地?zé)崮茏鳛槲宕蠓翘蓟茉粗?，是?guó)家碳中和路線圖的重要構(gòu)成。2021年4月，國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用的若干意見(jiàn)》提出：到2025年，各地基本建立起完善規(guī)范的地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用管理流程，地?zé)崮芄┡ㄖ评洌┟娣e比2020年增加50%，在資源條件好的地區(qū)建設(shè)一批地?zé)崮馨l(fā)電示范項(xiàng)目。
一、從全球看地?zé)崮芾?/strong>
1、地?zé)崮芊诸?/strong>
地?zé)崮芗吹厍騼?nèi)部隱藏的能量，是驅(qū)動(dòng)地球內(nèi)部一切熱過(guò)程的動(dòng)力源，其熱能以傳導(dǎo)形式向外輸送。地?zé)崮苁莵?lái)自地球深處的可再生性熱能，它起于地球的熔融巖漿和放射性物質(zhì)的衰變。
按儲(chǔ)存形式，地?zé)崮芸煞譃檎羝汀崴?、地壓型、干熱巖型和熔巖型5大類。按溫度的高低，地?zé)崮芸煞譃楦邷匦秃椭械蜏匦蛢深悾渲懈邷匦鸵话銣囟雀哂?50攝氏度，中低溫型一般低于150攝氏度。
地?zé)崮芾弥饕譃橹苯永煤偷責(zé)岚l(fā)電兩大類。地?zé)崮苤苯永靡褟V泛地應(yīng)用于工業(yè)加工、民用采暖和空調(diào)、洗浴、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)溫室、農(nóng)田灌溉、土壤加溫、水產(chǎn)養(yǎng)殖、畜禽飼養(yǎng)等各個(gè)方面。地?zé)岚l(fā)電是把地下的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰哭D(zhuǎn)變過(guò)程，在全球20多個(gè)國(guó)家已有應(yīng)用。
2、全球地?zé)崮芾?/strong>
全球地?zé)崮軆?chǔ)量極其豐富，地球的體積為10832億km3，其中溫度超過(guò)1000℃的部分占地球體積的99%，低于100℃的部分只占地球體積的0.1%。離地球表面5000米深，15℃以上的巖石和液體的總含熱量，約為14.5×1025焦耳（J），約相當(dāng)于4948萬(wàn)億噸（t）標(biāo)準(zhǔn)煤的熱量。
根據(jù)2020年世界地?zé)岽髸?huì)的統(tǒng)計(jì)，2020年直接利用地?zé)崮艿膰?guó)家/地區(qū)有88個(gè)，全球地?zé)嶂苯永谜酆涎b機(jī)容量為1.08億千瓦。2010年以來(lái)，全球地?zé)岚l(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，2020年全球地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量16GW，美國(guó)、印度尼西亞、菲律賓、土耳其、新西蘭位列全球地?zé)岚l(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量前五名。
3、地?zé)崮芾冒l(fā)展趨勢(shì)
地?zé)崮茏鳛樾履茉粗械膬?yōu)勢(shì)能源之一，已進(jìn)入經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主流趨勢(shì)，而其利用模式，也由市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)初期的地?zé)釡厝?，逐步向能源為主的利用模式轉(zhuǎn)型，使地?zé)豳Y源得到充分、高效的利用。
（1）地?zé)嶂苯永?，主推集中供?冷熱站
進(jìn)行大型集中供暖是地?zé)崮芄┡l(fā)展的必然趨勢(shì)，同時(shí)也是清潔環(huán)保、替代碳能源的市場(chǎng)需求的體現(xiàn)。地?zé)崮芗泄┡?，能夠提升?duì)能源本身的高效利用，降低小片區(qū)應(yīng)用造成的能源損耗。冷熱站將深層的地?zé)峋┡c淺層地源熱泵制冷結(jié)合起來(lái)，不僅可以集中供暖，也可以集中制冷，不僅提高了生活的舒適度，也極大地提高了能效。
（2）地?zé)岚l(fā)電技術(shù)，探索深層地?zé)崮芾?/span>
