增强型地热系统_潜力大_开发难
增强型地热系统(EGS)资源开发利用研究
Ｋ ｅ ｏ ｄｓ ｙ ｗ ｒ ：Ｅｎｈ ｎ ｅ ｏ ｈｅ ｍ ａ ｓ ｅ ｓ ｅ ｏ ｃ ；ｈｏ ｒ ｏｃ ａ ｃ ｄ Ｇｅ ｔ ｒ ｌＳｙ ｔ ｍ ；ｒ ｓ ｕｒ ｅ ｔｄ ｙ ｒ ｋ
最近， 国 际上对 开发增 强型地 热 系统 （ ｎ ａ— Ｅｈ
ｎ ｅ ｏ ｈ ｒ ｌ ｙ ｔ ｍｓ 简称 Ｅ ｃ ｄ Ｇｅ ｔ ｅ ｍａ Ｓ ｓ ｅ ， ＧＳ）的呼
利 用 可 以应 对 当前 面 临 的能 源 需 求 、 能源 安全 和 环 境 保 护 的挑 战 。ＥＧＳ 开 发 利 用 是 一项 复 杂 的 系统 工 程 。 目前 ，ＥＧＳ 的研 究开 发 工作 主 要在 一 些 发达 国家 展 开， 我 国 尚未 开展 这 方 面 的研 究。 我 国 ＥＧ Ｓ储 藏 量 巨大 ， 具 有 发展 优 势 及 开 发利 用 的价 值 。
定， 是 对 人 类 十 分友 好 的洁 净 新 能源 。ＥＧＳ 研 究 开 发 是 一项 综 合 性 很 强 的 工 作 ， 我 国具 备 这 方 面 的条 件 和 基 础 ， 但 是 相 关 部 门还 没有 认 识 到 ＥＧＳ
重： 要性， 我 国 Ｅ ＧＳ 的开发研 究工作 基 本处 于 空 白。 １ 增 强 型 地 热 系 统 的概 念 及 提 出
关 键 词 ：增 强 型 地 热系 统 ；资 源 ；干热 岩 中图分 类号 ： ４ ７ １文 献标 识码 ： 文 章编 号 ：０ ３２ ５ （０ １０ — ０ ９０ Ｆ０ ． Ａ １ ０ ． ３ ５ ２ １ ） １０ ２ —４
ｄ ｉ ０３ ６ ／． ｓ ．０ ３２ ５ ． １ ．１０ ６ ｏ： ．９ ９ ｊ ｓｎ １０ —３ ５２ １ ． １ ｉ ０ ０ ０
增 强 型地 热 系统是 在 干 热岩技 术基 础 上提 出来 的， 是地 热能 蕴藏 在地球 内部 、深度 在 ３～１ ｍ 、 ｋ ０ 温度 达 １ ０℃ 的结 晶质岩 石 热， 是天 然 热 能 ０～６ ５ ５
地热能的潜力与发展
地热能的潜力与发展地热能作为一种可再生能源和清洁能源，具有巨大的潜力和广阔的发展空间。
本文将从地热能的潜力、发展现状以及可行性等方面进行探讨，旨在展示地热能的重要性和发展前景。
一、地热能的潜力地热能是指地球内部的热能资源，广泛分布于地壳深部。
地球内部的热能是由地球形成和核反应而产生的，其储量巨大且可再生。
据统计，地热能的总储量远远超过全球人类的总能源消耗量，具有广阔的开发利用前景。
地热能广泛存在于地球各个地方，包括火山地区、地壳热流区等。
例如，冰岛、新西兰等火山地区拥有丰富的地热资源，已经成功利用地热能供应电力、供暖以及热水等方面。
此外，地壳热流区也是潜力巨大的地热能开发区域，如中国的云南省、西藏地区等。
地热能作为一种可再生能源，不会因人为因素导致资源枯竭，具有可持续发展的优势。
其巨大的潜力和广泛的分布为地热能的开发利用提供了良好的条件。
二、地热能的发展现状目前，地热能在全球范围内的开发利用已经取得了显著的进展。
许多国家和地区都在积极推进地热能的开发利用工作，取得了一系列的成果。
冰岛是一个地热能开发利用的典型案例。
冰岛拥有丰富的地热资源，约65%的能源消耗来自地热能和水力能。
冰岛通过充分利用地热能，建设了一系列地热发电厂，实现了用地热能供应全国范围内的电力需求。
此外，世界上许多国家也在积极探索地热能的开发利用。
美国、中国、菲律宾等地都设立了一些地热发电站，并取得不错的成果。
尤其是中国，拥有巨大的地热资源储量和分布优势，地热能的开发利用已经取得了长足的进展。
三、地热能的可行性分析地热能的开发利用具有可行性和经济效益。
首先，地热能是一种清洁能源，不会产生污染物排放，对环境友好。
其次，地热能的储量巨大，可以满足人类的能源需求，降低对传统能源的依赖。
同时，地热能在供暖、温室种植等方面也具有广泛的应用前景。
地热能的开发利用需要借助相应的技术手段和设备。
例如，地热发电需要利用地热热源驱动涡轮机，产生电力。
此外，地热供暖需要通过地热水循环系统将热能传递到建筑物内部。
地热能利用技术有哪些新突破
地热能利用技术有哪些新突破在全球追求清洁能源和可持续发展的大背景下，地热能作为一种潜力巨大的可再生能源，其利用技术不断取得新的突破。
地热能不仅储量丰富，而且具有稳定性高、不受季节和气候影响等诸多优点。
近年来，科研人员在探索地热能的有效利用方面持续发力，一系列创新技术应运而生。
首先，增强型地热系统（EGS）技术的发展引人注目。
传统的地热资源开发往往依赖于自然形成的高温水热系统，但这类资源在地理分布上具有局限性。
而增强型地热系统则通过人工手段，在地下低渗透性的干热岩中创建裂缝网络，并注入水来提取热能。
这一技术的关键在于先进的钻井和压裂技术，以及对地下岩石物理性质和应力场的精确了解。
通过精确的定向钻井和高效的水力压裂，能够大大增加岩石的渗透性，从而提高热能的提取效率。
此外，相关的监测和模拟技术也在不断进步，能够更准确地预测系统的性能和长期稳定性，为大规模开发利用干热岩资源奠定了基础。
在地热能直接利用领域，热泵技术的改进也带来了显著的变化。
地源热泵系统利用地下相对稳定的温度来实现高效的供热和制冷。
新型的热泵设备采用了更高效的压缩机和换热器，提高了系统的性能系数（COP）。
同时，智能控制系统的应用使得热泵能够根据室内外的温度和负荷变化自动调整运行参数，实现更加节能和舒适的效果。
此外，地源热泵系统与太阳能、风能等其他可再生能源的结合也日益受到关注。
