地热能源前景怎么样

1、地热发电

地热发电是地热利用的最重要方式。高温地热流体应首先应用于发电。 地热发电和火力发电的原理是一样的，都是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。

2、地热供暖

将地热能直接用于采暖、供热和供热水是仅次于地热发电的地热利用方式。因为这种利用方式简单、经济性好，备受各国重视，特别是位于高寒地区的西方国家，其中冰岛开发利用得最好。

3、地热务农

地热在农业中的应用范围十分广阔。如利用温度适宜的地热水灌溉农田，可使农作物早熟增产；利用地热水养鱼，在28℃水温下可加速鱼的育肥，提高鱼的出产率；

4、地热行医

地热在医疗领域的应用有诱人的前景，热矿水就被视为一种宝贵的资源，世界各国都很珍惜。由于地热水从很深的地下提取到地面，除温度较高外，常含有一些特殊的化学元素，从而使它具有一定的医疗效果。

扩展资料

地热能集中分布在构造板块边缘一带，该区域也是火山和地震多发区。如果热量提取的速度不超过补充的速度，那么地热能便是可再生的。地热能在世界很多地区应用相当广泛。据估计，每年从地球内部传到地面的热能相当于100PW·h。不过，地热能的分布相对来说比较分散，开发难度大。

目前世界上最大的地热电站是美国的盖瑟尔斯地热电站，其第一台地热发电机组（11MW）于1960年启动，以后的10年中，2号（13MW）、3号（27MW）和4号（27MW）机组相续投入运行。我国的地热资源也很丰富，但开发利用程度很低。主要分布在云南、西藏、河北等省区。

参考资料来源：百度百科-地热能

在1973年石油危机之后，很多国家应用地热资源的发电和非电利用总容量达到数百MW。1973和1978年石油价格的突然增加，加快了地热开发的步伐，并在地热利用家族中增加了一些新成员国。

地热能适于发电和各种非电利用。现已证实，即使在现今石油价格较低的情况下，地热能与其他能源相比也有商业竞争力。在一些发展中国家和东欧，从能源利用的环境效益出发，需要最新的技术和经济来支持开发地热资源。

在过去的20年中，地热工业发展很快。然而，它严重地受到石油天然气市场的价格影响。1978年每桶原油价格从15美元增加到34美元，这在世界各地加速了地热开发，一些国家于1973年的石油危机之后即开展了地热勘查工作。1985年原油价格从27美元降至12美元，改变了地热能的市场竞争力，所以80年代后期很多国家延迟了地热项目投资或将之取消。

在1973年石油危机之后，法国是致力于地热研究与开发的主要国家之一。在1973～1982年和1983～1992年两个时期，地热研究与开发的强度基本相似，但地热利用的投资在1973～1982年为13百万美元，1983～1992年为355百万美元，后期的投资主要集中发生在1981～1986年度，这与1978年的石油价格上升基本吻合，从法国一些新的地热项目投资与石油价格对比可以看出，在1978年的石油危机之后4年时间，地热开发出现峰值，1986年石油价格下降之后，法国没有新的地热供暖项目投入运营。

在石油价格在低水平相对保持稳定的1978～1985年间，地热发电为何以17%高增长率增长呢？单就美国来说，若石油价格一直保持现在的低水平，能源部希望在2010年以前，地热发电装机容量年增长率为5.4%，如果石油价格再度上升，希望年增长率6.9%。表8-5列出了不同能源每度电的价格，对于直接利用，情况可能有所不同。近年来，中国地热能直接利用的迅速增长，以及美国、瑞典等国家热泵的出现，促进了直接利用。

1992年在西班牙召开的世界能源会议（WEC）上讨论“未来世界的能源”，并提出了全球和区域能源前景，这一研究侧重于经济发展、能效和环境效应三个方面。

表8-5　应用不同能源发电成本对比

Bronidci等于1993年，曾预测1990～1995年间，能耗增长率为4%，之后为6%～8%，预测2000年地热发电总装机容量达12800MW,2010年为26100MW,2020年为50300MW。对于直接利用，Bronidci于1993年假设其增长率为每年3%,2000年将增至6.5MW,2010年为10.5MW,2020年为16.6MW。按目前的政策情况，Bronidci等1993年的预测，到2020年，地热发电装机容量20400MW，直接利用9.7MW。

