地热能是新能源吗

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地热资源是什么？

地热是指贮存在地球内部的可再生热能，一般集中分布在构造板块边缘一带，起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。

由于地热能是储存在地下的，因此不会受到任何天气状况的影响，并且地热资源同时具有其它可再生能源的所有特点，随时可以采用，不带有害物质。

关于地热的来源，有多种假说。一般认为，地热主要来源于地球外部热源和内部热源。外部热源包括太阳辐射等，内部热源包括放射性元素生热、地核热量等。根据测算，地核的温度达6000 C左右，地壳底层的温度达900~1000 C，地球表面恒温层(距地面约15米)以下约15千米范围内，地温随深度增加而增高，平均增温率约为3 C/100米。不同地区地热增温率有差异，接近平均增温率的称正常地温区，高于平均增温率的地区称地热异常区。地热异常区是研究、开发地热资源的主要对象。地壳板块边沿，深大断裂及火山分布带等，是明显的地热异常区。

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地热与其他资源的区别

地热能通过各种方式向地球表面传播热量至人们可以采集到的地壳上层，就形成了人类可以开发利用的地热资源，它是一种与地球同在、取之不尽用之不竭的热能源，而且地热能不受时间和地域限制，随时都在、到处都有。

地热资源和煤、石油、天然气及其它传统矿产资源不一样，埋藏于地下且可以吸收、传导、蕴藏地热能的水、岩石等物质皆可称之为地热资源，人们可以通过它们获取地热能，一旦它们脱离了地下地热能的供给，其体内蕴藏的热量将很快散去。就像风能蕴含于风速中、太阳能通过空气辐射一样，地热能是通过地壳内各种介质传导至地面上来的，人们能够借助于某种媒介有效地采集和利用时才能称其为资源。

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地热资源如何开采？

勘查深度可根据主要热储类型、埋藏深度、当前的开采技术经济条件和市场需要确定，对于天然出露的带状热储类型，勘查深度一般控制在1000m内；隐伏的盆地型层状热储，勘查深度一般不超过4000m。

地热勘查应实行“探采结合”的原则，地热地质勘查钻孔能成井开采利用的，应按成井技术要求实施；地热开采井的钻井地质编录、测井、完井试验与地质资料收集整理除按成井技术要求实施外，还应按地质勘查要求，取全取准各项地热地质资料。

1、井深 钻井越深，成本越高。

2、地质因素 钻井中地质构造的复杂程度 地质构造越复杂，变径越多，成本越高。

3、钻井的地理位置 这决定了钻井设备的搬运方式和动力来源，进而影响钻井成本。

4、钻机的进尺、动力大小和开孔直径 一般来说，进尺越深，要求的动力越大，成本也越高。

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地热资源为何不是新能源主力？

从理论上来说，干热岩的储量是非常丰富的，只是，现有的勘探技术，还无法钻取到地球比较深层的地方，只能针对埋藏比较浅、地形地貌比较简单的干热岩进行开采。

并且，工作人员在对干热岩进行开采之前，还需要提前确定这些岩石缝隙的走向，这样才有利于更加高效地提取热量。

如果是想要进行大规模的提取，还需要对整个干热岩资源的分布，以及岩石缝隙做一个非诚清晰、全面的了解，目的是降低能源开采的成本，提升能源的利用价值。

由自然资源部中国地质调查局、国家能源局新能源和可再生能源司等联合出版的《中国地热能发展报告（2018）》（下称《报告》）指出，中国大陆336个主要城市浅层地热能年可采资源量折合7亿吨标准煤，可实现供暖（制冷）建筑面积320亿平方米，其中黄淮海平原和长江中下游平原地区最适宜浅层地热能开发利用。

地热能产业曾被寄予厚望。作为中国首个地热开发利用专项规划，2017年发布的《地热能开发利用“十三五”规划》（下称地热“十三五”规划）预计，2016-2020年，地热能供暖可拉动投资约2200亿元，地热发电可拉动投资约400 亿元，合计约为2600亿元。

市场规模达2600亿的地热能，为何发展如此缓慢？

“因地制宜开发利用地热能。”日前公布的国家“十四五”规划，对地热能发展基调作出如上表述。

地热能是一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源，具有储量大、分布广、清洁环保、稳定可靠等特点。目前，中国地热能主要包括地热发电和地热直接利用（供暖）两大途径，与清洁供暖和“双碳”目标高度契合。

地热能产业曾被寄予厚望。作为中国首个地热开发利用专项规划，2017年发布的《地热能开发利用“十三五”规划》（下称地热“十三五”规划）预计，2016-2020年，地热能供暖可拉动投资约2200亿元，地热发电可拉动投资约400 亿元，合计约为2600亿元。

然而，现实却很骨感。

中国能源研究会地热专业委员会专家委员会主任、中国地源热泵产业联盟专家委员会主任郑克棪曾撰文称，“十三五”期间，国内地热发电新增装机容量18.08兆瓦，占到“十三五”规划的3.6%；全国在运地热发电总装机量为44.56兆瓦，占到规划装机容量的8%左右。

