋煤区地热资源热储量为1.12×1019 kJ,折合标煤3 795.39亿t,可采热储量1.71×1018 kJ,折合标煤569.31亿t。其中,华北赋煤区的可采热储量约占74.7%,特别西区(晋陕蒙宁分区)拥有神东、晋北、晋东、晋中、陕北、黄陇(华亭)、宁东7大煤炭基地,资源最为丰富,占近48.7%。进一步指出“煤-热共采”是煤田区地热开发利用的主要形式,包括充填埋管取热、采空区矿井水取热和深部煤矿含水层取热等。此外,提出将采空区以及排水后腾出来的空间作为“储层”加以利用是下一步的工作方向,并对回填(相变)材料储热、废弃煤田抽水蓄能和废弃煤田压缩空气蓄能做了详细评述。最后,对煤田热害防治技术进行了简要评述。总之,煤田规模化储能与热害防治和地热利用将成为煤田地热研究和开发利用的主要方向,是实现煤矿绿色转型和国家“双碳”目标的重要抓手。     

一种地热能可再生资源量的新算法——以北京为例

北京地热资源勘查始于20世纪50年代中期。70年代初期,针对以往对地热资源的可再生性认识不足,不能真实反映地热资源中蕴含的可循环利用的热量,造成计算值偏小的情况。本文介绍了一种地热可再生资源量的新算法,计算每个热田的可再生资源量,从而重新估算北京市地热能的资源潜力。通过计算,采用对井抽灌方式且地热水100%回灌条件下抽灌井间距为300m时,10个地热田范围内地热能可提供的供暖面积为3.01亿m2;采用地热梯级利用(和热回收)结合其他辅助清洁能源调峰方式对建筑物进行供暖,全市热田面积内可供暖面积为8.60亿m2。对比传统地热可采资源量与本次研究采用的新算法,采用对井系统供暖可大大提高布井密度,使可供暖面积提高73倍。通过对地热能可再生资源量进行计算,对于推进全国范围内的地热发展,具有良好的推动作用。     

浅析中国地热发展道路

地热能作为可再生新型能源,其勘查开发利用具有高风险高投资的特点,因此,地热产业的发展需要国家政策的支持。本文在介绍了我国地热产业现状和政策的基础上,提出完善我国地热能产业开发利用政策的建议,以推动地热产业的良好发展,促进我国节能减排目标的顺利实现。     

引入盾构技术开发利用深层地热能

探索分析引入盾构技术直接开发利用基础地热能的可行性。地热梯度及地热资源的分布特点揭示,只要有足够的深度就能获得足够的地温。传统的地热勘查和地热开发技术受到多种因素制约,使地热资源的开发利用受到了极大的限制,引入盾构技术开发利用深部基础地热资源,将是一种颠覆性和革命性的地热开发技术。本文通过分析地热资源的分布特征,结合盾构技术的特点,探索一种广泛利用基础地热能的技术、方法和可能性。     

地球内热的能源化探索——“深部热能探测与开发利用”专辑特邀主编寄语

地球深部蕴藏着规模巨大的热能,既是推动整个地球形成、发展和演化的原动力,也是人类生存和发展所需要物质和能量的主要源泉。走向地球深部需要克服热能的“阻力”,而美好生活需要热能提供“火力”。近年来,在绿色清洁能源和双碳战略需求下,深部地热资源领域开展了大量的科学理论和关键技术研究,在不同地热资源类型、典型地热地质条件、地热应用场景下形成了一系列阶段性成果。在《地球学报》编辑部的大力支持下,围绕当前研究热点理论、先进技术和最新进展,从“深部热能赋存机理、深部热能探测与评价、深部热能开发利用”三个方面,征集了22篇论文,组成“深部热能探测与开发利用”专辑,旨在推动和促进地球内热能源化和资源高效利用的进程,为地热能和双碳战略研究的专家学者提供参考。     