1990年，地热发电装机容量60000MW在运行，另外2000MW在计划或建设之中，若以4%的年增长率，到2000年将达到8900MW,2010年达13000MW,2020年达19000MW。然而，直接利用发展将相对较快，因为低温地热资源在很多国家均有分布，且不像发电需集中开发。在中国、原苏联和东欧一些国家，广泛利用低温地热资源进行供暖、食品加工，这将大大提高直接利用的年增长率。美国计划在今后的20年中热泵增长率达到17%，这将预示着热泵应用将在其他工业化国家迅猛增长。假设地热直接利用年平均增长率为10%，到2000年将达到30000MW,2010年为77000MW,2020年为200000MW。假设发电利用和直接利用的单价一样（1982～1992），且考虑影响直接利用和发电利用的价格等多种因素，在未来的10年中，地热投资可望达到160亿美元。

国际在线消息：能源专家们认为，环保的地热发电将在今后有强劲的发展前景。瑞士能源学家威利·格尔甚至认为，地热发电量在20年后将占世界总发电量的10%。据德国媒体5月17日报道，格尔推崇的一项新的地热发电法叫做“热干岩过程法”。与那些只从火山活动频繁地区的温泉中提取热能的方法相比，这种“热干岩过程法”将不受地理限制，可以在任何地方进行热能开采。首先将水通过压力泵压入地下4到6公里深处，在此处岩石层的温度大约在200度左右。水在高温岩石层被加热后通过管道加压被提取到地面并输入一个热交换器中。热交换器推动汽轮发电机将热能转化成电能。而推动汽轮机工作的热水冷却后再重新输入地下供循环使用。格尔介绍说：“运用这种新方法发电的首座商用发电厂将于5年后在瑞士城市巴塞尔建成。该电站将能为周边的5000个家庭提供30兆瓦热能和3兆瓦电能。”格尔强调，这种地热发电成本与其它再生能源的发电成本相比是有竞争力的，而且这种方法在发电过程中不产生废水、废气等污染，所以它是一种未来的新能源。另一个好处是，地热几乎是取之不尽、用之不竭的，并能随时随地被利用。这位能源专家同时也提出，与技术问题相比，地热的广泛利用更是一个意识问题。他说：“我们明知是坐在一个几乎取之不尽的能量源上。却不愿意在我们脚下挖上几公里，而更喜欢从几千公里远处背回石油、天然气和煤炭。”

上个月，世界地热大会在印尼巴厘岛举行，其主题是：地热——改变世界之能源！大会吸引了来自85个国家和地区的2500名代表参加，盛况空前。这从一个侧面反映出各国对地热开发工作的重视。 地热资源是可再生能源作为矿产资源的一部分，地热资源是高清洁度的可再生能源。以国内北方的地热井使用为例，一口地热井用于冬季供暖与综合开发，平均每年可节约用煤3000吨，减排二氧化碳6000立方米，减排二氧化硫37吨，减少灰渣量943吨。因此，这几年，国内外正掀起新一轮的地热资源利用高潮。专家告诉记者，目前利用地热能主要分为高温地热和中低温地热。尤其是中低温地热用途十分广泛，可用于供暖制冷、医疗保健、养殖、农业温室种植以及工业生产等多个方面。宁波市也有成功利用地热资源的例子。2005年下半年，宁波海曙区一家公司先后投入400多万元介入地热能源中央空调领域，取得了巨大的商机。“地热资源，是一个有待开发的宝藏。”一位业内人士表示，加强对地热资源的勘查、开发、利用，对宁波市发展低碳经济、节能减排、加快生态建设，有着十分重要的意义。宁波开发条件优越上世纪60年代以来，地质、石油、海洋、农业、市政等部门在宁波市相继开展了区域地质调查、水文地质勘察、地下水温测量、地热异常调查、地质环境监测等一系列工作。通过地质环境条件分析，宁波市深层地热和浅层低温能均有开发利用潜力。从浅层来说，宁波平原、大碶平原、姚慈平原第四纪地层广泛分布，厚度50米至120米，岩性为冲海积、冲湖积、粉质粘土、砂砾石等，孔隙度及含水率适中，地下水渗流速度中等，大地平均温度在19℃至21℃。这意味着平原区浅层地热能具有较好的地质环境条件。在深层地热方面，宁波盆地在地质调查和勘察中，多次发现地热异常。从浙江省来看，宁波市地热资源开发最早。1959年，省内第一口36℃的温泉在宁海发现，随即通过勘探，于1960年建立水温达47℃的热水井。但令人遗憾的是，目前宁波市唯一在开发利用的地热资源也就是宁海温泉一家。2010年监测资料显示，全年地下水开采量为19．76万立方米，地下水常年水温保持在48℃左右。全面开展调查评价摸清宁波市地热资源家底，是开发利用地热资源的基础，也是当务之急。专家建议以城市总体规划为依据，科学确定重点调查区和一般调查区，广泛收集以往水文地质、工程地质及地热地质工作成果，开展工程现状调查和钻探、地温测试、抽灌试验等实物工作，建立地热资源开发利用数据库。同时，选择区域位置比较好的范围作为勘查“靶区”，探求地热资源储量，为编制地热资源开发规划提供科学依据。结合地热资源条件，以“温”定向，量“热”开发，建立地热开发示范基地，积极引导和推进地热能开发利用的产业化。以中心城区为重点，结合杭州湾新区、东部新城、东钱湖旅游度假区等重点开发区域，开展不同类型、不同利用方式和规模的典型项目建设示范工程，带动全市地热资源的开发利用。