通过综合利用多种能源，不仅可以提高能源供应的可靠性，还能进一步降低系统的运行成本和环境影响。
在热能存储方面，出现了一些新的解决方案。
高温熔盐储能技术为地热能的大规模存储和灵活调度提供了可能。
熔盐具有较高的比热容和热稳定性，可以在高温下储存大量的热能，并在需要时释放出来。
通过与地热发电系统的结合，能够解决地热能发电的间歇性问题，提高电力输出的稳定性和可调度性。
同时，一些新型的相变材料也在研究中，其具有更高的储能密度和更快的充放电速度，有望在地热能利用中发挥重要作用。
增强型地热系统(EGS)的应用与发展
地热能利用技术有哪些新突破
地热能利用技术有哪些新突破在当今世界，随着能源需求的不断增长和对环境问题的日益关注，地热能作为一种清洁、可再生的能源，其利用技术正经历着一系列令人瞩目的新突破。
首先，增强型地热系统（EGS）的发展是地热能利用的一项重要创新。
传统的地热资源通常依赖于自然形成的热水或蒸汽储层，但 EGS技术通过人工创造热交换的条件，大大扩展了可利用的地热资源范围。
这一技术涉及在地下深处钻孔，然后通过水力压裂等方法增加岩石的渗透性，注入水并使其吸收热量后返回地面用于发电或供暖。
EGS 不仅能够开发更深层次的地热资源，还能在原本地热资源不太丰富的地区实现地热能的利用，为能源供应提供了更广阔的前景。
其次，干热岩技术的研究和应用取得了显著进展。
干热岩是指温度较高但缺乏水或蒸汽的岩石层。
通过深井钻探将水注入干热岩中，经过热交换产生蒸汽或热水，然后将其抽取到地面用于发电。
这种技术具有巨大的潜力，因为地球上干热岩的储量极为丰富。
然而，干热岩技术目前仍面临一些挑战，如钻探成本高、岩石裂隙控制困难等，但随着技术的不断改进，未来有望成为地热能利用的重要途径。
在地热能的直接利用方面，也有了新的突破。
例如，地源热泵系统的效率和性能得到了显著提升。
地源热泵利用地下相对稳定的温度，在冬季从地下吸收热量为建筑物供暖，夏季则将室内的热量排放到地下实现制冷。
新型的地源热泵系统采用更先进的压缩机和换热器技术，提高了能源转换效率，降低了运行成本。
同时，与太阳能等其他可再生能源的结合应用，使得地热能在建筑能源供应中的角色更加重要。
在中低温地热资源的利用方面，新的突破体现在地热农业和地热养殖领域。
利用中低温地热资源可以为温室大棚提供稳定的温度和湿度条件，促进农作物的生长，延长种植季节。
在地热养殖中，地热能可以为水产养殖提供适宜的水温环境，提高养殖产量和质量。
这种利用方式不仅充分发挥了地热能的优势，还为农业和养殖业的可持续发展提供了新的思路。
此外，在地热能的存储技术方面也有了新的进展。
增强型地热系统_干热岩_开发技术进展_许天福
1增强型地热系统的概念地热能由于其清洁可再生性和空间分布的广泛性，已经成为位居水力、生物质能之后的世界第3大可再生能源。
地热资源作为世界各国重点研究开发的可再生清洁能源，主要分为水热型和干热岩型。
世界上目前开采和利用地热资源主要是水热型地热，占已探明地热资源的10％左右[1]。
干热岩是一种没有水或蒸汽的热岩体，主要是各种变质岩或结晶岩类岩体。
干热岩普遍埋藏于距地表3—10km 的深处，其温度范围很广，在150—650℃之间[2]。
现阶段，干热岩地热资源是专指埋深较浅、温度较高、有开发经济价值的热岩体，保守估计地壳中干热岩（3—10km 深处）所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍。
干热岩在地球上的蕴藏量十分丰富。
若将它开采出来加以应用，可以满足人类长期使用。
据麻省理工学院（MIT ）2006年报告，只要开发3000—10000m 深度2%的干热岩资源储量，就将达到200×1018EJ ，是美国2005年全年能源消耗总量的2800倍[3]。
据美国地热能市场评估报告数据（2007），美国国内地热项目开发的数目增至193个，正在开发的地热能量1035MW ，而地热潜力估计12271369MW [4]，有极大的开发潜力。
增强型地热系统（Enhanced Geothermal Systems ，EGS ）是在干热岩技术基础上提出的，美国能源部的定义是采用人工形成地热储层的方法，从低渗透性岩体中经济地采出深层热能的人工地热系统，如图1所示。
据美国能源部的增强型地热系统技术评估报告（2008），需要对EGS 技术中3个关键方面增强型地热系统（干热岩）开发技术进展许天福1，张延军1，2，曾昭发3，鲍新华1收稿日期：2012-09-11；修回日期：2012-10-10基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）项目（2012AA052801）；国家自然科学基金（40972172）作者简介：许天福，教授，研究方向为多相流反应溶质运移和EGS ，电子信箱：tianfu.good@ ；张延军（通信作者），教授，研究方向为岩石力学和EGS ，电子信箱：zhangyanj@1.吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室，长春1300002.吉林大学建设工程学院，长春1300263.吉林大学地球探测科学与技术学院，长春130026摘要增强型地热系统（EGS ），又称干热岩，是一种从低渗透率和低孔隙度的岩层（干热岩）中提取热量从而获取大量热能的一种工程。
增强型地热系统(EGS)简介
