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干热岩供暖行业发展(干热岩供暖行业发展现状)

2024-01-13 8874 0 评论 行业动态


  

本文目录

  

  1. 地热行业收益率是多少
  2. 地热能的开发怎样利用

地热能行业发展前景分析行业呈现四大发展趋势

  

“十三五”期间地热产业可提供近80万个就业岗位。我国地热利用已处与于全世界首位,这与广大的地热界同仁的努力是分不开的。

  

据前瞻产业研究院发布的《中国地热能开发利用前景与投资战略规划分析报告》统计数据显示,预计到2020年,中国地热能年利用量折合7000万吨标准煤,在一次能源消费总量中占比将达1.5%左右,比2015年提高1个百分点,“十三五”时期地热能利用增量将占非化石能源增量的三分之一。地热能行业分析指出,构建地热能全产业链,大力推进地热能开发利用,不仅可加大清洁能源供应比例,同时也能促进康养、旅游、种养殖等行业的健康和高质量发展。

  

由于国家政策扶持不到位,特别是对于地热开发的监管不到位,许多地热项目没有回灌带来的环境污染及水位下降问题,热堆积、冷堆积的问题影响了地热的可持续利用等等,都对我们的地热事业带来了不良的影响,同时我们在干热岩研究、砂岩回灌、高效换热等技术方面与发达国家相比,还存在一定差距。现从四大趋势来分析地热能行业前景:

  

中国浅层地热能利用起步于20世纪末,2000年利用浅层地热能供暖(制冷)建筑面积仅为10万平方米。地热能行业前景分析,伴随绿色奥运、节能减排和应对气候变化行动,浅层地热能利用进入快速发展阶段,2004年供暖(制冷)建筑面积达767万平方米,2010年以来以年均28%的速度递增。

  

截至2017年底,中国地源热泵装机

  

容量达2万兆瓦,位居世界第一,年利用浅层地热能折合1900万吨标准煤,实现供暖(制冷)建筑面积超过5亿平方米,主要分布在北

  

京、天津、河北、辽宁、山东、湖北、江苏、上海等省市的城区,其中京津冀开发利用规模最大。

  

近10年来,中国水热型地热能直接利用以年均10%的速度增长,已连续多年位居世界首位。中国地热能直接利用以供暖为主,其次为康养、种养殖等。1990年全国水热型地热能供暖建筑面积仅为190万平方米,2000年增至1100万平方米,至2015年底全国水热型地热能供暖建筑面积已达1.02亿平方米。

  

截至2017年底,全国水热型地热能供暖建筑面积超过1.5亿平方米,其中山东、河北、河南增长较快。中国地热能发电始于20世纪70年代,1970年12月第1台中低温地热能发电机组在广东省丰顺县邓屋发电成功;1977年9月第1台1兆瓦高温地热能发电机组在西藏羊八井发电成功,中国成为世界上第8个掌握高温地热能发电技术的国家。1991年,西藏羊八井地热能电站装机容量达25.18兆瓦,其供电量曾占拉萨市电网的40%—60%。截至2017年底,中国地热能发电装机容量为27.28兆瓦,排名世界第18位。

  

3、干热岩型地热能资源勘查开发处于起步阶段

  

干热岩型地热能是未来地热能发展的重要领域。美国、德国、法国、日本等国经过

  

20—40年不等的探索研究,在干热岩型地热能勘查评价、热储改造和发电试验等方面取得了重要进展,积累了一定经验。相比而言中国起步较晚,2012年科技部设立国家高新技术研究发展计划(863

  

计划),开启了中国关于干热岩的专项研究。

  

2013年以来中国地质调查局与青海省联合推进青海重点地区干热岩型地热能勘查,截止到2017年在青海共和盆地3705米深处钻获236℃的干热岩体,是中国在沉积盆地区首次发现高温干热岩型地热能资源。通过深入试验研究,未来有望在干热岩型地热能开发技术方面取得突破,可推动中国地热能发电及梯级高效利用产业集群较快发展。

  

4、地热能勘探开发利用装备较快发展

  

用于地热能勘探开发的地球物理、钻井、热泵、换热等一系列关键装备日趋成熟。地球物理勘查方面,中国拥有世界先进的二维地震、三维地震、时频电磁、大地电磁、重磁等装备。钻井工程方面,中国已成功研制万米钻机,石油钻井深度超过8000米,全孔取芯的大陆科学钻探钻井深度达7018米,

  

这些钻机均可用于地热能钻井工程。预计2018年完成的中国大陆科学钻探松科二井高温水基泥浆耐温达242℃,实施井底动力的螺杆钻具耐温达180℃,可替代螺杆钻具的涡轮钻具耐温突破240℃。

  

热泵装备方面,目前中国已是地源热泵生产与消费大国,国产成套设备生产水平日益提高,国产设备占据了大部分国内市场。近年来,随着国家财税和相关激励政策的出台实施,地源热泵系统和水热型地热能供暖系统发展迅速,带动了上下游相关新材料和高端装备产业、科研和服务业快速发展。

  