浅层地温能资源开发利用发展综述

能源是人类生存、经济可持续发展和社会文明进步的重要物质保证和必要推动力,是关系国家经济命脉的重要战略物资。随着全球变暖、温室效应和能源紧缺等问题的日益严重,作为清洁可再生的浅层地温能资源逐渐得到各国政府高度重视,到2010年已有43个国家开发利用这种资源。近年来我国新能源和可再生能源得到了长足的发展,可再生能源利用的技术水平有了很大提高,产业已初具规模,特别是浅层地温能的开发利用,已从20世纪90年代的起步阶段步入快速发展期,据不完全统计,目前我国浅层地温能的服务面积已近2×108m2,成为建筑节能的主力军。本文对国内外浅层地温能资源的开发利用现状进行了概括,特别是热泵技术,有助于了解和掌握浅层地温能开发利用的发展动态,对开展浅层地温能资源评价和工程建设具有重要意义。     

中国沉积盆地型地热资源特征

地热资源作为一种可再生清洁能源,对可持续发展有着重要的意义。本文通过分析中国沉积盆地型地热资源特点,对主要热储层分布进行了论述,并在此基础上对不同热储的水化学特征进行了总结,评价了我国主要沉积盆地型地热资源潜力。沉积盆地型地热资源主要为中低温地热资源,是中国水热型地热资源的主要类型,约占水热型地热资源总量的89%,具有储集空间广、厚度大,地热资源热储类型多、储量大,赋存中低温地热水,资源可利用程度高等特点。沉积盆地型地下热水水化学类型一般由补给区HCO_3-Na型、HCO_3·Cl-Na型等低矿化水,逐渐过渡为Cl·HCO_3-Na型,最终到排泄区或封闭状态下变为Cl-Na型等高矿化水。沉积盆地中热盆地热资源储存量较大,占到主要沉积盆地总储存量的54%,地热资源可开采量占到主要沉积盆地总可开采量的59%,温盆地热资源储存量占到42%,可开采量占到40%,冷盆地热资源储存量仅占到4%,可开采量占到1%。应进一步加强地热资源勘查工作;积极开展地热资源回灌,保证可持续开发利用;推进地热资源梯级综合利用;建立地热资源监测网。     

天津地热资源开发利用现状及可持续开发利用建议

天津是我国地热资源比较丰富、开发利用较早的城市之一,二十世纪九十年代以后开始大规模的将地热资源应用于供暖、洗浴、养殖等方面.目前全市地热供暖面积约1233万m2,是我国利用地热供暖规模最大的城市,并于2011年1月获得“中国温泉之都”荣誉称号.地热资源已经成为天津经济发展和改善城市环境质量不可多得的清洁能源.天津地区的主要热储层均已形成降落漏斗,明化镇组热储层在市区及新四区形成漏斗;大港区形成了本市馆陶组热储层最大的一个漏斗中心;雾迷山组热储层在市区形成了较大的降落漏斗.尽管天津地热资源丰富、开发利用程度较高,但在开发利用过程中存在很多问题,主要有水位年降幅较大,回灌率较低,新近系回灌效果不明显,还存在很多无证开采的现象.针对这些问题,建议相关部门严格控制开采量,时刻关注水位降幅情况,增大回灌力度     

大力推广浅层地热开发利用 促进生态环境与经济建设协调发展

浅层地热能的开发利用对促进能源结构调整、实现节能减排、建设低碳城市具有重要的战略意义,在杨浦区有广阔的利用前景。本文从制定规划、整合资源、创新机制、推进示范工程等方面对杨浦区浅层地热能开发利用的工作提出了具体意见和建议,对杨浦区浅层地热能开发利用具有指导作用。     

岩土体综合导热系数影响因素研究

为缓解中国能源消耗与经济发展的矛盾,高效调整国家能源结构,开发利用绿色的地热能已是大势所趋。通过室内测试法和现场热响应试验,研究了不同岩土体的导热系数特征值及其影响因素。研究结果表明: 岩土体导热系数与天然含水率和孔隙率呈负相关,与天然重度和干燥重度呈正相关; 导热系数受干燥重度和孔隙率影响程度较大,受天然含水率和天然重度影响程度较小。通过比较不同加热功率和单、双U地埋管换热器的现场热响应试验测定的各类岩土体导热系数的差异可知,大功率(6 000 W)情况下岩土体综合导热系数比小功率(4 000 W)时大10%~30%; 在相同功率条件下,同一场地内双U地埋管换热器导热系数比单U地埋管大30%左右,使用双U地埋管换热器可有效减少成孔深度及个数。通过系统分析岩土体导热系数的影响因素,为地热能的勘查评价提供数据和理论支持,旨在促进区域地热能开发利用,为构建环境友好型社会服务。     

