[科普中国]-地热能源开采

国内外地热能及其利用现状

早在人类文明之初，世界上许多国家的人们就利用温泉洗浴和清洗衣物。在20 世纪，地热能源首次被大规模开发用于采暖、工业加工和发电。近30 年来，地热能的利用急剧增长。到2000 年，世界上 80 个拥有地热资源的国家中，58 个国家已有地热利用的记载。近期的发展特点是地源热泵增长极快，年利用能量占直接利用能量的 32%。2

世界地热资源勘探开发历史和现状中国是世界上最早开发利用地热资源的国家之一，早在春秋战国时期便有温泉洗浴的记载。但直到目前我国的地热资源的开发利用方面仍大多采用祖辈世代相传的洗浴、保健、养殖、采暖、制冷等直接利用方式，而利用地热发电的占比很小。地热直接利用虽然简便，但资源利用率低，平均不到30%。而现代化的地热发电利用率可达90%以上。

1904年意大利人首次利用地热蒸汽发电机点燃了4盏电灯泡，并于1913年建成了世界上第一个商业性的地热能发电站，揭开了人类利用地热发电的篇章。随后，新西兰、墨西哥、美国、日本、俄罗斯（前苏联）、冰岛、中国等国相继利用地热发电。

1960年美国在距离旧金山以北117km的盖瑟斯火山区建成第一个地热发电站，这一地区现在已经建成350多口地热井22个地热电站，总装机容量为1517MW。

中国第一个地热发电站于1970年在广东丰顺动工，当年年底建成投产，装机容量300k W。稍后又在江西宜春、河北怀来、山东招远、广西象州、湖南宁乡和辽宁盖州等地相继建成了6座装机容量为100~300k W的中低温地热电站，并在西藏的羊八井、郎久和那曲建造了三座MW级的中高温地热电站。然而，全国目前在运行的地热发电总装机容量基本上全部来自1975年投产随后几度扩容的西藏羊八井地热电站。

美国建造第一个地热电站仅比中国早10年，但美国现有80余座地热发电厂，总装机容量为3386MW，比中国高出140倍。不仅如此，据美国地热协会最近发布的报告表明，美国目前已经确认的在建地热发电项目装机容量为2511~2606 MW。

除了美国和意大利以外，菲律宾、印度尼西亚、墨西哥、新西兰、冰岛和日本等国也是地热能源开发大国。目前全世界利用地热能发电的国家共有24个，在运动的地热发电总装机容量为11.45G W。美国位居全球第一，中国位居第18位。3

中国地热资源的开发利用中国地热资源丰富,通过30 多年地热地质调查，已发现地热区3200 多处，已完成的大、中型地热田勘查50 多处，主要分布在京、津、冀、东南沿海、内陆盆地和藏滇地区。其中大于150℃的高温地热系统，即直接可以用于发电的有 255 处，总发电潜力5800MW(30年)；中低温地热系统可用于非电直接利用的2900 多处，开发潜力在 2000 亿t 标准煤当量以上。2

地热发电中国适于发电的高温地热资源主要分布在西藏、云南和台湾等地区。西藏地热资源丰富，境内已发现温泉和沸水等各类型的地热约 666 处。依据初步调查的350 余处地热显示点的热流量，其热能每年可折合约 300 万t 标准煤所释放的热量。通过与联合国开发计划署和意大利等国政府的合作，西藏对羊八井和那曲地热资源进行了颇有成效的勘探、开发和利用。现在西藏全区已建成了 3座地热电站，总装机容量近3MW。其中著名的羊八井地热电站装机容量达到 215MW，是中国最大的地热电站。2

地热直接利用经过 30 多年的发展，中国地热直接利用已具有相当规模，并且利用面广，在许多地方已形成良性开发。

地热采暖。中国地热采暖已有十几年的历史。目前已成为地热利用中经济效益最好的国家之一。

地热在农副业方面的应用。地热水也广泛应用于农副业生产。北京、河北等地用热水灌溉农田，调节水温，用30～40℃的地热水种植水稻，以解决春寒时的早稻烂秧问题。温室种植所需热源温度不高，在有地热资源的地方，发展温室种植是促进该地区农业发展的方法之一。