郑克棪

（中国能源学会地热专业委员会）

摘要：在世界地热能直接利用中，应用地热热泵开发浅层地热能已在近些年内独占鳌头，其装机容量和利用能量均以每年超过20%的速度飞速增长，因为它适应了高效节能和环境保护的需要，而且经济可行、普遍适用。由此分析预测地热热泵也必将在我国具有远大的开发前景。

1 前言

2006年1月1日起我国《可再生能源法》开始实施，作为可再生能源之一的地热能可以而且应当做些什么呢？伴随着20世纪70年代世界石油危机而掀起的地热新能源开发，在30多年的发展历程中又发现了新的亮点，那就是利用浅层地热能的地热（地源）热泵开发技术。近10余年来的这一股世界潮流给我们指引出一条光明大道，地热（地源）热泵史无前例的高效率和高环保效益，也必将在我国有巨大的发展前景。地热工作者应该获得先知，掌握市场，为地热（地源）热泵系统的大发展做好准备，为中国地热在世界上的贡献继续努力。

2 地热热泵在世界上的大发展

五年一次的世界地热大会总是给我们带来世界地热现状的最新消息。在1995年意大利的世界地热大会上，有几篇文章尝试着总结了井下换热器、热泵和地下储热的技术状况和发展水平。然而，2000年日本和2005年土耳其的世界地热大会上，这一技术和应用就出现了突飞猛进的新局面。

在2000年，地热热泵在世界26个国家中共安装了50万台装置，总装机5275兆瓦热量（MWt），是1995年的2.84倍，平均每年增长23.3%，占世界地热直接利用总装机容量的34.8%，首次超过了地热供暖的份额（21.5%）。

从地热热泵利用的能量来说，2000年达6465GWh，5年内增长了59.2%，平均每年增长9.7%，它在地热直接利用的能量中占12.2%，尚未超过地热供暖的份额（22.5%）。

至2005年，世界上33个国家已安装了130万台地热热泵装置，总装机15723MWt，是2000年的2.98倍，每年增长24.4%，占世界地热直接利用总装机容量的56.5%，已是地热供暖份额（14.9%）的3.8倍。从地热热泵利用的能量来说，2005年达到24076GWh，是2000年的3.72倍，每年增长30%。它在地热直接利用的能量中已占到最大份额为33.2%，远远超过了地热供暖的份额（20.2%）。

地热热泵和地热供暖的统计详见表1和图1。其规律为：

表1 世界地源热泵和地热供暖十年的发展对比

注：占百分比指占世界地热直接利用总量的百分比。

图1 地源热泵和地热供暖的装机与能量对比

（1）地热热泵和地热供暖的装机容量与利用能量都是逐年增长的，只是地热热泵的增长速度更大，因此后来超过了地热供暖。

（2）地热热泵的增长速度，在1995～2000年间虽已高于地热供暖，但仍显相对缓慢，而在2000～2005年间其装机容量和利用能量均有高速的增长。地热供暖在该两段时期的增长速度相当。