作为减缓气候变化的措施之一，有人提出了一种以CO2替代水作为传热流体的新型EGS，并可收到地质封存的CO2效用。为此研究了CO2的热物理性质并进行了数值模拟，以探讨这种工程地热储中的流体动力学和热传递问题。研究表明，在裂隙介质中，CO2可较水从岩石中提取更多的热量。同时，CO2具有良好的水力学特性，由于其具有更大的压缩系数和膨胀率，使得浮力增加，从而降低流体循环系统的能耗。CO2—EGS在热和水力学方面具有优点，但在水岩相互作用方面存在不确定性，仍需进一步研究。目前还没有关于EGS中
CO2质量流量因各种机制损失进入储层中比例的报道，损失比例应与具体EGS储层的渗透率、孔隙率、水化学和矿物组成有关，尽管如此，
C02一EGS具有实现大量封存CO2的潜力。
2008年3月，一份名为《地热资源的将来》的研究报告引起美国能源部的震惊。美国马萨诸塞理工学院完成了这份历时3年的研究报告，该报告的副标题是“美国21世纪增强型地热系统的冲击”，报告全文372页。这项研究计划的目的，是面对美国的人口增长、社会电气化的发展，考虑美国长期能源供应的安全，对抗可能因油价波动或供应中断而招致的经济不稳定，提出地热能能否在2050年提供1×108kW发电的基础容量。研究结果发现，增强型地热系统，或称工程型地热系统(即以前所称的干热岩)，可以提供这样的电力和热量供应。增强型地热系统是潜力巨大的本土化资源，不像现在开发的水热型高温地热资源那样受地域限制，而且这种清洁能源导致的环境影响最小，还可做到合理的开发投资和有竞争性优势的运行成本，该技术的商业化规模可望在10～15年内实现。研究报告估算全美国增强型地热系统的资源基础超过1300×104EJ(E=1×1018，下同)，还估算了其可开采量超过20×104EJ，这是美国2005年基本能源消费量的2000倍。增强型地热系统在世界上已有30多年的研究历史，但只局限在美国、英国、法国、德国、瑞典、日本、澳大利亚等少数国家。世界上第一个商用增强型地热发电厂已经在德国建成，并于2007年投入运营，每年可发电2200千瓦时。
增强型地热系统_EGS_资源开发利用研究_张建英
第 ３３ 卷 第 １ 期 ２０１１ 年 １ 月 ２９
研究与探讨 Research and Approach
不 一 。 美 国 最 早 称 “ 热 干 岩 体 ”， 当 时 估 计 深 层 结 晶质岩体中没有流体存在。后来日本的钻探发现， 深层岩体中有发育有较好的天然裂缝体系，并存 在 有 地 热 水 ， 因 而 又 称 作 “ 热 湿 岩 体 ”。 在 澳 大 利 亚的试验中，地下岩体要经过人工压裂处理，使其 生 成 裂 缝 体 系 ， 因 而 叫 做 “ 热 裂 岩 体 ”。 此 外 ， 瑞 士称作“深层地热开采”，国际能源机构 １９７８ 年发 起 的 研 究 项 目 称 “ 人 造 地 热 能 体 系 利 用 ”。 美 国 在 热干岩体实验项目后，对新开发的这种项目统称 “ 增 强 地 热 系 统 ”， 其 中 包 含 对 现 有 常 规 地 热 系 统 采取工程措施，增强其产能或延长其使用寿命的 内容。总之，同类技术由于研究与使用的着眼点不 同，衍生出不同的名称。
Key words: Enhanced Geothermal Systems; resource; hot dry rock
最近，国际上对开发增强型地热系统（Ｅｎｈａ－ ｎｃｅｄ Ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ，简称 ＥＧＳ）的呼 声日益高涨，不仅投入巨资开展研究，美、德、法、 澳、日、瑞等国还建设了一批试验性 Ｅ Ｇ Ｓ 系统。 ２００９ 年 １０ 月 ２９ 日美国能源部宣布，将提供高达 ３．３８ 亿美元的奖励资金，用于探索开发新的地热 领域，研究先进的地热技术。其中增强地热系统的 示范项目，高达 ５１４０ 万美元： 已选定的 ３ 个项目集 中在增强地热系统的勘查，钻探和开发，以验证深 层热岩发电的创新技术、方法； 增强地热系统的组 件研究、开发和分析，高达 ８１５０ 万美元： 已选定 ４ ５ 个项目，着重研究和开发深层热岩钻探的新技 术，刺激增强地热系统的储备，进行热电转换。
地热能开发中的技术难题与解决方案
地热能开发中的技术难题与解决方案地热能是一种可再生能源，其开发和利用在全球范围内都具有巨大的潜力。
然而，在地热能的开发过程中，仍存在着一些技术难题。
本文将针对这些难题进行探讨，并提出相应的解决方案。
一、地热能资源评估难题地热能的开发需要准确评估地下地热资源的蕴藏情况，然而由于地热能资源的分布非常复杂，这就给资源评估带来了一定的困难。
此外，地下水流及地热耦合等因素也对资源评估带来了挑战。
解决方案：建立完善的地热资源评估方法。
可以利用地球物理探测技术、地热传输模型以及地下水流模拟等方法来评估地热资源的蕴藏量和分布情况。
此外，多源数据融合与地热能资源评估技术相结合，有助于提高资源评估的准确性。
二、地热井探测与钻探难题地热井是地热能开发的核心设施，需要进行探测和钻探。
然而，地热井的探测与钻探过程中，存在一些挑战，比如井深和井壁稳定性等问题。
解决方案：采用先进的勘探技术和钻井工具。
通过使用磁性测井、地震勘探、重力测量等技术对地下地质结构进行准确探测，从而选择合适的钻井地点。
在钻探单个井时，可以采用合理的钻井工程设计，包括使用合适的钻头和钻井液，以确保井壁的稳定性。
三、地热系统的设计与运营难题地热系统的设计与运营也是地热能开发中面临的难题。
地热能的开发利用不仅需要满足特定的热负荷需求，还需要考虑传热效果、循环流体性质以及地热井的调控等因素。
解决方案：制定科学的地热系统设计和运营方案。