我国地热能产业正处在“十三五”大有可为的战略机遇期和关键期。在能源供需多极化格局越来越清晰,能源结构低碳化趋势越来越明显的当下,随着“推进绿色发展、循环发展、低碳发展”这一执政理念的落地,人们对美好生活需求的不断提高和追求,地热能在能源结构调整、应对气候变化、大气污染治理中将发挥更加积极的作用,地热能和地源热泵技术和产品的市场发展空间也将更加广阔。

  

按照有关机构的估算,全球的地热资源是地球全部化石能源的数百倍,目前地热能在许多国家的能源供应中已经发挥了重要作用,近年来国际地热能正在进入新一轮快速发展时期,正在成为可再生能源发展的又一支骨干力量。中国工程院院士汪集此前分析成,“十三五”期间如果有5%的供暖通过地热实现,蕴含的商机将超过百亿元。

  

上市公司中,开山股份、汉钟精机、华意压缩、双良节能、盾安环境、中信重工等涉足地热能领域的开采或利用,未来有望率先受益。

  

我们居住的地球,很像一个大热水瓶,外凉内热,而且越往里面温度越高。因此,人们把来自地球内部的热能,叫地热能。地热能地球通过火山爆发和温泉等途径,将它内部的热能源源不断地输送到地面。人们所热衷的温泉,就是人类很早开始利用的一种地热能。然而,目前对地热能大规模的开发利用还处于初始阶段,所以说地热还属于一种新能源。

  

在距地面25~50千米的地球深处,温度为200℃~1000℃;若深度达到距地面6370千米即地心深处时,温度可高达4500℃。

  

据估算,如果按照当今世界动力消耗的速度,完全只消耗地下热能,那么即使使用4100万年后,地球的温度也只降低1℃。由此可见,在地球内部蕴藏着多么丰富的热能。地球温度分布是很规律的,通常,在地壳最上部的十几千米范围内,地层的深度每增加30米,地层的温度便升高约1℃;在地下15~25千米之间,深度每增加100米,温度上升1.5℃;25千米以下的区域,深度每增加100米,温度只上升0.8℃;以后再深入到一定深度,温度就保持不变了。

  

地球深层为什么储存着如此多的热能呢?它们是从哪里来的?对于这个问题,目前还处于探索阶段。不过,大多数学者认为,这是由于地球内部放射性物质自然发生蜕变的结果。在核反应的过程中,放出了大量的热能,再加上处于封闭、隔断的地层中,天长日久,经过逐渐的积聚,就形成了现在的地热能。值得指出的是,地热资源是一种可再生的能源,只要不超过地热资源的开发强度,它是能够补充而再生的。

  

(一)水热资源。这是储存在地下蓄水层的大量地热资源,包括地热蒸汽和地热水。地热蒸汽容易开发利用,但储量很少,仅占已探明的地热资源总量的0.5%。而地热水的储量较大,约占已探明的地热资源的10%,其温度范围从接近室温到高达390℃。

  

(二)地压资源。这是处于地层深处沉积岩中的含有甲烷的高盐分热水。由于上部的岩石覆盖层把热能封闭起来,使热水的压力超过水的静压力,温度约为150℃~260℃之间,其储量约是已探明的地热资源总量的20%。

  

(三)干热岩。这是地层深处温度为150℃~650℃左右的热岩层,它所储存的热能约为已探明的地热资源总量的30%。

  

(四)熔岩。这是埋藏部位最深的一种完全熔化的热熔岩,其温度高达650℃~1200℃。熔岩储藏的热能比其他几种都多,约占已探明地热资源总量的40%。

  

到目前为止,对于地热资源的利用主要是水热资源的开发。近年来,一些国家开始进行干热岩的开发研究和试验,开凿人造热泉就是干热岩的具体应用之一。而地压资源和熔岩资源的利用尚处于探索阶段。

  

我国是世界上开发利用地热资源较早的国家,发展也很快。北京就是当今世界上6个开发利用地热较好的首都之一(其他5个是法国的巴黎、匈牙利的布达佩斯、保加利亚的索菲亚、冰岛的雷克亚未克和埃塞俄比亚的亚的斯亚贝巴)。

  

北京地热水温大都在25℃~70℃。由于地热水中含有氟、氢、镉、可溶性二氧化硅等特殊矿物成分,经过加工可制成饮用的矿泉水。有些地区的地热水中还含有硫化氢等,因而很适于浴疗和理疗。

  

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32万多平方米,可节省建造锅炉房投资300余万元,年节约煤1.8万吨,而且每年还可减少烧煤取暖带来的粉尘污染7.6吨。现有地热泉洗浴50多处,日洗浴60000多人次;利用地热水养的非洲鲫鱼,生长快,肉味鲜美。北京一些印染厂还利用地热水进行印染和退浆,每年可节约煤几千吨。

  

除北京外,我国许多地区也拥有地热资源,仅温度在100℃以下的天然出露的地热泉就有3500多处。在西藏、云南和台湾等地,还有很多温度超过150℃以上的高温地热田。台湾省屏东县的一处热泉,温度曾达到140℃;在西藏的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℃,发电装机容量为10000千瓦,今后在这里还将建设更大的地热电站。