（3）地热热泵单位装机容量的利用能量小，而地热供暖单位装机容量的利用能量大。在图1中可看出前者的二组图表差别不大，而后者的二组图表差别显著。

3 地热热泵的优势所在

地热热泵能成为世界上发展最快的可再生能源之一，其原因就在于它的高效率和无污染，而且经济可行、普遍适用。

（1）热泵机组的高效率在供暖模式上用运行系数COP来表示，它是输出能量与输入能量（电能）之比，目前热泵机组的COP一般都能达到3～4。这等于说，热泵的效率是300%～400%，而我们知道，空调机（空气-空气热泵）的效率是200%，电的效率是100%，燃油的效率是90%，燃煤的效率是55%，因此热泵的效率是最高的。热泵的效率为什么这么高？因为它消耗电能之外，另从低温的地下水或土壤中吸取了大量的能量。

（2）专家称，热泵作为供热装量可以减少全球6%以上的二氧化碳排放量，它是目前市场上可获得的减少二氧化碳排放量最大的单项技术之一。虽然热泵本身不排放二氧化碳，但电厂发电时的二氧化碳排放有1/3至1/4要算在热泵的账上，但没有其它污染产生。

（3）地热热泵利用浅层地温的能源只需要钻50～100m深的钻孔，有的地方或许需要200m深，但比起地热井要钻1000～3000m来就经济、简易得多。

（4）浅层地热能的资源条件到处具备，不像地热井那样受到地域局限，它基本上是普遍适用于世界各地，哪怕是寒带也无妨。

4 地热热泵在我国的发展前景

当前世界上地热热泵发展最快的主要是美国和西欧、北欧等国家。中国虽然是发展中国家，但我们现在已经具备了地热热泵发展所需的各项条件：

（1）现在我国经济实力强大，电力供应基本充足，虽然一些地区电力紧张，但电力建设都在规划和实施之中，每年都有发展。相对20世纪70年代开发地热之初，天津大学教授就提出了热泵技术，但当初电力供应紧张，所以只能免谈了。

（2）我国有相当丰富的浅层地热能资源，国土地理位置主要在温带，无论浅层地下水或土壤中的温度，利用100～200m深度就足够我们消耗。不像地处寒带的挪威，为了利用热泵，将取热的钻孔钻到了400m深度。

（3）社会发展和人民生活水平提高之后，冬季供暖和夏季制冷的需求日益强烈，像过去黄河以南有不供暖的“规定”早就不成为约束了。为了办公和生活条件的舒适，愿意将资金投在这方面。

（4）我们已经掌握了地热热泵的各项相关技术，虽然热泵中的关键部件高压压缩机目前主要依靠进口，但我国已有了国产热泵工厂，有大、中、小型产品，能设计安装，也有了国家标准GB50366-2005，也规定了应由具有勘察资质的专业队伍来承担工程勘察。这些都是有利于规范市场、有利于地热热泵产业发展的技术基础。

（5）适应于我国建设节约型社会和提倡环境保护的宗旨，地热热泵在世界上的公誉也必将在我国得到认可，得到大发展。

地热热泵在我国的发展现状，可以看一下北京的例子：北京地热勘查和开发进行了35年，地热供暖的面积现在共40万m2；但地热热泵在北京发展不足5年，现热泵供暖面积已超过400万m2。

5 结语

利用地热热泵开发浅层地热能的技术和资源条件已经具备，热泵的最高效率和高度环保更赢得世界的青睐，因此，热泵技术和产业正在世界上得到高速发展。我国也已具备相应的发展条件，发展前景非常看好。

参考文献

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John W.Lund，Derek H.Freeston and Tonya L.Boyd.2005.World⁃wide direct uses of geothermal energy 2005.Proceedings World Geothermal Congress 2005，No.0007，1～20

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如果往地下挖6英尺，你会发现在美国任意地区的地下温度均保持在45至75华氏度之间。这为地热能的利用提供了得天独厚的条件。通过热力泵为家庭供暖就是对地热能的一种典型利用。尽管成本偏高，但其简单、可靠、无噪音且低污染等诸多优势还是让地热泵能得到了越来越多的重视。

与在欧洲的流行不同，地热泵在美国却没有真正得到推广，至少到目前为止还是如此。事实上，美国地热资源储量大得惊人，而利用率还不足1%。美国人似乎对这种家庭供暖方式不太感冒。不过随着美国地热泵市场在不断扩大，在供应、销售和服务上均有了长足进步，已经形成了一个市场网络。同时，地热泵的经销商们也开始意识到想要让过去没怎么接触过地热能的美国民众接受这个新事物，一定要大力宣传其优势所在。

