我国地热资源开发利用优势对比

第6期水文地质工程地质·Ⅰ·我国地热资源开发利用优势对比分析

李悦，关锌

（中国地质大学（武汉），武汉430074）

摘要：新能源又称非常规能源，指传统能源之外的各种能源形式，包括太阳能、地热能、风能、生物质能等。随着全球气候变化日益受到人们的关注，新型能源逐渐应用于社会生产生活之中。相对于其他新型能源，地热在开发利用中有其自身的优势，本文在介绍我国新能源开发利用的基础上，提出了地热资源开发利用的独特优势。

关键词：新能源；地热；供暖；优势对比

1我国地热资源开发利用现状

1.1我国地热资源概况

中国位于欧亚大陆东部，处于环太平洋地震带，是火山爆发，地震和地热活动区域。在辽宁、山东、福建、广东、台湾和海南省分布着较多的温泉。中国西南边界位于地中海－喜马拉雅带东部，分布有很多高温地热，例如喷泉、沸腾泉和温泉。

中国有超过3000口地热井，大多分布在北部大中型盆地和东部平原地区，一些地热井井口水温可达95 120ħ，大部分地热井开采量为30 60m3/h，有的可达100 300m3/h。

50多年来，国土资源部（原地质矿产部）对大量的中高温地热田的基本情况和资源分布进行了初步的探索和评估。通过储备土地和资源的检验评估，目前，有103个地热田可利用资源达到B+C级（储量等级标准），产量达到332.83ˑ106m3/a。经过详细的调查评估，有214个地热田可利用资源达到C+D级，产量达500ˑ106m3/a。在当前的经济技术条件下，全国地热水总利用额估计为6845ˑ106m3/a，总热能为972.28ˑ1015J，相当于3284.8ˑ104吨标准煤。这里的地热水量估计值不包括2000m以下的地热资源以及地温梯度小于3ħ/100m的地热资源和浅层地温能。

1.2我国地热资源开发利用现状

地热能分为浅层地温能和常规地热能两种，开发利用方式多种多样，包括地热发电和供暖、洗浴、农业养殖、温室、旅游、医疗等直接利用。

我国适用于地热能发电的资源较少，目前主要集中在西藏。高温湿蒸汽发电只有羊八井地热电厂仍在运行。中国的地热直接利用一直在稳定增长，并呈现进一步规模化、产业化的发展趋势，地热资源管理更趋成熟，减少了浪费，提高了能效，保护了资源。截至2009年底，我国常规地热直接利用设备能力达3688MWt，利用总热量为46313TJ/a；若连同地源热泵的应用，则设备能力和年利用总热量分别为8898MWt 和75348TJ/a。2009年末全国地热供暖总面积达3020ˑ104m2，年均增长率约19%；地源热泵技术2009年增长供暖（部分制冷）面积1800ˑ104 2300ˑ104m2，至2009年末约达5210MWt；传统的温泉洗浴和医疗利用逐步向养生保健和休闲娱乐提升。

2地热与其他新能源利用优势分析

2.1新能源开发利用经济性比较

2.1.1地热资源利用的经济性

如果单纯考虑电站建设和运行的成本，国际地热发电成本在2 5美分/kWh左右，我国地热发电价格在0.5元/kWh左右，成本估计在0.40元/kWh左右。但是作为地热发电的前期重要工作的资源勘查和打井的费用是高昂的，如果将勘探、打井的费用考虑在内，地热发电成本将可能超过1.0元/kWh。在这样的成本水平下，高温地热的资源潜力为582ˑ104kW，发电潜力300ˑ108 400ˑ108kWh/a。

与其他供热方式相比，地热的直接利用成本相对较低，初步估计，在目前的技术水平下，地热直接利用的热力价格折合0.25 0.45元/kWh，成本约为0.2 0.4元/kWh，具有一定的竞争力，在这样的成本和价格下，全国近期地热资源可利用量相当于1440ˑ104kW的装机容量和864ˑ108kWh/a的发电量。

2.1.2风电资源利用的经济性

风电设备所消耗的能源较少，在风电设备投产运行3 6个月后即可通过发电完全回收。风电对土地资源、水资源等要求小，对环境的影响有限。风电场运行过程中基本不消耗水源，也不排放各种污染物。风电场中风电机组布置面积较大，每万千瓦布机面积约

·Ⅱ·水文地质工程地质2011年

2km2。

随着技术进步和产业规模化，风电成本一直呈下降趋势，到2020年有再降低20% 40%的潜力。目前我国已经批复的风电上网电价在0.5 0.6元/kWh 之间，少数高于0.6元/kWh。