在地热系统的设计中，需要充分考虑地热井的布局、流体循环方式以及地热传热的机理等因素，并结合实际情况进行优化设计。
在运营过程中，要注重系统的监测与调控，确保地热能的高效利用。
四、地热能开发与环境保护难题地热能的开发利用可能对环境产生一定的影响，比如地热水排放对水环境的影响，以及地下水的补给问题等。
解决方案：加强环境保护措施与监测工作。
在地热能开发利用过程中，要合理安排地热水的排放，采取必要的净化措施，以减少对水环境的负面影响。
此外，要加强地下水补给的监测与管理，确保地下水资源的可持续利用。
地热能资源高效利用技术推广考核试卷
1. ×
2. ×
3. ×
4. ×
5. √
6. ×
7. ×
8. √
9. ×
10. √
五、主观题（参考）
1. 地热能资源高效利用技术的意义在于减少对化石能源的依赖，降低环境污染，提高能源供应的可持续性。提高利用效率的方法包括：热泵技术、回灌技术、多级利用。
2. 环保措施包括：合理规划开发区域、采用封闭循环系统、定期监测地下水质量。这些措施可减少对地下水质、生态系统的影响。
6. 地热能资源高效利用技术的推广需要政府、企业和社会的______、______和______支持。
7. 地热能源的综合利用可以提高能源的______和______。
8. 地热发电站的效率受到地热流体______、______等因素的影响。
9. 世界上地热能利用最先进的国家之一，______，其地热能发电量占全国总发电量的很大一部分。
14. B
15. D
16. A
17. D
18. C
19. D
20. D
二、多选题
1. ABC
2. ABCD
3. AB
4. ABCD
5. ABCD
6. ABC
7. ABCD
8. ABC
9. ABCD
10. ABCD
11. ABCD
12. ABCD
13. ABC
14. ABCD
15. ABCD
16. ABCD
A. 技术创新
B. 设备小型化
C. 成本降低
D. 应用范围缩小
19. 以下哪个领域不适合地热能资源高效利用技术的应用？（ ）
A. 城市供暖
B. 农业种植
增强型地热系统：潜力大、开发难
能等 其他新 能源 ，不 能仅 靠水 热型地热 系统 的开发 利用 ，而必须重视 和利用干热 岩资源 ， 大力 研发增强 型地热 系统 。中国于热岩 系统的潜势 如何 呢？中 国科学 院地质地球 物理研究 所利 用９ ２ １ 个 大地热流数 据编制 了中国大陆地 区新 版热流 图，以及 ３—１ ０ ｋ ｍ深处不 同深度 、 温度分 布图 ，计算了不 同深度 干热 岩地热资源量 总数 为２ ． ０ ９ ｘ １ ０ Ｅ Ｊ ；其 中主要分布在青藏高 原 ，占全 国总资源量 的五分之一 。作者们认 为 ，干 热岩资源 的开发和增 强型地热 系统 的建 立是一个 系统工程 ，地 热资源的开发是一项风险投资 ，亚经济型 的Ｅ Ｇ Ｓ 风 险更甚 。国家必须
缓解我 国能源资源压力 ，实现非化石能源 目标 ， 推进 能 源 生 产 和消 费 革命 ，促进 生 态 文 明建 设具
鉴于干热岩地热资源异常丰富 ，早就引起我 国地 热 工作 者 的 注意 。但 目前 均处 于 无 钻探 的资 源评估阶段 ，也未进行任何增强型地热系统 的试 验 。 近 年来 ，李 福 【 ２ Ｊ 在 海 南 岛 陵 水 地 区 选 择 １ ６ ０ ｋ ｍ 作 为全 国首座深层干热岩示范 电站 的地
统一 安排和投 资 ，工程项 目必须学 习 国外 的经验和 吸取开发 的教训 ，要 选择关键 地区进行
试验和研究
关键词 ：可再生能源 ；水热型地热 系统 ；干热 岩 ；增强 型地 热系统
干热岩资源存在于地壳上部 ３ １ ０ ｋ ｍ 深处 ， 含 热量 巨大 。要开 发 它 ，必 须 建 立增 强 型 地热 系
有 重要 的现实 意 义 和长 远 的 战 略意 义 。其 主要 目
世界主要发达国家增强型地热系统应用研究_何金祥
被称为干热岩。1973~1992 年，美国能源部洛斯阿拉莫 能源的需求量数千年。报告认为，总的地热能源资源，
斯 （Los Alamos） 实 验 室 在 新 墨 西 哥 州 的 芬 顿 希 尔 包括地热和地压资源，等于 14000ZJ，大致为 2005 年美
（Fenton Hill）开展了干热岩能源应用研究项目（LASL - 国一次能源利用总量的 14 万倍。②开发潜力：在未来
收稿日期：2011- 6- 8 作者简介：何金祥，研究员，主要从事国土资源政策研究。
2011 年第 8 期
49
资源研究
国土资源情报
报告同时认为，EGS/HDR 成本对 4 个主要因素最为敏 限 公 司 （Geodynamics Limited）、 彼 特 拉 瑟 姆
感，即热资源温度、以升 / 秒计量的流体流动系统、钻 （Petratherm）、地热资源公司 （Geothermal Resources）、
1986 年 ，德 法 两 国 启 动 了 位 于 德 法 两 国 边 界
澳大利亚是目前开展 EGS/HDR 研究最活跃的国 Soultz- sous- Forets 地区的苏茨（Soultz）EGS/HDR 项目。
家之一。早在 20 世纪 90 年代，澳大利亚就开展了干热 1987 年苏茨项目第一期工程钻探了第一个 2 公里深的
大利亚能源计划规定，到 2025 年，可再生能源利用要 带目的是测试所选择设备的性能，以为未来更大工业
达到能源总消费量的 25％，无疑，这一计划将大大促进 规模的 EGS/HDR 安装（25 兆瓦或更大）建立技术和经
澳大利亚绿色能源市场的发展。