地?zé)岚l(fā)電是地?zé)崮茏罡叩睦眯问?，是一種新能源整體實(shí)力的體現(xiàn)。但目前的地?zé)岚l(fā)電，依舊受資源條件和開(kāi)發(fā)水平的限制，尤其是中國(guó)，能夠進(jìn)行高溫地?zé)岚l(fā)電的淺層區(qū)域并不多，這需要極佳的地?zé)豳Y源品位，而更多的地?zé)崮芴N(yùn)藏在幾千米深處的干熱巖中，深層的干熱巖儲(chǔ)量很大，但開(kāi)采成本相對(duì)較高。
（3）地?zé)崽菁?jí)利用，實(shí)現(xiàn)多功能綜合規(guī)劃
地?zé)崮芘c太陽(yáng)能、風(fēng)能利用的最大區(qū)別在于，可以根據(jù)不同溫度層次，進(jìn)行分層的梯級(jí)利用。高溫進(jìn)行地?zé)岚l(fā)電后，帶有中溫的余水還可進(jìn)行地?zé)峁┡?，而供暖后的余水，?jīng)過(guò)處理后輸入其他管道進(jìn)行梯級(jí)利用，使每個(gè)階段的溫度得到充分利用，既節(jié)約了資源，又提高了效率，同時(shí)也有利于多角度收益，是全面提升地?zé)崮芨?jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)有效手段。
二、中國(guó)地?zé)崮芾矛F(xiàn)狀和趨勢(shì)
1、地?zé)崮苜Y源潛力
中國(guó)地?zé)豳Y源豐富，已發(fā)現(xiàn)地?zé)釁^(qū)3200多處，已完成地?zé)崽锟辈?0多處，主要分布在京、津、冀、東南沿海、內(nèi)陸盆地和藏滇地區(qū)。其中大于150℃的高溫地?zé)嵯到y(tǒng)，即直接可以用于發(fā)電的有255處，總發(fā)電潛力5800MW(30年)；中低溫地?zé)嵯到y(tǒng)可用于非電直接利用的2900多處，開(kāi)發(fā)潛力在2000億t標(biāo)準(zhǔn)煤當(dāng)量以上。
從自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局2015年調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，全國(guó)336個(gè)地級(jí)以上城市淺層地?zé)崮苣昕砷_(kāi)采資源量折合7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；全國(guó)水熱型地?zé)豳Y源量年可開(kāi)采資源量折合19億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；埋深在3000米至1萬(wàn)米的干熱巖資源量折合856萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。
目前，適合發(fā)電的高溫地?zé)崽镏饕植荚谇嗖馗咴鞑馗邷氐責(zé)豳Y源占全國(guó)高溫地?zé)峥偭康?0%。中低溫發(fā)電的技術(shù)成本比較高，基本處于停滯狀態(tài)；干熱巖發(fā)電尚屬空白，干熱巖型地?zé)崮苜Y源勘查開(kāi)發(fā)開(kāi)始起步。淺層地?zé)崮芾每焖侔l(fā)展，水熱型地?zé)崮芾贸掷m(xù)增長(zhǎng)。在沿黃、沿江地區(qū)鄉(xiāng)村建設(shè)中，開(kāi)展城鎮(zhèn)地區(qū)地?zé)峁┡?、地?zé)狃B(yǎng)殖等開(kāi)發(fā)利用，將為鄉(xiāng)村振興注入新的活力，提供新的產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)點(diǎn)。
2、地?zé)崮芾矛F(xiàn)狀
在地?zé)嶂苯永梅矫?，?020年我國(guó)淺層地?zé)崮芾脤⑦_(dá)5000MWh，地?zé)?溫泉)直接利用4000MWh；預(yù)計(jì)到2050年我國(guó)淺層地?zé)崮芾脤⑦_(dá)25000MWh，地?zé)?溫泉)直接利用10000MWh。
中國(guó)適于發(fā)電的高溫地?zé)豳Y源主要分布在西藏、云南和臺(tái)灣等地區(qū)，2019年我國(guó)地?zé)崮馨l(fā)電裝機(jī)容量約為26MW，規(guī)劃到2020年我國(guó)干熱巖地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)25MWe，2030年達(dá)到100MWe。
