我国地热供暖的现状及展望_郭森

第４８卷第４期２０１５年（总１９８期）

西　北　地　质

ＮＯＲＴＨＷＥＳＴＥＲＮ　ＧＥＯＬＯＧＹ

Ｖｏｌ．４８　Ｎｏ．４

２０１５（Ｓｕｍ１９８

）　收稿日期：２０１５－０４－２０；修回日期：２０１５－０７－

０１　基金项目：

国家自然基金项目“沉积盆地深层孔隙型地下热水回灌堵塞机理研究”（４１４７２２２１）　作者简介：郭森（１９９０－），男，山东菏泽人，硕士，主要从事地热、同位素水文地球化学研究。Ｅ－ｍａｉｌ：１１０１９４１２３９＠ｑｑ

．ｃｏｍ我国地热供暖的现状及展望

郭森，马致远，

李劲彬，裴蓓，郑磊，李修成，张雪莲（长安大学环境科学与工程学院，陕西西安　７１

００５４）摘　要：地热资源作为一种重要的清洁能源，在治污降霾、改变能源结构、提倡生态文明的今天的作用日益凸显。我国大部分地区主要利用化石燃料供暖，污染较严重，供暖形势严峻。而利用地热能供暖是地热资源最直接的利用方式。我国利用地热供暖已有３０多年的历史，在天津、咸阳等地利用地热供暖已经初具规模。但是受限于技术、成本等条件制约，地热供暖在我国总供暖面积中占的比例依然很小，而且在利用过程中浪费比较严重，利用地热供暖在我国还有很大的发展空间。目前，北方地区地热供暖以地热流体供暖为主，地源热泵供暖发展迅速，干热岩供暖虽然还处于实验阶段但是前景广阔。笔者在对地热流体、地源热泵、干热岩供暖的历史、现状及前景分析的基础上，提出了我国未来利用地热供暖思考及建议。关键词：地热能；供暖；水热型地热；地源热泵；干热岩

中图分类号：Ｐ６４１．１２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００９－６２４８（２０１５）０４－０２０４－

０６Ｓｔａｔｕｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　Ｈｅａｔｉｎｇ　

ｉｎ　ＣｈｉｎａＧＵＯ　Ｓｅｎ，ＭＡ　Ｚｈｉｙｕａｎ，ＬＩ　Ｊｉｎｂｉｎ，ＰＥＩ　Ｂｅｉ，ＺＨＥＮＧ　Ｌｅｉ，ＬＩ　Ｘｉｕｃｈｅｎｇ

，ＺＨＡＮＧ　Ｘｕｅｌｉａｎ（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

，Ｃｈａｎｇ＇ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ　７１００５４，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｃｌｅａｎ　ｅｎｅｒｇｙ，ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｉｓ　ｂｅ－ｃｏｍｉｎｇ　ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｗｉｄｅｌｙ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃａｓｅ　ｏｆ　ｈｅａｔｉｎｇ．Ｕｓｉｎｇ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｒｅ－ｓｏｕｒｃｅｓ　ｔｏ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｃａｎ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｈｅｌｐ　ｔｏ　ｃｈａｎｇｅ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｍｏｓｔ　ａｒｅａｓ　ｉｎＣｈｉｎａ　ｍａｉｎｌｙ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｆｏｓｓｉｌ　ｆｕｅｌｓ　ｆｏｒ　ｈｅａｔｉｎｇ，ｂｕｔ　ｔｈｅ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｉｓ　ｓｅｒｉｏｕｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎｉｓ　ｇｒｉｍ．Ｂｕｔ，ｔｈｅ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｄｉｒｅｃｔ　ｕｓｉｎｇ　ｗａｙｓ　ｏｆ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．Ｔｈｅｈｉｓｔｏｒｙ　ｏｆ　ｕｓｉｎｇ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　ｔｈａｎ　３０ｙｅａｒｓ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｕｓｉｎｇ　ｏｆ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｈｅａｔｉｎｇ　ｈａｓ　ｂｅｇｕｎ　ｔｏ　ｔａｋｅ　ｓｈａｐｅ　ｉｎ　Ｔｉａｎｊｉｎ　ａｎｄ　Ｘｉａｎｙａｎｇ．Ｂｕｔ　ｉｔ　ｉｓ　ｌｉｍｉｔｅｄ　ｂｙ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｏｓｔｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ，ｔｈｅ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｈｅａｔｉｎｇ　ａｃｃｏｕｎｔｓ　ｆｏｒ　Ｃｈｉｎａ＇ｓ　ｔｏｔａｌ　ｈｅａｔｉｎｇ　ａｒｅａ　ｉｓ　ｓｔｉｌｌ　ｓｍａｌｌ．Ａｎｄ　ｔｈｅｗａｓｔｅ　ｉｓ　ｓｅｒｉｏｕｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｕｓｉｎｇ，ｓｏ　ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ｂｉｇ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｓｐａｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｕｓｉｎｇ　ｏｆ　ｇｅｏ－ｔｈｅｒｍａｌ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｉｎ　ｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙ．Ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｆｌｕｉｄ　ｈｅａｔｉｎｇ（ｈｏｔ　ｗａｔｅｒ　ｈｅａｔｉｎｇ）ｉｓｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｗａｙ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ，ｔｈｅ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｕｓｉｎｇ　ｇｒｏｕｎｄ－ｓｏｕｒｃｅ　ｈｅａｔ　ｐｕｍｐ　ｉｓ　ｂｅｃｏｍｉｎｇｐｏｐｕｌａｒ．Ａｌｔｈｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｈｏｔ　ｄｒｙ　ｒｏｃｋ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｉｓ　ｓｔｉｌｌ　ｉｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔａｇｅ，ｂｕｔ　ｉｔ　ｈａｓ　ａ　ｇｒｅａｔ　ｓｐｒｅａｄｆｕｔｕｒｅ．Ａｆｔｅｒ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　