济评价指标。该项目也计划对外开放，作为其他欧洲
到 2010 年年底，有 6 个以 EGS/HDR 为主业的公 EGS/HDR 项目团队的培训基地。苏茨试验厂项目是依
增强型地热发电系统优化及经济性分析
庞 忠和 ，孔彦龙等
中国科学院地质与地球物理研究所
中 国的石 炭 系 岩石 广 泛形 成 于沉 积 盆 地 ，这 些 岩石 的形成 造 就 了地 热 热储 的形 成 。 中 国北 方 的供 暖热 水 主要 是 从这 些 地 热储 中获得 的 。为 了
的。
热储 的下一步的研究与发展应该集中于通过不 同 的技术方法来提高其生产力 。
新西兰地热井增产、诱发地震监测和储层建模研究
Ｄａ ｖｉ ｄ Ｄｅ ｍｐ ｓ ｅ ｙ
新西兰奥克兰大学工学院
新 西 兰 在 地 热 开 发 利 用 上 有 着 最 悠 久 的 历 史 。地热 革 命 始 于怀 拉 开 系统 的发展 ，该 系统 从
１ ９ ６ ３年 开始一 直在 连续 生产 ，并 且今 天依 旧连续
运行 在发 电总量 为 １ ０ ０ ０ ＭＷ 的八 个不 同地热 田。
用一个 多方案区块 图选择最好发 电系统。以双闪 蒸系统 （ Ｄ Ｆ ）、闪蒸 附加 有 机 朗肯 循 环 系统 （ Ｆ Ｏ Ｒ Ｃ）和 双 闪 蒸 附 加 有 机 朗 肯 循 环 系 统
（ Ｄ Ｆ Ｏ Ｒ Ｃ）为例 ，在方案区块图上 ，通过优化和 分析 ，标注出每个系统适宜 区域 ，在这个 区域能 生产比其他系统更多的电力 。通过选择拉萨地区
个 大 型沉 积 盆地 ，能源 潜 力是 巨大 的 。对 喀斯 特
合理地评估地热储的能源潜力以及制定合理的开 发模式 ，最近几年 ，以渤海湾盆地区几个开发项 目为例 ，已经开始系统化的研究 。通过对大地热 流值 、地温场测量 、建模 ，以及地下水循环的研 究发 现 ，上地 壳 的储热 是 由两个 过 程耦 合 而 实现 的 ；一是形成岩石的热导率不同，导致上地壳存 在热通量的差异 ，使得热量进行重新 分配 ；另一 个是 盆 地 区域 地 下 水循 环 的 热影 响 。 如果 这 两个 过程在 地壳构 造上都得 到增强 ，则水温是 最高
地热能源开发利用的最新技术进展如何
地热能源开发利用的最新技术进展如何在全球能源需求不断增长和对清洁能源的迫切追求下，地热能源作为一种可持续、稳定且潜力巨大的能源形式，正受到越来越多的关注。
近年来，地热能源开发利用领域取得了一系列令人瞩目的技术进展，为其更广泛的应用和推广奠定了坚实基础。
增强型地热系统（EGS）技术的突破是其中的一大亮点。
传统的地热资源开发主要依赖于自然形成的地热储层，而 EGS 则通过人工手段创造或增强地热储层的渗透性和传热性能。
这一技术通常包括水力压裂、化学刺激等方法，以增加岩石的裂隙和孔隙度，从而提高地热流体的流动和热量提取效率。
EGS 使得在原本不具备经济开发价值的地区获取地热能源成为可能，大大拓展了地热资源的可利用范围。
深井钻探技术的不断改进也是推动地热能源发展的重要因素。
为了获取深层高温的地热资源，钻探深度和精度的要求日益提高。
新的钻探技术采用了更先进的钻头材料和设计，能够在高温高压的环境下保持稳定性能，同时提高钻探速度和减少钻探成本。
此外，随钻测量和导向技术的应用使得钻探路径更加精确，有效地避免了地质风险，提高了钻井的成功率。
地热能源的转换和利用效率在新技术的助力下得到显著提升。
例如，有机朗肯循环（ORC）技术在地热发电中的应用越来越广泛。
ORC 系统能够在较低温度的地热流体条件下实现高效发电，相比传统的蒸汽轮机发电系统具有更强的适应性。
同时，联合循环发电技术将地热蒸汽和热水的能量充分利用，进一步提高了能源的综合利用率。
在热能直接利用方面，新型的地热热泵技术不断优化，能够在更广泛的温度范围内提供高效的供暖和制冷服务，大大降低了建筑能耗。
智能监测和控制系统在地热能源开发中发挥着日益重要的作用。
通过在井口、管道和设备上安装传感器，实时采集温度、压力、流量等关键参数，并利用大数据分析和人工智能算法进行预测和优化。
这不仅有助于及时发现和解决潜在的问题，保障地热系统的稳定运行，还能够根据能源需求和市场价格动态调整运行策略，实现经济效益的最大化。
地热能源开发利用的最新技术进展如何
地热能源开发利用的最新技术进展如何地热能源作为一种清洁、可再生的能源，近年来在开发利用方面取得了显著的技术进展。
这些进展不仅为能源领域带来了新的机遇，也为解决全球能源需求和环境问题提供了有力的支持。
首先，增强型地热系统（EGS）技术的发展引人注目。
传统的地热能源开发通常依赖于自然形成的地热储层，但这些资源在地理分布上相对有限。
EGS 则通过人工手段创造地热储层，大大扩展了地热能源的可利用范围。
具体来说，这一技术包括水力压裂、化学刺激等方法，以增加岩石的渗透性，从而使地下的热能能够更有效地被提取出来。
例如，在某些地区，研究人员通过向深层岩石注入高压水，制造出人工裂缝网络，使得原本低渗透性的岩石能够传递热能和流体，提高了地热资源的开采效率。
其次，地热钻探技术的不断改进也是关键的进展之一。
更深、更精准的钻探能力对于获取高温地热资源至关重要。
新型的钻探设备和工艺能够应对更复杂的地质条件，降低钻探成本，并提高钻探的成功率。
比如，采用先进的导向系统可以使钻头更准确地到达预定的地热储层位置，减少钻探过程中的偏差和失误。
同时，耐高温的钻探材料和冷却技术的应用，使得能够钻探到温度更高、更深层的地热资源，为大规模的地热发电提供了更多可能性。
在地热能源的转化和利用方面，也出现了一系列新的技术。