安徽长江经济带地热资源赋存特征及潜力评价

【研究目的】安徽长江经济带地热资源储量丰富,未来开发利用前景好,对该区域进行地热资源评价可为安徽省能源结构优化及地热资源可持续开发利用提供科学依据。【研究方法】在分析研究区地质构造、地层岩性、地热流体水化学类型等地质与水文地质条件的基础上,揭示了安徽长江经济带地热资源概况及分布特征,探讨了隆起山地对流型和沉积盆地传导型地热资源的赋存特征,并对其储量及开发利用潜力进行评价。【研究结果】安徽长江经济带地热资源热储主要赋存在巢湖—和县基岩隆起区、大别山隆起区、沿江基岩隆起区、江南隆起等隆起山地及定远断陷盆地、肥东断陷盆地、霍山—九井盆地、庐枞断陷盆地、安庆断陷盆地、宣城断陷盆地等沉积盆地。前者隆起区热储类型为带状,岩性以断裂破碎带中花岗岩为主,后者断陷盆地热储类型为层状及层状兼带状,岩性以砂岩和碳酸盐岩为主。带内热储主要为偏硅酸·氟热矿水,隆起山地型地热流体水化学类型主要为SO₄、HCO₃型水,沉积盆地型地热流体水化学类型主要为HCO₃型水。通过潜力评价可知,隆起山地型地热资源潜力较小,且处于开发利用状态的地热田基本处于超采状态;沉积盆地型地热资源潜力相对较大,其中潜力大、中和小的盆地分别有4处、6处和10处。【结论】安徽长江经济带区域内地热资源潜力分布不均,地热资源需要分区规划利用,并且需要考虑高氟、高矿化度热矿水利用造成的地表水环境污染。     

全球清洁能源发展现状与趋势分析

一次能源尤其是化石能源的大规模开发利用,导致环境破坏越来越严重,对人类生活造成了极大的负面影响,因此,清洁能源的开发利用引起全球的广泛重视,美国、日本、欧盟、中国、印度等国家或地区从20世纪开始开展清洁能源的开发利用工作.本文在前人的研究基础上,首先明确了清洁能源的概念和能源种类.其次,从投资、装机容量和消费变化等方面深入分析了全球清洁能源的发展现状,采用趋势预测法预测了未来清洁能源开发利用成本,与2019年相比,2050年聚光太阳能发电成本下降超过七成,陆上风电、海上风电、地热下降超过六成,光伏发电下降接近六成,水电上升超过一成;运用生长曲线预测模型(SGompertz曲线模型)预测了未来清洁能源需求趋势,2030年全球清洁能源需求约为30.5×108 t油当量,约占全球一次能源需求的18％;2050年全球清洁能源需求57×108 t油当量,约占全球一次能源需求的30％.最后,得出了清洁能源的利用程度和碳排放量呈负相关关系、中国处于全球清洁能源发展的领先地位和清洁能源将改变全球一次能源格局等结论.     

Evaluation of shallow geothermal energy resources in the Beijing-Tianjin-Hebei Plain based on land use

To discover the characteristics, distribution and potential of shallow geothermal energy in the Beijing-Tianjin-Hebei Plain area. This paper, based on a large amount of data collection and field investigations, evaluateed the shallow-layer geothermal energy in the study area through the analytic hierarchy process and comprehensive index method. Based on suitability zoning results superimposed with 1:100 000 land use data, the study area is divided into encouraged, controlled, restricted and prospective mining areas regarding the development of shallow geothermal energy, and the economic availability of shallow geothermal energy in the encouraged and controlled areas are evaluated. The results show that the shallow geothermal energy in the Beijing-Tianjin-Hebei Plain can meet the heating and cooling demand of 6×108 m~2 of buildings, equivalent to 1.15×10~7 t of standard coal, thus reducing carbon dioxide emissions by 2.73×10~7 t and reducing sulfur dioxide emissions by 1.95×10~5 t. According to the development and utilization mode, the energy demand level and the Beijing-Tianjin-Hebei coordinated development plan, the development and utilization of geothermal resources in the plain area has two types: Urban concentrated mining areas and rural scattered mining areas. The scale and level of intensive utilization of regional geothermal resources are of great significance.