客观来说，虽然美国拥有丰富地热资源，但地热泵并非“百搭”的家庭供热方式。尽管在大多数地区地热泵都能发挥很好的作用，但比起常规的供热方式，使用地热泵多少还是有点麻烦。除了要了解什么型号的系统才适合，对安装成本和能源消耗成本也需要做到心里有数，而地热泵的安装也相对复杂，这些都让不少本来对其有兴趣的用户都打了退堂鼓。

那么对于一个家庭来说，为什么要选择地热泵呢？首先，地热泵供暖最吸引人的地方就是它的高效率。这就意味着可以节约用电量，从而有效减少电费开支。

自从上世纪40年代地热在美国开始被利用以来，地热泵技术一直在不断发展。比起使用空调来取暖或制冷，地热泵的效率显然要高出许多，同时也更为可靠和持久。一台地热泵的寿命可以长达25年到50年。

除了高效和能够长期使用，地热泵还具备低噪音及低维护成本等优势。不管怎么看都十分划算。在俄克拉荷马州，一个面积约280平方米的房子利用地热泵，每月只需要花费60美元就可以满足所有的能源需求。

不过，由于使用地热泵需要考虑很多因素，包括当地地质条件等一些不确定因素，地热泵的推广仍面临很多阻碍。地热发电站，但地热利用发展速度总体仍较为缓慢，困难重重。因为想要建立大型发电设施必须钻入地下很深才行。很多时候一个项目需要获得数以万计美元来进行前期勘探，平均每钻入地下一英里就需要几十个金刚石钻头，一个钻头至少要2000美元。但钻入地下很深后也有可能没有发现足够储量。因此，开发地下热能也是要付出代价的。另外，安装地热泵的成本也较难预估。由于各地地理条件不同，因此也很难统计出一个具代表性的地热泵使用成本。

不过，这些都没能阻挡政府推动地热产业发展的决心。除了家庭供暖制冷系统，地热发电也是地热能重要的利用方式。据美国地热能源协会2010年发布的统计数据，地热发电已使美国总装机能力达到3.15吉瓦，使美国成为世界最大地热发电生产国。2011年，美国地热产业继续加快发展，地热能源协会(GEA)2011年4月发布的信息表明，在未来几年内，美国德克萨斯州地热能源生产可望翻二番，地热发电也将从9个州扩展到15个州。加州是美国利用地热发电最多的州。而爱达荷州则紧随其后。预计到2015年，爱达荷的地热发电量将达到855兆瓦，2025年前将达到1670兆瓦。2009年以来，美国地热能发电呈强劲增长态势。自2008年8月到2009年3月期间，美国新建、在建的地热电站有1500兆瓦的新增容量。如果能科学开发各州地下蕴藏的地热资源，将可以满足全国能源需求总量的25%。

美国利用地热产生的能量在所有可再生能源中排名第三，仅次于水力发电和生物质能，但比太阳能和风能利用得广泛。据美国利用地热资源协会统计，美国利用地热发电的总量已达2200兆瓦，相当于4个大型核电站的发电量。如今，地热泵在美国正开始逐渐流行起来。每年安装地热泵的用户大约在5万户左右。这一数字还将随着美国地热泵市场的不断发展成熟继续增长。随着宣传力度的加大，越来越多的民众开始了解这种在美国储量丰富、但过去却一直不受重视的能源。在如今电力需求不断增长、经济状况却不容乐观的前提下，能够节约开支的供暖方式绝对是每个家庭都十分欢迎的。

值得一提的是，在清洁能源之中，地热发电的成本也比较低。根据国际地热协会的分析，地热发电的成本也仅为风力发电成本的一半左右。

对于这种储量丰富且优势突出的能源，美国政府自然应该加大使用力度。尽管美国地热发电量位居世界第一，但从规模上来看仍不算大。虽然存在一些尚未克服的问题，但哪种可再生能源不是如此呢？只要能做到扬长避短，相信地热能一定能够在美国未来能源构架中占有十分重要的位置。

地热取暖、制冷系统原理及优势

地热即地球热能。地球土壤可以储存太阳热能且不会挥发。这种热能在霜线以下不会受到季节性温度变化的影响。通过在霜线下方掩埋地热转换器，地热能设备可以有效利用所有储存在土壤中的热能。具体运作方发是：将注入生态防冻水溶液的管道埋入房屋的周围。这些管道由耐受性很强的聚乙烯材料制成。只要安装适当，它们不易损坏，很难受干腐病、极度潮湿等恶劣环境的影响。地热能转换器可以被水平、垂直放置。该系统机变灵活，可适应特殊地况。