郑克棪认为，地热发电没有完成规划任务，主要原因是地热没有享受《可再生能源电价附加分摊管理办法》的补贴。

以西藏羊易地热电站为例，该电站2018年并网发电，2019年上网，目前上网电价为0.25元/千瓦时，没有任何补贴，电厂运行艰难。

同样是可再生能源的风能和太阳能，均享受到了相关补贴，并在近年实现了跨越式发展。

此外，根据2020年9月1日施行的《资源税法》，将地热纳入了能源矿产类别税目，税率从价计征1%-20%或者从量计征每立方1-30元。这进一步遏制了地热在可再生能源中的竞争性，也抑制了资本大规模进入的积极性。

在地热直接利用领域，中国连续多年位居世界首位，但与“十三五”规划相比，也存在一定差距。

另外，地热能的初期投资、初装费高于煤炭和天然气。中国石化上述资料显示，假设燃煤锅炉房初投资为1，地下水源热泵系统初投资约为1.25-2.8；地源热泵的初装费将近万元。

这成为制约地热能供暖（制冷）应用的重要因素之一。

（以上知识整理自网络，版权归原作者所有）

所谓 “地球充电/热宝” （earth charger），是指以地球介质为载体的“地热+”多能互补储/供能系统。该系统可将各种形式的能量储存于地下并按需求取出加以利用，是地热开发利用的一条新途径。地球是一个庞大的热库，有取之不尽、用之不竭的能量，但地热资源分布极不均匀，往往在有需求的地方没有足够的资源，而在没有需求的地方资源又很丰富，存在供需矛盾问题。另外，中国西北、东北、华北地区弃风、弃光现象十分严重，有些地区高达50%以上。据媒体报道，仅2017 年全年弃光、弃风的能量约为三峡水库全年的发电量。如何将这些废弃的能量储存起来并加以充分利用，是摆在地热界以至整个新能源和可再生能源界的大问题。

目前，国际上已经开始注意这一问题并提出“地球电池”（earth battery）的概念。但笔者认为，上述概念不够全面，因为地球不是一个只能取用、不能储存的“电池”，而是一个可反复充电、用电的“电池”。我们认为，将它取名为“地球充电/热宝”更为贴切，也更为通俗易懂。

与传统的储能技术相比，“地球充电/热宝”至少具有以下优点。第一，规模大：一般水箱储热的容量均小于10 5 m 3 ，而“地球充电/热宝”利用地下含水层储热的容量可大于10 6 m 3 。第二，应用广：“地球充电/热宝”不仅可以利用弃风、弃光剩余下来的能量，也可将城市中的废热、余热集中起来加以储存和利用。第三，跨季节：在中国诸如长三角等冬冷夏热的地区，可将夏季酷暑难熬时的多余热量存储于地下含水层中，供冬季严寒时取出来加以利用。第四，成本低：据初步估算，前述水箱储热的成本为40~100 元/kWh，若用“地球充电/热宝”储热，则成本可降至0.1~2 元/kWh，两者相比，后者比前者至少可降低成本20 倍。

结合当前中国的实际情况来看，北方地区清洁供暖是摆在全国地热工作者面前的一个大问题。无论是北京城市副中心、雄安新区，还是京津冀和张家口冬奥会地区，地球充电/热宝都大有用武之地！举例来说，雄安新区所在的雄县地区，自2004 年大规模开采深部震旦系雾迷山组大型岩溶热储的地下热水进行全县供暖以来，水位从2004 年的地下42 m急速下降至2012 年的地下81 m，8年间下降了39 m，平均每年下降近5 m。可以想象，这部分采出的地下热水空间若加以回灌补充，可储存巨大的热水体积，从而增加雄安地区的地热资源潜力。另外，张家口冬奥会所在地，经测算，单靠风力、太阳能光伏发电难以支撑冬奥会期间整个地区的高用能需求，为此，我们建议应将该地区的地热资源加以开发利用，将冬奥会真正办成一届高水平的绿色高 科技 盛会。

最后，对“地热+”概念再加以说明：我们应该将地热这一地球本土（indigenous）的未来能源（future energy）和来自太阳系的其他新能源和可再生能源（诸如太阳能、风能、生物质能、海洋能等）结合起来一并加以开发利用，真正做到“多能互补、一能多用”，才能在实际工作中发挥更大的作用。为方便叙述，我们将“地热+”的内涵概括为两句话，即：天（太阳能）地（地热能）合一、动（风能、海洋能、生物质能）静（地热能）结合。实际上，目前建筑行业大力推广的所谓“近零能耗”建筑和供暖行业中的“区域能源网（站）”等也都是“地热+”概念的延伸或应用。

作者简介： 汪集旸，江苏吴江人，地质/地球物理学家，中国科学院院士，国际欧亚科学院院士。现任中国科学院地质与地球物理研究所研究员。主要研究方向为地热和水文地质等。