地源热泵。地源热泵突出的优点是能效利用高，1k W 的电力可以产生 3～4k W 的热能，又能兼用于冬季供暖和夏季制冷，且大大减少环境污染。与电、燃料锅炉供热系统相比，地源热泵要比电锅炉加热节省 2/3 以上的电能，比燃料锅炉节省1/2 以上的能量。中国绝大部分地区，地表以下 5～10m 的温度稳定在5～25℃，地源热泵系统在全年的使用过程中能效比在 313～415 之间，也就是说，1k W·h 的热量输出只需要0122～0130k W·h 电量，这比空气热泵高出 40%，而运行成本仅是中央空调系统的50%～60%。

应用于医疗保健、娱乐和旅游。北京地区的地热水属于中低温热矿水，富含锂、氟、氡、偏硼酸和偏硅酸等多种矿物质，有一定的医疗和保健作用。经常用热矿水进行洗浴，对高血压、冠心病、心脑血管、风湿病、皮肤病等有一定疗效。热矿水入室，会提高居民的生活质量。此外，依托温泉浴疗，可以开发游泳馆、嬉水乐园、疗养中心、温泉饭店和温泉度假村等一系列娱乐旅游项目。2

地热发展前景据Stefansson 统计，世界用于发电的地热总储量(温度超过150℃)是11000～13000(TW·h)/a, 直接利用的潜在地热(温度低于150℃)390000 (TW·h)/a。以上关于地热能储量的数据包括已探明和未探明的地热能。目前用于发电的地热能是49(TW·h)/a，直接利用的地热能是53(TW·h)/a，很明显目前地热能的利用量占已探明地热能储量的很小一部分。无论是用于发电还是直接利用，地热能的利用还有相当大的发展空间。

环保的地热发电将有强劲的发展前景。瑞士能源学家威利·格尔甚至认为，地热发电量在 20 年后将占世界总发电量的10%。

与地热发电相比，直接利用地热具有高达50%～70%的利用效率，而地热发电为 5%～20%。中国中低温地热资源丰富，进行直接开发利用有广阔的前景。因此，积极对地热资源进行直接利用比较适合中国的国情。

热泵正在逐渐受到人们的重视，美国、德国、瑞士、瑞典和法国等国家都在加紧推广热泵的应用。近年来，北京地区的热泵应用也出现了前所未有的大好局面，这项先进的技术正在被社会广泛接受，新的热泵工程的安装不断出现。但是，和上述国家相比，中国的热泵应用还处于初级阶段，主要差距体现在工程设计方面。中国的热泵系统设计一般是根据经验进行的，缺乏必要的岩土性质测试和计算，经常给系统的设计带来问题，造成地下部分安装的浪费或不足。因此，应该引进先进国家的技术和经验，加强基础研究，使中国的热泵应用走上科学的和可持续的轨道。

根据在里约热内卢(1991 年)和京都(1997 年)召开的联合国关于环境的会议，规定欧洲共同体在 2008- 2012 年期间，引起温室效应气体的排放要低于 1990 年排放水平的8%。这样促使欧洲加紧对包括地热能、太阳能、水力和风能在内的新清洁能源进行开发研究。地热开发应结合地区的地理环境和经济特点，以市场为导向，以科技为基础，不断创新，上水平、上档次，形成产业化规模，达到社会、经济和环境效益最优化。

随着人们环境意识的增强，利用地热能可以减少温室效应、地热能蕴藏量丰富及可持续开采的特点，地热能在未来几十年能源生产中将起到重要的作用，成为可再生的绿色选择。2

地热资源的类型和特点温泉是地热能最直观和常见的地表显示。大气降水渗入地下，从深处的岩石中汲取热量，以高温热水或蒸汽的形式赋存于地下，形成常规地热水热系统。地下热水沿着适当的断裂或裂隙通道上升返回地表，由此可能形成温泉。此外，还有一种不大常见的地热资源是由含大量甲烷的异常高压地热流体形成的地压地热系统，多分布于大型沉积盆地深处。

