第一篇第四十三章了解地热能
地热能综述
地热能是来自地球深处的可再生热能。它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地
下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入地壳后，把热量从地下深处带至近表层。在有些
地方，热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面，自史前起它们就已被用于洗浴和蒸煮。通
过钻井，这些热能被从地下的储层引入水池、房间、温室和发电站。这种热能的储量相
当大。不过，地热能的分布相对来说比较分散，开发难度大。实际上，如果不是地球本身把
地热能集中在某些地区（一般来说是那些与地壳构造板块的界面有关的地区），则用目前的
技术水平是无法将地热能作为一种热源和发电能源来使用的。严格地说，地热能不是一种“
可再生的”资源，而是一种像石油一样，可开采的能源，最终的可开采量将依赖于所采用的
技术。将水（传热介质）注回到含水层中可以使含水层不枯竭。然而在这个问题上没有明确
的结
论，因为有相当一部分地热点可采用某种方式进行开发，让提取的热量等于自然不断补充
的热量。实事求是地讲，任何情况下，即使从技术上来说，地热能不是可再生资源，但全球
地热资源潜量十分巨大，因此问题不在于资源规模的大小，而在于是否有适合的技术将这些
资源开发出来。
地热能储量比目前人们所利用的能源总量多很多倍，而且集中分布在构造板块边缘一带，该
区域也是火山和地震多发区。
地热能在世界很多地区应用相当广泛。老的技术现在依然富有生命力，新技术业已成熟，
并且在不断地完善。在能源的开发和技术转让方面，未来的发展潜力相当大。地热能是天生
就储存在地下的，不受天气状况的影响，既可作为基本负荷能使用，也可根据需要使用。
地热能在商业应用方面，利用干燥的过热蒸汽和高温水发电已有几十年的历史。利用中等温
度（100℃）水通过双流体循环发电设备发电，在过去的10年中已取得了明显的进展，该技
术现在已经成熟。地热热泵技术后来也取得了明显进展。由于这些技术的进展，这些资源的
开发利用得到较快的发展，也使许多国家的经济上可供利用的资源的潜力明显增加。从长远
观点来看，研究从干燥的岩石中和从地热增压资源及岩浆资源中提取有用能的有效方法，可
进一步增加地热能的应用潜力。地热能的勘探和提取技术依赖于石油工业的经验，但为了适
应地热资源的特殊性（例如，资源的高温环境和高盐度）要求，这些经验和技术必须进行改
进。地热资源的勘探和提取费用在总的能源费用中占有相
当大的比例。这些成熟技术通过联合国有关部门的艰苦努力，已成功地推广到发展中国家。
地热能的分布和利用状况
1904年，意大利人拉德瑞罗利用地热进行发电，并创建了世界上第一座地热蒸气发电站，装
机容量为250千瓦。60年代以来，由于石油、煤炭等各种能源的大量消耗，美国、新西兰、
意大利等国又对地热能重视起来，相继建成了一批地热电站，总计约有150多座，装机总容
量达350万千瓦。
地热在世界各地分布很广泛。美国阿拉斯加的“万烟谷”是世界上闻名的地热集中地，在24
平方
千米的范围内，有数万个天然蒸气和热水的喷孔，喷出的热水和蒸气的最低温度为97℃，高
温蒸气达645℃，每秒喷出2 300万升的热水和蒸气，每年从地球内部带往地面的热能相当于
600万吨标准煤。新西兰有近70个地热田和1 000多个温泉。横跨欧亚大陆的地中海——喜马
拉雅地热带，从地中海北岸的意大利、匈牙利经过土耳其、俄罗斯的高加索、伊朗、巴基斯
坦和印度的北部、中国的西藏、缅甸、马来西亚，最后在印度尼西亚与环太平洋地热带相接
。
我国是一个地热储量很丰富的国家，仅温度在100℃以下的天然出露的地热泉就达3500多处