因为地热能系统不受外界空气温度的影响，在寒冷天气里，地下管道中的热转换液体就能利用温暖的土壤温度为地热泵进行加热或冷却。地热泵通过地下管道吸入控温溶液，经传统气压输送管或聚乙烯输送管把它输送到需要的地方。

需要制冷时，地热系统就利用土壤的低温工作。系统吸入可产生冷空气的控温溶液，冷空气调整到所需温度后通过输送管被释放到屋内。

地热能取暖、制冷系统优于气源热泵、燃气炉等传统系统。这是因为传统系统依赖于随气候不同而剧烈变化的外界温度。它们效能的差距在极端温度条件下尤为明显。在冬天极冷、夏天极热的条件下，取暖、制冷设备需高强度运转才能保证室内有舒适的温度，由此而产生高额费用也是显而易见的。地热能系统通过一套深埋入霜线下方土壤中的高密度聚乙烯材料制成的管道吸入外部空气，直接节约取暖费用的作用不言而喻。

程万庆1林建旺1韩金树2王坤2刘洋1

（1.天津地热勘查开发设计院；2.天津市国土资源和房屋管理局）

摘要：天津经济建设速度的不断加快，能源需求日益增大，浅层地热能作为地热开发的新领域，其开发利用必将对缓解天津能源供求紧张形势起到积极的作用。通过现有研究资料分析，认为天津地区浅层地热能储量丰富，开发利用前景广阔。

1 前言

地热资源属于可再生能源，据史料记载，我国开发利用地热已有2000多年的历史，是世界上利用地热资源较早的国家之一。自从20世纪70年代，我国开始勘查与开发地热资源，其开发利用发展迅速，利用领域涉及发电、供暖、医疗、洗浴以及工农业生产等，取得了显著的经济、社会和环境效益。尤其是90年代以来，在市场经济需求和利用技术不断发展的推动下，地热资源开发利用得到了更加蓬勃发展，应用范围日益广泛。随着常规能源日益缺乏，地热能等可再生能源的开发利用得到了全世界的重视。2006年1月1日起施行的《中华人民共和国可再生能源法》，将可再生能源的开发利用列为能源的优先领域。

浅层地热能属于地热资源的一部分，指蕴藏在浅层岩土体和地下水中的低温地热资源。在过去的30年里，限于利用技术水平，只注重深部高温位地热能的开发。由于打深井费用偏高，风险大，而地热需求越来越旺盛，随着开发利用新技术的不断出现，人们开始注意浅层低温位地热资源，发现这里也储存着巨大的能源。近几年，浅层地热能利用技术在欧美等发达国家已经很成熟，并得到了广泛应用。在我国则处于起步阶段，尚未对浅层地热能进行系统的勘查评价，开发利用技术有待提高。因此，国土资发［2005］288号文将浅层地热能调查和评价及开发利用方案的试点作为近期国土资源部将开采的地热重点工作之一。

当前，能源供应不足，已经成为制约天津市经济、社会发展的突出矛盾。自20世纪70年代起开始地热勘查和开发利用，地热已经成为天津市重要的补充能源，在一定程度上缓解了能源供求紧张的形势。但随着大规模开发利用造成高品位地热资源的供给不足，急需寻找新的资源，因此，浅层地热能成为今后几年地热开发利用的重点。浅层地热能的勘查和开发在天津基本上还属于空白，而这一部分地热资源潜力巨大，因此，加大加快浅层地热能资源勘查、开发的力度必将对缓解天津能源供求紧张形势起到积极的作用。

2 天津市平原区浅层地温场特征

图1 天津地区浅层地温梯度等值线图

天津市以平原为主，面积占全市总面积的93.7%左右。平原区沉积较厚的新生代松散地层，由于厚度大、比热容高、热传导系数低，而天津地区热流值相对较大，因此，赋存了大量的热量，为浅层地热能的开发利用奠定了基础条件。

