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摘要：硅谷“钢铁侠”马斯克谈到他的事业总是会提到“第一性原理”（第一性原理是基本的,基本不证自明的命题或假设,不能从任何其他命题或推导的假设），这是他事业底层思维的起点。而在地质工作者的心里也有个“第0定律”，地球有一颗火热的内心。 , [" O- i6 @* m6 l) `4 R3 N
本文带你系统了解何为地热能及地热能的价值、技术分类、我国地热能资源的特点。供读者在了解地热能基本知识点的架构下，进一步深入学习、了解、进入当前“双碳“产业下的清洁能源。
) O1 h" {9 ]( [ 以下为学习资料。 # C4 g7 D* a: ?! C, _
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关于地热能的几点知识
9 _ F2 P6 e( S% @- R4 E8 s4 _ 1、地热能是指一种来自于地球内部并经地壳抽取的天然热能，是一种可再生热能。简单说，我们泡的温泉，看到的火山都和地热能有关。
8 X) ^; h) ~/ J: i 2、地热能来自于地球内部的熔融岩浆和放射性元素的衰变。 ! o% e/ U1 D- i8 T& U
3、地热随着深度的增加而升高，地壳平均增温率为30℃/km,地心估算4500℃，与太阳表面温度5000度差不多，可以说地球内心非常火热。 ! p# u: ~6 K. I- K" P% B/ P
4、全球地热总量相当于煤炭储量的1.7亿倍，但地热在地表散发分布不均匀。 8 V8 v4 _ J4 j @9 D$ x- |
5、地热在地壳板块边缘散热量大，部分在板块内部热点，如夏威夷。全球有4大高温地热带，即： 环太平洋地热带（目前开发利用水平高）地中海-喜马拉雅地热带（开发利用水平较低，但历史悠久。在意大利最古老的地热电站已经发电120年左右，我国西藏羊八井地热电站也发电40余年）。红海-亚丁湾-东非裂谷地热带。大西洋中脊地热带（大部分在海底，少部分在水面上，如冰岛）。. u: F6 ~4 Z# k1 z
6、地热在地表高温地热显示形式有温泉，间歇喷泉，喷气孔等。还有部分显示不强烈的，一般在沉积盆地。在我国西南地区的盆地尤为明显，称之为“热盆”。
/ P- w! t2 }( A$ l 7、地表散热量不均匀，一般用大地热流值表示。大地热流值是指单位时间单位面积从地表散失的热量，是一个功率单位，一般用Mw表示。地表热散失很慢，均值87Mw/㎡。 / o, `# `) g9 [/ J6 S9 S- u5 T
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我国地热资源整体格局
3 E" e( B- T4 |9 m( N" j 1、“东高西低，南高北低”。 8 l, ` k4 T2 e
2、全国热流值最高为青藏高原，部分地区达到150mW/㎡。
- J0 N, K5 M2 E! }2 f9 o 3、按照最新测量，西北延申到新疆最西端帕米尔高原、塔什库尔干，也能达到这个数值，但塔里木盆地、准格尔盆地数值较低，属于“冷盆”。 7 t0 Q" S9 n6 `7 z" T+ Z
4、东部延申到四川西部川西高原，云南西部滇西，热流值都很高。 / C9 N; |- A3 l' _0 X# h
5、东南沿海地区如广东海南散热量也比较大，沿着东部向上到东北数值差不多，均为地热能较丰富区域。
4 i7 z$ `/ Z& c/ F& B6 |1 P 6、浅层地热全国均分布，中深层水热型在隆起的山区、丘陵、造山带、沉积盆地；高温地热资源在西南地区。 4 E9 s% N$ w/ x" Z0 U+ \4 @
0 ~; [3 G; W* G; Q9 ]8 @ 6、总量大。经过十二五、十三五期间地调局在全国调查数据显示，统计可采总量即3公里以内地热资源总量为26亿吨/年标准煤当量。是我国2020年一次能源消耗（约50亿吨标准煤）的一半以上。 ( F7 y3 I4 V9 w4 M# A
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地热资源价值
1 i7 c, m7 k+ U$ b8 W: n 1、地热是清洁能源大家庭份子之一，属于非碳基5大能源之一（太阳能、风能、水利、核电、地热）。
, o" L# l- `1 k; S 2、地热能连续稳定，不受气候影响，可365*24提供基础能源，每年可利用时长超过8000小时。相当于太阳能发电时长的5倍多，风能的3倍多。
7 h$ j# P' G; Z 3、成本竞争力强，其中前期探矿成本约占总成本的一半。下表为全球数值统计，项目建成后不需要燃料锅炉，可低成本长期运行。 ! ]. E0 _( a. V
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4、二氧化碳减排优势明显。如果采用回灌方式开采，可做到完全清洁，且不会干扰地上水。目前冰岛普遍使用地热资源发电、供热，成为全球最洁净城市之一。 " x- d) O% S. I& l2 _' J& H
5、属于最安全能源。
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地热资源开发利用
8 v4 s# m3 r2 E; L: G5 I0 I5 U 1、地热资源开发深度一般不超过3000米，所有地热资源可简单用6字概况“浅热、水热、干热”。 ! J/ h( f& L( y" u! W( A5 ]
2、按照开发深度分类： 4 D- D5 X+ Z' V5 [- }
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3、地热资源利用技术
2 b- m! k' }9 j5 A0 I 根据地质条件、开发深度不同，常见以下4类开发利用技术： 浅层地热能取暖（制冷）' Z. V- U4 B: `
简单而言，就是因为土体温度恒定，冬暖夏凉，可把地下水通过热泵技术（抽水+热量提取），进入水塔，送到用户。
& f4 Q' v2 E- x6 [ 中深层水热型地热能取暖5 ~. D( | m( p, M$ \
在3000米以内含水层取地下热水，将热水抽至地面通过换热器把自来水加热后送到用户用于供暖。供暖后地下热水回水温度比较低（一般40度以下），再通过另一个井将其回注到地下。地下热水与自来水两套热交换系统分离，互不污染。这种对井开采模式是目前中深层地热普遍采用技术模式，已经产业化、规模化。
; Y2 q9 o; {" v' G3 L. a1 ~) b; a 中深层地源热泵技术/地埋管技术 ^, e6 D; a1 k. ], T" I/ v
在同一口井中安装两层套管，中间是隔热套管。隔热套管保证管的内外部没有流体的热交换，外层管和土体有很好的热交换。在外管里注入冷水，经过循环后从内管外壁流出，带出地下热量，实现“同轴双套管换热”。
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该技术成熟、环保，对地下水干扰小，不受地理因素限制。相对于对井开采模式不足在于效率低，单井热量一般300KW左右，每延米150W左右。每口井的供热面积有限，投入产出比稍差。 中深层水热型地热资源电热联供 W7 _! r X6 C, t& I
当地热资源禀赋比较好的时候，在供暖上游加入发电环节（一般温度70度以上就可发电）。发电后余热进行梯级利用，进一步供暖，在热量提取充分后（余温30度左右）再回灌地下。这个过程技术叫地热梯级综合利用技术，或地热资源电热联供技术。也可加上天然气就成为多联供，一个能源站实现家庭用热、做饭、取暖及温泉旅游全解决。
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