风电价格与常规发电相近。按照国家发改委能源研究所的估计，按照2020年前降低20%计算（以不变价格计算），风电成本预计接近或低于0.4元/kWh，从而具有和清洁火电竞争的优势。

2.1.3太阳能资源利用的经济性

太阳能资源的开发利用成本与其利用技术、利用方式有很大的关系。目前已经成熟的有规模应用潜力的太阳能利用形式是太阳能热水器，太阳能热发电技术还不成熟。目前使用太阳能热水器获得能源的预期成本为：国内消费水平和国际消费水平下的成本（按出厂价）分别为0.06元/kWh和0.20元/kWh（热），平均水平在0.13元/kwh（热）左右。

2.1.4生物质能利用的经济性

生物质能发电成本主要取决于生物质原料的价格，由于生物质分散和季节性强，因此生物质收集、运输和储存成本价高。

2.2新能源环境影响比较

一般来讲，新能源利用的环境影响很小，主要是产品生产本身的较少的能源消耗和少量的污染物排放。从能源消耗和能量回收的角度考虑，风电的回收期最小，太阳能光伏发电最大，太阳能光热发电介于两者中间。一般来讲，风电装备制造所消耗的能源，在风电装备投产后3 6个月便可通过发电回收，太阳能光伏发电和热发电大约需要2 3年，太阳能热利用大约在1年左右。随着技术的进步，其能量回收期还可以缩短。

从温室气体减排的角度，各种可再生能源都具有竞争优势，根据日本中央电力研究所的研究资料，水电、风电、太阳能发电和地热发电等产生的温室气体很少，并且仅为在电站建设和装备制造过程中使用能源的排放。生物质发电的环境影响比较复杂，如果不考虑资源消耗过程中的能源消耗，其发电排放的温室气体主要是设备制造消耗的能源所致，略高于太阳能发电和风电，相当于每千瓦时排放45g或160gCO

2

。

在我国影响可再生能源发电技术发展、需要进行相互比较的因素还有土地资源。按照现有技术水平粗略的推算，每10km2的土地，大约可以安装100ˑ104kW的太阳能发电或布置4ˑ104 6ˑ104kW的风电设备（实际占用土地可以忽略不计），年发电量分别为10ˑ108kWh和14ˑ108kWh。而同样的土地面积每年只能生产大约7500t的生物质能源，可发电1000ˑ104kWh左右，即单位占地面积的能源产出，按发电量计算，如果生物质发电为1，风电大约为10，太阳能发电是100。因此从发电占地角度考虑，太阳能发电和风力发电要明显优于生物质发电。

2.3新能源供暖供热产品竞争力比较

2.3.1新能源供暖方式

（1）地热能

中国地热资源丰富，北京、天津等地热田产出的70 90ħ的地下热水既没有CO

2

排放，又是资源品位的恰当利用，正好可直接引至供暖系统为供暖利用。2008年我国利用常规地热资源的供暖面积为2400ˑ104m2，至2009年末达到了3020ˑ104m2。

在地热能热利用技术中，地源热泵技术的推广应用具有更广阔前景。地源热泵技术有效利用蕴藏在地表浅层丰富的地热资源，替代传统供热供冷模式，解决建筑的空调、采暖、热水供应，全年可节约能源40%以上，可有效降低城市的污染物排放和热岛效应。

（2）太阳能

太阳能热利用技术主要是太阳能热水、太阳能采暖制冷、太阳房和太阳灶等技术。太阳能热水器是目前太阳能利用技术中最为成熟的技术，应用普及率较高。太阳能制冷和采暖技术尚在研发和实验之中。2.3.2地热能供暖成本效益

（1）经济效益分析

根据现有实际工程测算，采用地埋管热泵系统，初投资约为300 480元/m2，其中冷热源部分投资约为200 270元/m2。和目前常规单一供暖方式相比，地源热泵系统初投资较高，但地源热泵系统提供供暖空调生活热水多重功能，而传统集中供热基本为单一供暖功能。

采用地源热泵系统作为楼宇空调系统，其运行费用可大大降低。用地源热泵系统供暖时，根据不同的地域、气候、资源、环境，其运行费用可比传统中央空调系统降低25% 50%。

（2）应用局限

浅层地温能虽然普遍存在，但是其开发利用与地质构造具有很大关系，因此并不是各地都可以使用热泵技术。浅层地热能是一种低品位能源，利用时需考虑其可以支持的建筑面积，这可能会对地源热泵的规模产生一定的限制。此外，地源热泵的发展要考虑对地下水以及地表温度等的影响。