地壳的最上部称变温层，是接受太阳辐射能最多的处所，特点是温度随太阳能辐射的大小，有季节性、早晚和晴雨的变化。夏季、中午其顶部可高于30℃，向下温度逐渐降低；冬季凌晨顶部可低于0℃，向下温度逐渐增高。晴天的变化大于阴雨天。变温带之下为恒温层，指一定深度范围内地温常年保持相对恒定的带，天津地区恒温带深度为30m，温度为13.5℃。再下为地热增温带，即以一定的速率向下增温。这种速率又称地温梯度，以每100m增加多少度为单位。在天津地热勘查工作中将地温梯度大于3.5℃/100m称为地热异常。根据天津地热勘查工作中的测温资料可圈出10个地热异常区（见图1），地温梯度在4.5～8.8℃/100m，面积2328km2。其它地区地温梯度一般在2.0～3.5℃/100m。我国目前开发利用浅层地热能的深度在200m，按照一定深度的地温计算公式计算（见公式1）：天津平原区200m深度的温度，在地热异常区为21～28℃，在非地热异常区为17～19℃。随着技术经济条件的提高，利用深度不断增加，则可利用的地热能将会更多。

浅层地热能：全国地热（浅层地热能）开发利用现场经验交流会论文集

式中：T为计算深度的温度（℃）；D1为计算深度（m）；Gi为盖层平均地温梯度（℃/100m）；D2为恒温层埋深（m）；T0为恒温层温度（℃）。

3 天津市浅层地下水资源

天津市南部平原区广泛分布新生代的松散沉积物，第四系与新近系含水层可分为5层。第Ⅰ含水组相当于全新统和上更新统（Q4＋3），底界深度一般在70m以上。第Ⅱ含水组相当于中更新统（Q2），底界深度在180～220m。第Ⅲ含水组大致相当于下更新统上段（ ），底界深度290～310m，第Ⅳ含水组相当于下更新统下段，在隆起区尚包括部分新近系含水组（ ），底界深度370～430m。第Ⅴ含水组为新近系含水组（N2），底界埋深为520～560m。第Ⅰ含水组属于浅层地下水。

第Ⅱ—Ⅴ含水组属深层地下水（表1）。根据天津市地下水资源新一轮评价结果，五层含水组地下水天然资源为18.13×108m3/a，据水文地质条件分析和水资源的多次论证，天津地区有多年稳定补给的地下水资源量，可持续利用的水资源（7～8）×108m3/a。

根据以往地热勘查工作中对天津市平原区近百眼深度在200m左右的浅井的测温资料，水温在17～28℃，由于其温度变化不大，这五个含水层所占据部位的水和气，就成为巨大的能源库，随着低温利用技术的成熟，规模开发利用这部分能源的时机已经成熟。

4 浅层地热能利用技术

热泵是先进的热能利用与节能设备，能有效地利用空气、水体和土壤中蕴藏的低温热能，其具有环保、稳定、高效节能、节省占地空间、低维护、运行费用低和减少环境污染等优点。近年来在世界地热能直接利用中，应用热泵开发浅层地热能已独占鳌头，其装机容量和利用能量均以每年超过20%的速度增长，至2005年，全世界有33个国家已安装了130万台热泵，总装机容量15723MWt。目前浅层地温的利用技术在欧美等发达国家已经很成熟，并得到广泛的应用。我国浅层地热能的开发利用起步较晚，20世纪90年代开始研究和推广地源热泵系统浅层地热能的开发利用技术，2000年以来在全国得到普遍推广。2005年11月中华人民共和国建设部和国家质量监督检验检疫总局联合发布了《地源热泵系统工程技术规范》以指导热泵系统工程的建设。

表1 天津市平原区第四系和部分新近系含水层组划分及各组水文地质特征表

天津有相当丰富的浅层地热能资源，社会发展和人民生活水平不断提高，目前在天津已有多个工程在利用地源热泵系统解决供暖、制冷问题，如梅江居住区、开发区海滨大道、国家安全局资料档案馆、塘沽凯华商业广场等，为天津浅层地热能的开发利用提供了借鉴。因此天津利用热泵开发浅层地热能的技术和资源条件已基本具备，发展前景非常看好。并且在当前能源形势十分严峻的情况下，积极推广热泵技术，规模开发浅层地热能，具有重要的现实意义。

参考文献

［1］天津地热勘查开发设计院.天津市王兰庄地热田普查.1987

［2］天津地热勘查开发设计院.天津热储工程研究.2005

［3］陈墨香等.华北地热.科学出版社，1988

［4］段永侯，王家兵，王亚斌，邢贵发.天津市地下水资源与可持续利用.水文地质工程地质，2004

［5］郑克棪.浅层地热能开发利用的世界现状及在我国的发展前景.全国地热热泵技术培训班教材.2006