其中，有机朗肯循环（ORC）技术在低温地热能源的利用中表现出色。
与传统的蒸汽轮机发电相比，ORC 技术能够更有效地利用温度相对较低的地热流体进行发电。
它使用低沸点的有机工质，在低温下就能蒸发产生蒸汽驱动涡轮机，从而提高了能源转化效率。
此外，联合循环系统将地热蒸汽发电与其他能源形式（如太阳能、生物质能等）相结合，实现了能源的综合利用和互补，进一步提高了整个能源系统的稳定性和效率。
地热热泵技术在供暖和制冷领域的应用也越来越广泛。
地热热泵通过提取地下相对稳定的温度，在冬季为建筑物供暖，夏季为其制冷。
这一技术不仅高效节能，而且对环境影响较小。
增强型地热系统的工作原理
增强型地热系统的工作原理
地热系统是利用地下热能进行加热和制冷的一种智能化、节能、环保的方式。
增强型地热系统是对传统地热系统进行改良，通过加强地热井、提高换热效率、优化管路布局等方式，使地热系统的效率更高，运行更稳定。
其工作原理如下：
增强型地热系统主要由地热井、水泵、换热器、管路和控制系统等组成。
地热井是地下热源的采集器，通过抽取地下的热能进行加热或制冷。
水泵则将地下热能采集后的水通过管路输送到换热器中，换热器进一步将水中的热量传递给空气或水，实现加热或制冷。
管路和控制系统则起到输送和控制的作用。
在增强型地热系统中，对地热井的加强是实现高效运行的关键。
通过采用更深的井深、更密集的井网等方式，提高地热井的采集效率。
同时，优化换热器的结构，采用高效的换热材料，提高换热效率，减少能源的损失。
此外，对管路布局的优化也能有效降低系统的能耗。
总之，增强型地热系统通过优化地热井、提高换热效率、优化管路布局等方式，使地热系统的效率更高，运行更稳定，为环保节能提供了可靠的解决方案。
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地热能开发的技术与市场分析
地热能开发的技术与市场分析关键信息项1、地热能开发的技术类型及特点干蒸汽发电技术：＿___________________________闪蒸蒸汽发电技术：＿___________________________双循环发电技术：＿___________________________增强型地热系统技术：＿___________________________ 2、地热能开发的市场规模与增长趋势全球市场规模：＿___________________________区域市场分布：＿___________________________市场增长预测：＿___________________________3、地热能开发的成本构成与效益分析前期勘探成本：＿___________________________设备采购与安装成本：＿___________________________运营与维护成本：＿___________________________经济效益评估：＿___________________________环境效益评估：＿___________________________4、地热能开发的政策支持与法规要求国家层面的政策激励：＿___________________________地方政府的配套措施：＿___________________________环保法规对开发的约束：＿___________________________1、引言11 地热能作为一种可再生能源，具有巨大的开发潜力和应用前景。
本协议旨在对地热能开发的技术与市场进行全面分析，为相关决策提供依据。
2、地热能开发的技术类型及特点21 干蒸汽发电技术干蒸汽发电技术是地热能开发中最成熟的技术之一。
其原理是直接利用从地下喷出的干蒸汽驱动涡轮机发电。
这种技术的优点是系统简单、效率高，但对地热资源的要求较高，需要有高质量的干蒸汽资源。
地热能利用的技术挑战与前景展望
地热能利用的技术挑战与前景展望地热能被广泛认为是一种可再生能源，具有稳定、环保的特点。
利用地热能可以为工业生产和生活提供可靠的热能供应。
然而，地热能利用仍然面临着一些技术挑战。
本文将对地热能利用的技术挑战进行分析，并展望其前景。
一、技术挑战1. 地热资源开发难度大地热资源的分布不均匀，有些地区地热资源丰富，而有些地区地热资源稀缺。
开发地热资源需要深入地下，钻探、开采等过程相对复杂，需要大量的投资和高超的技术人员。
2. 地热能的高温利用技术地热能中的高温能源不仅可以用于供暖和发电，还可以用于工业生产中的高温工艺需求。
现有的高温利用技术虽然成熟，但面临着一定的技术挑战。
比如，地热能发电技术需要解决地热流体的利用、工作介质的选择和热功率转换效率等问题。
3. 热泵技术的改进热泵技术是目前利用地热能最常见的方式之一，但面临着一些技术问题。
热泵在地热能利用中的热效率相对较低，需要通过改进传热和传质过程来提高效率。
同时，热泵设备的制造和维护成本也是一个挑战，需要降低成本，提高可靠性。
4. 地热热储存技术地热热储存技术是将地热能存储在地下，以便按需使用。
目前，地热热储存技术还处于初级阶段，需要解决储存效率、储存容量和热损失等问题。
二、前景展望1. 地热能在供暖领域的应用地热能在供暖领域的应用前景广阔。
通过利用地下稳定的温度，可以实现城市供暖的能源替代。
一些国家和地区已经开始推广地热能供暖系统，取得了良好的经济和环境效益。
2. 地热能在工业生产中的应用地热能在工业生产中的应用前景也较好。
地热能可以用于提供工业生产中的高温能源需求，如钢铁、化工等行业。
利用地热能可以降低生产成本，减少环境污染，为工业转型升级提供技术支持。