ｔｈｅ　ｈｉｓｔｏｒｙ，ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｆｌｕｉｄ　ｈｅａｔｉｎｇ，

ｇｒｏｕｎｄ－ｓｏｕｒｃｅ　ｈｅａｔ　ｐｕｍｐ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｈｏｔ　ｄｒｙ　ｒｏｃｋ　ｈｅａｔｉｎｇ，ｔｈｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ　ｕｓｉｎｇｏｆ　ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｅｎｅｒｇｙ；ｈｅａｔｉｎｇ；ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌ　ｆｌｕｉｄ；ｇｒｏｕｎｄ　ｓｏｕｒｃｅ　ｈｅａｔ　ｐｕｍｐ；ｈｏｔ　ｄｒｙ－ｒｏｃｋ

由于雾霾加重，化石能源枯竭，使清洁可再生能源的应用出现了一个新的高潮。党的十八大报告中已将生态环境建设纳入五位一体的国家战略层面。地热一个非常重要的清洁能源，却一度被忽视（石岩等，２０１１）。地热能分为浅热（地源热泵）、水热和干热（干热岩）３种主要类型（庞忠和等，２０１２）。中国是地热资源最丰富的国家，中国地热资源占世界的六分之一，但是目前开发利用地热资源程度较低，开发潜力巨大，发展地热刻不容缓。利用地热资源进行供暖，是对地热资源最直接的利用方式。利用地热采暖、供热，不仅能优化产业结构，而且能大量减少有害物质的排放，对减轻雾霾污染有着非常重要的作用（朱佳玲，２０１０）。鉴于此，笔者将归纳总结迄今为止我国地热供暖的现状及问题，为将来地热能的可持续开发提供一些建议。

１　我国水热型地热供暖的现状、问题和前景

１．１　我国水热型地热供暖现状

水热型地热供暖是指利用开采井抽取地下水，通过换热站将热量传递给供热管网循环水，输送至用户。我国开发利用水热型地热供暖已有上千年的历史，改革开放后尤其是近年来，水热型地热供暖的开发利用在规模、深度和广度上都有很大发展，目前我国水热型地热采暖的利用总量已位居世界首位。天津和咸阳是利用水热型地热进行供暖的典型城市。目前，天津是我国利用地热供暖规模最大的城市，全市１４０个地热站，天津每年地热水开采量为２　６００万ｔ，地热供暖面积达到１　２００万ｍ２，约占全市集中供暖总面积的１０％，占全国地热供暖总面积的５０％（赵苏民等，２０１３）。咸阳市孔隙热储处于陕西关中断陷型沉积盆地北部，开采１　６００～４　０００ｍ深度新近系蓝田灞河组地下热水，曾被命名为全国首家“中国地热城”及“国家级地热资源开发利用示范区”。截至目前，已开凿深层孔隙型地热井４５眼，地热水年开采量４００万ｍ３，地热供暖面积达到２６０万ｍ２（南小康，２０１０；李婷等，２０１２）。在技术层面上，以前设备陈旧，腐蚀严重，操作为简单的直接利用；如今梯级利用配套专用设备、完善的回灌系统、先进的测试手段、网络化自动管理信息系统，以及资源保证和评价体系的建立，使得我国地热资源开发利用水平不断的与世界水平靠近。

１．２　水热型地热供暖的优势

（１）水热型地热供暖供热量稳定，供热面积大，单井供暖面积在２０万ｍ２左右。

（２）初始费用与运营费用要远低于集中供暖和燃气锅炉供暖。其初始投资在１００元／ｍ２，运营成本在１２元／ｍ２。

（３）环境效益巨大，尤其是在污染严重的今天，利用地热供暖可以有效地减少ＣＯ２的排放，降低雾霾污染。以咸阳为例，每年减少煤燃烧３０万ｔ，减少排放废气１８　０００ｔ。

１．３　我国水热型地热供暖的问题及解决方法由于地热水的过量开采，造成地下热水水位、水温、水压下降甚至部分开采井变成干井。地热水利用不充分。例如，咸阳部分地热井的尾水排放温度在６０℃以上，不仅造成了资源的巨大浪费，同时会造成环境污染。地热水开发利用规范较少，部分地区盲目打井，破坏了地下热水赋存环境，严重干扰地下热水的自然更新。

解决这些问题的关键措施就是进行地热尾水回灌，地热尾水回灌不仅能够避免地热尾水排放污染，还能够提高地下热水水位，实现地下热水可持续开采，形成地下热水开发的良性循环（李婷等，２０１２；ＹＵ　Ｊ，ｅｔ　ａｌ．，２００９；马致远等，２０１３）。中国目前的地热尾水回灌可分为２种：一种为基岩裂隙型热储回灌，主要为灰岩和白云岩；另一种为孔隙型砂岩热储，为新近纪和古近纪时（侯晨等，２０１２）。基岩裂隙型热储地热尾水回灌效果普遍较好，以天津为例，其

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　第４期郭森等：我国地热供暖的现状及展望