。在西藏、云南和台湾等地，还有许多温度在150℃以上的高温地热资源。西藏羊八井建有
我国最大的地热电站。这个电站的地热井口温度平均为140℃，装机容量为1万千瓦。
我国北京是当今世界上6个开发利用地热能较好的首都之一。目前，北京的地热资源已得到
广泛利用，例如，用于采暖的面积已达30多万平方米，年节约煤约2万吨。现有地热泉50多
处，日洗浴6万多人次，另外，还有利用地热搞温室种植蔬菜和养非洲鲫鱼，以及用地热水
育秧等。
地热发电原理与系统
地热发电是利用地下热水和蒸气为动力源的一种新型发电技术。其基本原理与火力发电类似
，也是根据能量转换原理，首先把地热能转换为机械能，再把机械能转换为电能。地热发电
系统主要有四种：
地热蒸气发电系统：利用地热蒸气推动汽轮机运转，产生电能。本系统技术成熟，运行安全
可靠，是地热发电的主要形式。西藏羊八井地热电站采用的便是这种形式。
双循环发电系统：它以低沸点有机物为工质，使工质在流动系统中从地热流体中获得热量，
并产生有机质蒸气，进而推动汽轮机旋转，带动发电机发电。
全流发电系统：本系统将地热井口的全部流体，包括所有的蒸气、热水、不凝气体及化学物
质等，不经处理直接送进全流动力机械中膨胀作功，其后排放或收集到凝汽器中。这种形式
可以充分利用地热流体的全部能量，但技术上有一定的难度，尚在攻关。
干热岩发电系统：利用地下干热岩体发电的设想，是美国人莫顿和史密斯于1970年提出的。
1972年，他们在新墨西哥州北部打了两口约4 000米的深斜井，从一口井中将冷水注入到干
热岩体，从另一口井取出自岩体加热产生的蒸气，功率达2 300千瓦。进行干热岩发电研究
的还有日本、英国、法国、德国和俄罗斯，但迄今尚无大规模应用。
根据热流体的特征，地热可分为五种类型。
一是干蒸气型地热田。特点是温度大于150℃，发电效率高。这类著名地热田有美国盖塞尔
斯、意大利拉得瑞罗和日本松川等，我国尚未发现此类型地热田。
二是湿蒸气型地热田。特点是以热水为主(水占70%～90％)，其余为蒸气，温度大于150℃。
这类著名地热田有新西兰怀拉基，冰岛雷克雅未克，日本大岳，我国西藏羊八井、云南腾冲
和台湾大屯等。
三是热水型地热田。特点是热流体仅为单相的热水。这类地热田在我国分布很广，北京、天
津和东南沿海等地都有。
四是地热地压型地热田。特点是高温(热能)、高压(机械能)、甲烷(化学能)，但以热能为主
。在美国大陆内部、印度坎贝湾和原苏联叶尼塞河等地都有发现，我国东部渤海湾也可
能有。
五是干热岩型地热田。特点是热储大，通常埋深为两三千米。现在美国、日本和瑞典等国正
在积极开展这方面的研究。
地热资源是一种综合性有用矿产，是水资源、热资源和矿物资源的综合体。作为一种新能源
，具有分布广，成本低，易于开采，洁净并可直接利用等优点，如能充分开发，可节省大量
的煤炭和石油，从而改善能源布局和生活环境，为人类造福。但是在地热能勘查、开发和利
用过程中也存在着一些问题，如腐蚀、结垢、水污染、热污染、噪声污染、空气污染、地面
沉降和水平移动等环境影响问题和地热流体远距离输送问题等。一些地热田仍存在浪费地热
资源现象，如发电或采暖等利用后的热水大量排放出来不仅造成能源浪费，而且可能造成环
境污染。
在地热管理上应统一规划管理，制定合理的生产井间距、生产区和回灌区布局，重视综合利
用和梯级利用；建立地热资源保护区，禁止任意打井开采；加快制定“地热能源法”；重视
地热开发中的试验研究项目，如地热田规模、资源评价、回灌、环境影响，综合梯级利用，
防腐防垢和对人体作用等课题。
地热作为一种廉价、较清洁的庞大能源，在今日世界能源短缺的情况下得到许多国家的高度
重视，对它的勘查、开发利用和研究可谓方兴未艾。我国对地热的开发利用虽然起步较晚，
但资源丰富，前景广阔，而且已取得可喜的进展。我们相信，我国的地热事业在今后必将蓬
勃发展，为我国的现代化建设做出应有的贡献。