3. 地热能发电技术的改进地热能发电技术的改进是发展地热能利用的重要方向。
目前，地热能发电技术主要集中在传统蒸汽动力发电和二次循环发电等方式。
未来，需要进一步改进发电技术，提高效率和经济性，开发更多的地热资源。
地热发电应给予充分重视并积极推进
地热发电应给予充分重视并积极推进我国地热发电方兴未艾，发展虽然受到多方面因素的影响，但前景依然广阔。
中国工程院院士多吉认为，地热能在未来清洁能源发展中将占据重要地位，而且有望成为能源结构转型的新方向。
地热相对其他能源而言起步较晚，但资源基础雄厚，发展潜力巨大。
特别是地热发电，是地热资源利用的高级阶段，应给予充分重视并积极推进。
地热发电方兴未艾多吉院士表示，我国地热资源分布非常广泛。
因受地质构造、岩浆活动、地层岩性、水文地质条件等因素的影响，总体分布不均匀，但具有明显的规律性和地带性，我国总体呈现“东高中低，西北低西南高”的热流格局。
“我国地热资源多为中低温地热，主要分布在大型沉积盆地和造山带的断裂带上。
有利于发电的高温地热主要分布在喜马拉雅地热带上的西藏南部、云南西部、四川西部以及台湾省。
目前我国已发现高温地热系统200多处。
”多吉院士说。
我国总体呈现“东高中低，西北低西南高”的热流格局（图片来源：汪集旸院士PPT报告）有数据显示，西南地区的高温地热年可采资源量折合1800万吨标准煤，发电潜力7120兆瓦。
其中，西藏高温地热资源量居全国之首，高于沸点的地热显示占全国的1/2，背景资源量达3.096×1018焦耳，可采资源量达2988兆瓦。
多吉告诉记者，截至2015年底，世界上已有24个国家进行地热能发电上游开发，地热电站约有250座。
2015年世界水热型地热能发电装机容量已达到1.26万兆瓦，与2010年相比增加了1700兆瓦，增长达16%，增速还是比较快的。
我国地热能发电始于20世纪70年代。
1970年12月，第一台中低温地热能发电机组在广东省丰顺县邓屋发电成功。
1977年9月，第一台1兆瓦高温地热能发电机组在西藏羊八井发电成功。
中国成为世界上第8个掌握高温地热能发电技术的国家。
1970年12月，第一台中低温地热能发电机组在广东省丰顺县邓屋发电成功“在丰富高温地热资源支持下，西藏利用地热资源发电位居我国第一位。
地热能分布特点
地热能资源是指能够经济地被人类所利用的地球内部的地热能、地热流体及其有用组分，是一种可再生的能源，具有清洁、环保、利用系数高等特点。
目前可利用的地热能主要包括∶通过热泵技术开采利用的浅层地温能、通过天然通道或人工钻井直接开采利用的水热型地热能以及干热岩体中的地热能。
1、浅层地热能浅层地温能也称浅层地热能。
是指地表以下一定深度范围内（一般在地下200 m 深范围），温度低于25℃，在当前技术经济条件下，具备开发利用价值的地球内部的热能资源。
浅层地温能是地热资源的一部分，可称为特殊的能源资源。
其主要特点同太阳能、风能等能源一样，不产生二氧化碳及热岛效应，清洁环保，不产生室内外环境污染，是典型的“气候友好技术”和“绿色经济”。
2、水热型地热能水热型地热资源的存在形式主要为天然出露的温泉、气泉，以及埋藏在地下4000米深度范围内的流体。
一般集中分布在构造板块边缘一带以及大中型沉积盆地，热量来源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。
水热型地热资源亦是贮存在地球内部的可再生热能。
按照地热水的温度，可分为高温地热能、中温地热能和低温地热能。
3、增强型地热系统增强型地热系统（EGS）是指通过钻井建立地下人工热交换系统获取地热能的系统。
埋深一般大于4000 米，温度大于200℃。
目前我国开发利用的地热能资源以埋深在200-4000 米的中低温地热能资源为主，其中传导型地热能资源主要分布在中东部沉积盆地，分布面积广，温度随深度逐渐增加; 对流型地热能资源主要分布在云南、四川、广东、福建、山东及辽东半岛等地，主要沿断裂构造呈带状分布。
对流型高温地热能资源，主要分布于西藏、滇西、川西及台湾地区。
增强型地热能资源主要分布在西南和东南沿海等地区。
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的 Ｌａｎｄａｕ的 ＥＧＳ 尚在试验中，澳大利亚的 Ｃｏｏｐｅｒ 部达１７０ ℃。孙知新等 在 ［５］ 青海省共和盆地通过钻
盆地的 ＥＧＳ尚未运转外，其余的皆因技术问题或经 济效益不佳而终止试验。至今全世界还没有一个增 强型地热系统能投入商业运行。
我国极 其 重 视 地 热 能 的 开 发 利 用。２０１３ 年 １ 月１０日国家能源 局、财 政 部、国 土 资 源 部 和 住 房 城 乡建设部印发《关 于 促 进 地 热 能 开 发 利 用 的 指 导 意 见》［１］。其中提 到：“地 热 能 是 清 洁 环 保 的 新 型 可 再 生 能 源 ，资 源 储 量 大 、分 布 广 、发 展 前 景 广 阔 ，市 场 潜 力巨大。积极开发利用地热能对缓解我国能源资源 压 力 、实 现 非 化 石 能 源 目 标 、推 进 能 源 生 产 和 消 费 革 命、促进生态文明建 设 具 有 重 要 的 现 实 意 义 和 长 远 的战略意 义”。 其 主 要 目 标：２０１５ 年 全 国 地 热 供 暖 面积５亿 ｍ２，地热发电装 机 容 量 １０ 万 ｋＷ，地 热 能 年利用量２ ０００万ｔ标准煤。其 中 还 提 及 ：“积 极 开