  

从温泉分布来看,我国地热资源主要集中在东南沿海诸省和西藏、云南、四川西部等地,这里形成了两个温泉数量多、温度高、埋藏浅的地热带,分别称为滨太平洋地热带和藏滇地热带。前一个地热带共有温泉600多处,约占全国热水泉总数的1/3,其中温泉水超过90℃的有几十处,有的还超过100℃;后一个地热带是我国大陆上水热活动最活跃的一个地区,有大量的喷泉和汽泉。这一地带共有温泉700多处,其中高于当地沸点的水热活动区有近百处,是一个高温水汽分布带。此外,在我国东部的一些盆地内,也蕴藏着较丰富的地下热水,这一地区的范围很广,北起松辽平原、华北平原,南到江汉平原、北部湾海域。例如,天津市区及郊区附近有总面积近700平方千米的地热带,其中深度超过500米、温度在30℃以上的热水井达380多口,最高水温为94℃,年总开采量近5000万吨,可利用的热量相当于30多万吨标准煤。

  

地热在世界各地的分布也是很广泛的。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,有数万个天然蒸汽和热水的喷孔,喷出的热水和蒸汽最低温度为97℃,高温蒸汽达645℃,每秒喷出2300万公升的热水和蒸汽,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1000多个温泉。温泉的类型很多,有温度可达200℃~300℃的高温热泉;有时断时续的间歇喷泉;还有沸腾翻腾的泥浆地。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。

  

有人做过计算,如果把全世界的火山爆发和地震释放的能量,以及热岩层所储存的能量除外,仅地下热水和地热蒸汽储存的热能总量,就为地球上全部煤储藏量的1.7亿倍。在地下3千米以内目前可供开采的地热,相当于29000亿吨煤燃烧时释放的全部热量。可以看出。地热能的开发与利用有着广阔的前景。

  

对于地热能的开发与利用,如果从1904年意大利建成世界第一座地热发电站算起,已有近100年的历史了。但是,只有近二三十年来地热能的开发利用才逐渐引起世界各国的普遍注意和重视。

  

据统计,目前世界上已有120多个国家和地区发现或打出地热泉与地热井7500多处,使地热能的利用得到不断地扩大。地热能的利用,当前主要是在采暖、发电、育种、温室栽培、洗浴等方面。美国一所大学有3口深600米的地热水井,水温为89℃,可为总面积达46000多平方米的校舍供暖,每年节约暖气费25万美元。冰岛虽然处在寒冷地带,但有着丰富的地热资源,目前全国人口的70%以上已采用地热供暖。

  

利用地热能发电,具有许多独特的优点:建造电站的投资少,通常低于水电站;发电成本比水电、火电和核电站都低;发电设备的利用时数较长;地热能干净,不污染环境;发电用过的蒸汽和热水,还可以用于取暖或其他方面。

  

现在,美国、日本、俄罗斯、意大利、冰岛等许多国家都建成了不同规模的热电站,总计约有150座,装机总容量达320万千瓦。

  

地热发电地热发电的原理与一般火力发电相似,即利用地热能产生蒸汽,推动汽轮发电机组发出电来。目前,全世界约有3/4的地热电站是利用高温水蒸气为能源来发电的。这种电站是将地热蒸汽引出地面后,先进行净化,除掉所含的各种杂质,然后就可以推动汽轮发电机发电。以高温蒸汽为能源的地热电站,大多采用汽水分离的方法发电;对于以地下热水为能源的电站,一般通过一定的途径用地下热水为热源产生蒸汽,然后用蒸汽来推动汽轮发电机组发电。

  

另外,地热能在工业上可用于加热、干燥、制冷与冷藏、脱水加工、淡化海水和提取化学元素等;在医疗卫生方面,温泉水可以医治皮肤和关节等的疾病,许多国家都有供沐浴医疗用的温泉。

  

由于天然热泉较少,而且不是各地都有,因而在一些没有天然热泉的地区,人们就利用广泛分布的干热岩型地热能人工造出地下热泉来。人造热泉是在干热岩型的热岩层上开凿而成的,世界上最早的人造热泉是在美国新墨西哥州北部开凿的,井深达3000米,热岩层的温度为200℃。

  

美国已建造了人造热泉热电厂,发电量为5万千瓦。另外,还在洛斯阿拉莫斯国立实验所钻了2眼深4389米的地热井,先把水泵入井内,12小时后再抽上来,这时水温已高达375℃。法国先后开凿了6眼人造热泉,其中每眼井深6000米,每小时可获得温度达200℃热水100吨。

  

目前,美国的地热发电站的装机容量已达930万千瓦,到2020年将增加到3180万千瓦。

  

现在,随着科学技术的发展,人们开始在岩浆体导热源周围建立人工热能存积层,以便开发利用热源蒸汽的高温岩体来发电。人们预计,到21世纪末,全世界地热发电的总能力可达1亿千瓦。

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