建筑能耗在我國(guó)能源消耗總量中所占比例已達(dá)40%。地?zé)崮芗夹g(shù)在解決建筑供暖制冷，改善能源結(jié)構(gòu)等方面發(fā)揮了積極作用。建筑供暖制冷等中低溫領(lǐng)域是我國(guó)地?zé)崮芾玫闹饕獔?chǎng)景。面向我國(guó)建筑供熱和新型綠色建筑發(fā)展，推動(dòng)城市建筑規(guī)?；?zé)崮芄┡评漤?xiàng)目開(kāi)發(fā)；加強(qiáng)種植養(yǎng)殖、康養(yǎng)旅游等領(lǐng)域的地?zé)釕?yīng)用，助推鄉(xiāng)村振興和農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化建設(shè)。
根據(jù)2019年中國(guó)地?zé)崮芾脭?shù)據(jù)分析，2019年地?zé)峁┡谜急?2.7%；地?zé)釡厝丛±谜?2.3%；地?zé)徂r(nóng)業(yè)領(lǐng)域利用占17.9%；地?zé)狃B(yǎng)殖業(yè)領(lǐng)域利用占2.69%；地?zé)岚l(fā)電領(lǐng)域占比0.5%；工業(yè)利用領(lǐng)域占比0.4%。2019年，我國(guó)淺層地?zé)崮芙ㄖ┡?制冷)建筑面積達(dá)8.41億平方米，水熱型地?zé)崮芄┡ㄖ娣e超過(guò)1.65億平方米。
3、地?zé)崮?應(yīng)用趨勢(shì)
未來(lái)發(fā)展重點(diǎn)在于淺層地?zé)峁┡?供冷)的分布式大型化發(fā)展以及“地?zé)崮?”的廣泛應(yīng)用等。下面主要介紹一下地?zé)崮?太陽(yáng)能、地?zé)崮?油井利用的模式。
（1）地?zé)崮?太陽(yáng)能
“地?zé)崮?太陽(yáng)能”互補(bǔ)系統(tǒng)采用智慧能源運(yùn)行模式。在采暖季，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)將熱能與地?zé)峋疅崮懿⑿休斔椭劣脩魝?cè)直接使用；在春、夏、秋非采暖季，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)將熱能輸送至地?zé)峋行畲妫糜谠黾拥責(zé)峋疅崮?，解決了太陽(yáng)能能流密度低、季節(jié)性不平衡、難以跨季儲(chǔ)存等問(wèn)題。
（2）地?zé)崮?油井利用
大型石油公司是地?zé)嵝袠I(yè)重要的合作伙伴，地?zé)犴?xiàng)目為油氣公司提供綠色轉(zhuǎn)型機(jī)遇。其中一個(gè)主要機(jī)遇就在于廢棄或無(wú)效的采油和采氣井，可以通過(guò)可行的方法改造這些井，用于地?zé)崮茉窗l(fā)電，為化石燃料生產(chǎn)商提供一個(gè)進(jìn)入可再生能源領(lǐng)域的明確的切入點(diǎn)，同時(shí)解決如何讓這些已耗竭資產(chǎn)安全退出的問(wèn)題。
目前，東部地區(qū)多個(gè)油田已實(shí)施油田地?zé)崂庙?xiàng)目，包括原油管道加熱、油管清洗、油水分離、房屋采暖、溫室大棚以及中、低溫地?zé)岚l(fā)電等。這些項(xiàng)目集中在渤海灣盆地的華北油田、勝利油田、中原油田、遼河油田、冀東油田以及松遼盆地的大慶油田。
三、地?zé)崮芗夹g(shù)和設(shè)備發(fā)展態(tài)勢(shì)
地?zé)崮芾眉夹g(shù)和設(shè)備，主要包括地?zé)岚l(fā)電機(jī)組及技術(shù)與設(shè)備、中深層地?zé)崮芄┡夹g(shù)與設(shè)備、中低溫發(fā)電技術(shù)、地源熱泵技術(shù)與設(shè)備、水源熱泵技術(shù)與設(shè)備、余熱利用技術(shù)與裝備、干熱巖發(fā)電技術(shù)與設(shè)備、地?zé)徙@井設(shè)備、地?zé)?多能互補(bǔ)清潔能源站技術(shù)與設(shè)備、地?zé)崮馨l(fā)電機(jī)供暖配套產(chǎn)品、地源熱泵配套產(chǎn)品等。下面重點(diǎn)介紹一下地源熱泵和地?zé)岚l(fā)電技術(shù)。
1、地源熱泵技術(shù)
地源熱泵產(chǎn)業(yè)鏈主要沿著地?zé)衢_(kāi)發(fā)及應(yīng)用展開(kāi)，主要涉及地?zé)釕?yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)、地?zé)嵩O(shè)備制造、地?zé)嵛廴九c環(huán)境管理等產(chǎn)業(yè)內(nèi)容，其中最主要的產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)為地緣熱泵設(shè)備制造。
從類型上看，地源熱泵主要分為水平式、垂直式、地表水式、地下水式四種。
四種地源熱泵技術(shù)