ＬＩＡＯ Ｚｈｉｊｉｅ，ＷＡＮ Ｔｉａｎｆｅｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｚｈｅｎｇｕｏ．Ｔｈｅ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ ｓｙｓｔｅｍ（ＥＧＳ）：Ｈｕｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｅｘｐｌｏｉｔａ－ ｔｉｏｎ．Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ，２０１５，２２（１）：３３５－３４４
收 稿 日 期 ：２０１３－０６－２９；修 回 日 期 ：２０１４－０５－３０ 基 金 项 目 ：中 国 地 质 调 查 局 地 质 调 查 工 作 项 目 （科 ［２０１１］０１－４８－１１） 作者简介：廖志杰 （１９３５—），男，教授，长期从事地热地质研究。 ＊ 通讯作者简介：万天丰，男，教授。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎ－ｔｉａｎｆｅｎｇ＠１６３．ｃｏｍ
探发现地温梯度达６～７ ℃／ｈｍ，推 测 ３ｋｍ 深 度 可 达 ２００ ℃ 。 冉 恒 谦 等 对 ［６］ 沉 积 盆 地 （东 北 、华 北 、 苏中）、近 代 火 山 区 （长 白 山 、腾 冲 、五 大 连 池 ）和 高 热流 花 岗 岩 区（闽 、粤 、赣）等 ３ 种 不 同 地 质 构 造 区 的 干 热 岩 地 热 资 源 潜 力 进 行 评 估 。 然 而 ，如 何 建 立 增 强 型 地 热 系 统 还 未 摆 上 日 程 ，其 中 包 括 如 何 着 手 干 热 岩 科 学 钻 探 、进 行 人 工 压 裂 试 验 、注 入 与 回 灌 试 验 、热 储 模 拟 技 术 的 开 发 、干 热 岩 地 热 发 电 的技术研究和预防诱发地震等问题。
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廖志杰 ，万天丰 ，张振国／ 地学前缘 （Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ）２０１５，２２ （１）
发增强型地热系统。中国干热岩系统的潜势如何呢？中 国 科 学 院 地 质 地 球 物 理 研 究 所 利 用 ９２１ 个 大 地 热 流 数据编制了《中国大陆地区新版热流图》以及３～１０ｋｍ 深处不同深 度 温 度 分 布 图，计 算 了 不 同 深 度 干 热 岩 地 热资源量，总数为２．０９×１０７ ＥＪ；其中主要分布在青藏 高 原，占 全 国 总 资 源 量 的 五 分 之 一。 作 者 们 认 为，干 热 岩资源的开发和增强型地热系统的建立是一个系统工程，地热资源的 开 发 是 一 项 风 险 投 资，亚 经 济 型 的 ＥＧＳ 风险更甚。国家必须统一安排和投资。工程项目必须学习国外的经验和吸取开发的教训。要选择关键地区 进行试验和研究。作者们建议可考虑选择羊八井地热田的北部作为试验地区。 关 键 词 ：可 再 生 能 源 ；水 热 型 地 热 系 统 ；干 热 岩 ；增 强 型 地 热 系 统 中 图 分 类 号 ：Ｐ５８８．１４５ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００５－２３２１（２０１５）０１－０３３５－１０
１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅａｒｔｈ ａｎｄ Ｓｐａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｐｅｋｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７１，Ｃｈｉｎａ ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ ３．Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｒｅｔｉｒｅｄ Ｏｆｆｉｃｉａｌｓ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｌａｎｄ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８１２，Ｃｈｉｎａ
Ｖｏｌ．２２ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１５
增强型地热系统：潜力大、开发难
廖志杰１， 万天丰２，＊ ， 张振国３
１．北京大学 地球与空间科学学院，北京 １００８７１ ２．中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 １０００８３ ３．国土资源部 离退休干部局，北京 １００８１２
ＬＩＡＯ Ｚｈｉｊｉｅ１， ＷＡＮ Ｔｉａｎｆｅｎｇ２，＊ ， ＺＨＡＮＧ Ｚｈｅｎｇｕｏ３
第２２卷 第１期 ２０１５ 年 １ 月
地 学 前 缘 （中 国 地 质 大 学 （北 京 ）；北 京 大 学 ） Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ（Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｂｅｉｊｉｎｇ）；Ｐｅ．ｅｓｆ．２０１５．０１．０２９