由于自然形成的水热系统和地压地热系统需要很苛刻的地质构造和地下流体条件，这类地热资源的分布范围有限，绝大部分地热能是以干热岩（即不含或仅含少量水的高温岩石）的形式存在的。与常规水热地热资源相比，干热岩的地热资源储量巨大，因为大陆地区近地表平均地温梯度为3℃/100m，原则上在任何一个地方只要钻到地下足够的深度，都可以获得能够满足发电或其他用途所需要的高温。国际地热学界和新能源学界普遍认为，干热岩是地热作为替代能源的希望所在。与传统的化石能源以及其它低碳能源相比，地热能源具有许多重要的特点。

（1）属本土能源。地热能来自国土地下，潜力巨大，作为替代能源，地热能源开发可以减小国家对进口石油和煤炭的依赖，有利于国家能源安全。

（2）稳定性好。21世纪新建地热电站平均利用系数大于90%，远高于太阳能发电、风电、核电和火力发电厂。

（3）带动系数高。具有多种综合利用价值，可以带动包括旅游在内的相关产业发展。

（4）占地少。地热发电单位装机容量占地比太阳能发电、风电、煤电及核电等至少低一个量级。

（5）环境友好。如果实行合理回灌，可以基本做到零排放。

（6）成本低。国际能源署的最新评估显示，无论是现在还是将来20~30年内，地热发电成本都将大大低于太阳能发电、风电和煤电等。原因在于地热能源开发虽然早期勘探投资高，但建成后无燃料费用，运行费用极低。3

地热资源开发的障碍地热资源具有许多其它新能源所不及的优点，可是目前地热资源的开发力度却远远不如风能、太阳能和核能，以下几个方面是阻碍地热资源开发的主要因素。

（1）地质条件复杂地下探测难度大。与风力、水流、太阳辐射等在地面上就看得见摸得着的其它可再生能源相比，地热储存于地下深处，其资源探测和储量评估难度较大。

（2）工程初期钻井勘探投资费用高。大多数能源项目的主要费用在于厂房设施基本建设和原料供给，基建前的费用很小。地热能源项目则不同，前期勘探的费用可能占整个项目投资的50%以上。

（3）新地热开发区钻探风险大。由于高温地热资源储存的地质条件往往很复杂，探测难度大，因而地热钻探的风险较大，特别是在勘探阶段。初期勘探阶段的钻探成功率仅为25%，进入开发阶段以后才提到60%~70%。

（4）地热能源勘探开发周期长。一个万千瓦级的地热能源项目不仅前期投资高，而且从地质勘探到选址建造再到建成投产通常需要4~6年甚至更长的时间，勘探开发周期长，其对于很多投资者显得吸引力不大。

（5）科学技术含量和门槛高。由于地热能源开发不仅需要建造能源动力基础设施，更重要的是基建之前需要对勘探开发区的地质、构造、地球物理、地球化学和水文等情况有很好的认知，地热能源项目的科学技术含量和门槛比其他能源项目要高得多。

（6）缺乏政府强有力的支持。众所周知，风电和太阳能发电产业的迅猛发展是建立在政府强有力的新能源政策支持的基础之上。风电和太阳能发电项目建设周期比较短，很快就能兑现新能源政策所带来的好处。但目前包括中国在内的很多国家都还没有能够出台充分顾及地热能源开发周期长风险大的特点，以及更加适合地热能源发展的政策，使得一些开发商担心项目建成投产的时候不一定能够享受现行的一些新能源优惠政策。

（7）地热能源项目集资困难。发展低碳能源是当前的国际潮流，无论是发达国家还是发展中国家都在投资新能源开发。据联合国环境规划署发 布 的 报 告《Global Trends in Renewable EnergyInvestment 2013》，2012年全世界新能源总投资为2440亿美元。但由于上述种种原因，2012年地热能源投资仅有20亿美元，不足新能源总投资的1%。

（8）地热勘探开发人才短缺。人才短缺是制约地热能源开发的一个重要因素，在中国尤其是这样，对2002~2011年期间获得国家自然科学基金委员会资助立项涉及地热能、风能和太阳能的项目进行了统计对比，反差非常惊人，地热项目在其中的份额按数目计仅占2%，而按金额计则仅占1.81%。表面上看，国家自然科学基金委员会似乎不重视地热资源研究，进一步的调研则发现，实际上问题却是出在地热界提交的申请项目极少，原因是从事地热理论研究和应用开发的人数不多，严重缺乏能提出高质量项目申请的科研人才。3