地源熱泵主要用于淺層地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)，建筑供暖（制冷）應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大。地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源既能供熱又能制冷的高效節(jié)能環(huán)保型空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵的供熱系數(shù)一般可達(dá)3-4，比燃煤鍋爐節(jié)能20%-50%，供冷比冷水機(jī)組節(jié)能10%-20%。隨著技術(shù)水平的提高，地源熱泵作為一種兼具環(huán)保、節(jié)能與經(jīng)濟(jì)性的技術(shù)逐漸推廣應(yīng)用。2019年，我國(guó)淺層地?zé)崮芙ㄖ┡?制冷)建筑面積達(dá)8.41億平方米，水熱型地?zé)崮芄┡ㄖ娣e超過(guò)1.65億平方米。
2020年中國(guó)地源熱泵裝機(jī)容量約2.645萬(wàn)兆瓦，2015-2020年復(fù)合增長(zhǎng)率為17%；國(guó)內(nèi)地源熱泵裝機(jī)容量占全球的比重上升到34.11%，且增長(zhǎng)速度持續(xù)加快。
目前全球地源熱泵技術(shù)已經(jīng)比較成熟，在我國(guó)地?zé)崮苤苯永檬袌?chǎng)就活躍著數(shù)十家地源熱泵企業(yè)，包括克萊門(mén)特、美意集團(tuán)、貝萊特、麥克維爾、頓漢布什、楓葉能源、特靈空調(diào)、富爾達(dá)、同方人環(huán)、約克空調(diào)、歐科空調(diào)、天加環(huán)境等，其中的國(guó)外品牌占據(jù)著高端市場(chǎng)。
2、地?zé)岚l(fā)電技術(shù)
地?zé)岚l(fā)電包括蒸汽法和雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)及全流發(fā)電系統(tǒng)，以及干熱巖發(fā)電系統(tǒng)。目前全球地?zé)犭娬局饕捎玫氖堑責(zé)嵴羝l(fā)電系統(tǒng)。干熱巖發(fā)電成本遠(yuǎn)低于風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等新能源發(fā)電方式。
淺層地?zé)豳Y源發(fā)電技術(shù)。西藏羊八井地?zé)犭娬纠_(kāi)了中國(guó)利用淺層地?zé)豳Y源發(fā)電的序幕，裝機(jī)容量25.18兆瓦，采取地?zé)嵴羝l(fā)電系統(tǒng)，動(dòng)力機(jī)使用汽輪機(jī)葉片。截至2020年5月，羊八井地?zé)犭娬纠塾?jì)發(fā)電量達(dá)34.25億千瓦時(shí)，同時(shí)利用發(fā)電尾水為羊八井鎮(zhèn)扶貧搬遷安置點(diǎn)、溫泉度假村提供熱水。
分布式地?zé)岚l(fā)電技術(shù)。云南瑞麗市地美特10兆瓦地?zé)岚l(fā)電站采取分布式集裝箱地?zé)岚l(fā)電模式，發(fā)電系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、變速系統(tǒng)等功能都?jí)嚎s到了集裝箱里，使用的動(dòng)力機(jī)是螺桿機(jī)。目前凈發(fā)電量已達(dá)到1.2兆瓦，該電站仍在擴(kuò)建之中。
干熱巖發(fā)電技術(shù)。干熱巖發(fā)電涉及干熱巖勘查選址、高效鉆完井工藝、儲(chǔ)層改造、高效發(fā)電等技術(shù)。目前已有少數(shù)國(guó)家建有試驗(yàn)性干熱巖發(fā)電廠。河北省煤田地質(zhì)局在唐山市馬頭營(yíng)凸起區(qū)3965米深度鉆獲了京津冀地區(qū)埋藏最淺的干熱巖，實(shí)現(xiàn)了干熱巖試驗(yàn)性發(fā)電。
目前世界上的地?zé)岚l(fā)電設(shè)備生產(chǎn)廠家較為集中，日本三菱、東芝、富士的產(chǎn)品占世界的2/3，排名前6家廠商占據(jù)全球95%以上市場(chǎng)份額。中國(guó)企業(yè)正在加速進(jìn)入地?zé)岚l(fā)電領(lǐng)域，包括浙江開(kāi)山壓縮機(jī)、青島捷能汽輪機(jī)、哈爾濱汽輪機(jī)、江西華電電力、常州聯(lián)優(yōu)機(jī)械等。
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