一般最为常见的是火力发电站，主要的能源来自煤炭或者从石油中提炼出来的煤油柴油等，无论是煤炭还是石油，都是不可再生能源，总有一天这些能源会用完，所以我们需要开发新的能源来用作发电。

目前发展的最为迅猛的新能源发电是光伏发电，随着光伏发电技术不断地升级，各种原材料和设备成本日益下降，光伏发电形势越来越好，整个行业都有突飞猛进的势头。

水力发电和风能发电都表现不错，不过水利发电站和风力发电站并不是什么位置都可以开发，水利发电站需要大江大河等水利资源，风力发电站表现不稳定，首先不是什么地方都有风能，其次风力发电站占地面积大，而且发电并不稳定，如果风停了就无法发电了。

地热能发电站还是非常有潜力的，需要寻找更多地热田资源，找到一些高温高压的地热水资源用在发电上更加有效率，我们国家绝大多数地热水资源温度比较低，无法用作发电，主要还是青海西藏等地区拥有比较丰富的高温高压地热水资源，不过这些地区比较偏远，并入电网的成本较高，再加上目前对地热能发电的扶持力度不太大，所以发展的速度也比较缓慢。

新能源又称非常规能源.是指传统能源之外的各种能源形式.指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源.

新能源普遍具有污染少、储量大的特点.

那么问题来了，究竟怎么样才能够利用这些干热岩呢？第1个重点问题是干热岩的勘探问题，绝大多数的干热岩都在地球的深处，就人类目前的技术水平，太深的地方我们是无能为力的，所以只能找相对比较浅的干热岩加以利用。通过地质勘探可以找到几百米深处的煤炭，同样可以通过地质勘探，找到相对浅层的干热岩，这个难度更大，要求更高。几万米深处的干热岩，无论是勘探手段还是开采技术，都无法做到，一般来说，2千米到4千米之间的干热岩是可以勘探，并且通过地热钻井技术加以利用。

第2个问题，干热岩可以用来干嘛呢，这个问题相对来说非常好理解，热能可以转化为动能，再转化为电能，我们国家有很多火力发电厂，用煤炭加热水变成高温高压的水蒸气，驱动涡轮转动用于发电，干热岩温度高，可以代替煤炭的作用加热水，后面的发电过程就和火力发电站一样。干热岩发电站和火力发电站最大的不同在于地下部分，技术的门槛更高，初投资也比火力发电站高很多，难点也都在地下的部分，对于人的来说，地球的深处有太多的未知和可能。

就中国现在已发现的可利用的干热岩储量已经够我们用上几千年，实际上干热岩用上亿年也不会枯竭，当人类的 科技 发展到将地球内部的热能都用尽的时候，其实早已经进入星际文明，去开采其他星球的能源了。

新能源是相对于常规能源而言，以采用新技术和新材料而获得的，在新技术基础上系统地开发利用的能源。如太阳能、风能、海洋能、地热能等。与常规能源相比，新能源生产规模较小，使用范围较窄。常规能源和新能源的划分是相对的。

随着国际原油的价格不断上涨，运输价格逐年上升，大力发展地热发电给国家经济发展和人民生活水平提高提供了一种廉价、可靠并且环保的发电方式。据文献记载，堪察加半岛人民利用当地地热能源满足了95%工农业用电和居民生活用电、取暖。

2．环保优势

在过去的十年，人们越来越关注日益耗竭的石油资源，但是，现在人们更加关心的是使用石油资源带来的巨大环境代价。尽管已经采取了一系列措施减少石油燃料的废气排放，但是在提高使用成本的压力下，对于废气排放的处理没有被广泛应用，尤其是在发展中国家更加明显。因此，地热能源在环保方面的优势更加显著。

3．综合应用的优势

地热能源除了应用于发电，还可以广泛应用于生产、生活的许多领域。随着技术的成熟，地热能源应用于地热供暖、浴疗保健、种植、养殖等方面。在这些应用领域，广泛使用地源热泵，它是一种利用地下浅层地热能源的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地热能源的这些优势是其他资源无法比拟的。

4．可靠性、稳定性优势

人类自远古就懂得利用地热能源，比如利用天然温泉做饭和洗浴。意大利是世界上第一个利用地热发电的国家，1913年，第一座装机容量0.25MW的电站在意大利托斯卡纳建成并运行，成为商业性地热发电的开端，到1940年装机容量达到130MW。北爱尔兰、新西兰的地热电厂建于1958年，美国加利福尼亚地热电厂建于1960年，这些电厂已经商业化运作了多年，这充分证明地热能源是一种可靠、安全的新能源。

5．可持续性优势

从地质学观点来看，地热能源的产生贯穿于整个地质带。伴随着岩浆体侵入，形成的时代持续了约100万年。一个深度为4000m的酸性岩浆侵入体，如果它的体积为1000km3，初始温度为8100℃，则要使其中心温度降低到3000℃，大约需经过几十万年。可见地热的扩散是非常慢的，也就是说，地热能源一定程度上可以被认为是可再生能源。从理论上看，即使是最小的再生率，也可以保证地热能源利用数万年。