干热岩地热发电系统及特点中国虽然是世界第五大石油生产国，但是由于石油消费量剧增，国内石油探明的资源量早已难以满足需要。虽然我国潜在的油气资源比较丰富，但是剩余油气资源的品质较差，地理分布不合理，勘探技术难度和成本日益增加。

因此，寻找新的可替代能源成为当前的热点，地热能等可再生的清洁新能源越来越受到世界各国的重视。发达国家试验研究表明，增强型地热系统，又称干热岩地热发电系统日益受到重视。

所谓增强型地热系统（EGS）是一种不需要自然对流热水溶液的新型地热能源系统，其利用地球深处热源（多是花岗岩，称为干热岩）中的天然热，通过水力激发而产生地热资源。增强型地热系统以前被称为干热岩系统（HDR），干热岩是埋藏于距地表2～6km深处、温度为150～650℃、没有水或蒸汽的热岩体。干热岩的热能赋存于各种变质岩或结晶岩类岩体中，较常见的岩石有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩等。

一般干热岩上覆盖有沉积岩或土等隔热层。通过深井将高压水注入地下2～6km的岩层，使其渗透进入岩层的缝隙并吸收地热能量；再通过另一 个专用深井（相距200～600m）将岩石裂隙中的高温水、汽提取到地面；取出的水、汽温度可达150～200℃，通过热交换及地面循环装置用于发电；冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。

干热岩的储量十分丰富，它所储的热能约为已探明的地热资源总量的30%，比蒸汽、热水和地压型资源要大得多，比煤炭、石油、天然气的热能总和还要大。地壳中干热岩所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍。

干热岩地热发电系统的优点：

①储量巨大、在许多国家存在并广泛分布；

②使用过程中没有废气（CO2、SOx、NOx等）排放，也没有其他流体或固体废弃物，干热岩地热资源系统可以维持对环境最低水平的影响；

③系统使用过程安全，没有爆炸危险，更不会引起灾难性事故或伤害性污染。适合于基本负荷或高峰负荷的电力供应，是能源计划中最理想的组成部分；

④干热岩地热开发可以提供不间断的电力供应，不受季节、昼夜等自然条件的影响；

⑤美国、日本等国的高温岩体地热前期开发试验已充分说明，高地温梯度的高温岩体地热发电电价，在今天已具有商业竞争能力，而对中等和低级地温梯度的高温岩体地热资源，通过进一步改进开发技术，也可以与以化石能源为基础的电价有商业竞争能力。4

我国干热岩储量分布状况及典型地区储层特征基于现有地热测量数据，中国大陆地区3～10km深度段干热岩地热资源总量（基数）为2．09×107EJ，低 于 中 国 地 质 调 查 局 所 报 道 的 资 源 基 数（2．52×107EJ），相当于71．5×105亿t标准煤；即便按2%的可开采资源量计算，亦达4．2×105EJ，相当于14．3×103亿t标准煤，是中国大陆2010年能源消耗总量的4400倍。

随着传统化石能源的日益减少，地热能具备在中国能源中占有重要位置的资源基础。中国地热资源构成中，干热岩地热资源占主导地位，其可采资源量（2%）是传统水热型地热资源量的168倍。

因此，加强干热岩地热资源的勘探与开发是推动中国地热资源规模化利用，尤其是地热发电快速发展与突破的关键和希望所在。

我国西部的滇西地区及东部台湾中央山脉两侧，分别处于印度板块与欧亚板块、欧亚板块与菲律宾板块的边界及其相邻地区，都是当今世界上构造活动最强烈的地区之一，具有产生强烈水热活动和孕育温水热系统必要的地质构造条件和热背景。我国西南部的地热活动呈南强北弱、西强东弱；东部的地热活动呈东强西弱之势，明显地反映了这一特点。从干热岩地热资源可开采储量和温度状态来看，中国大陆地区有利的干热岩开发区是藏南地区、云南西部（腾 冲）、东 南 沿 海（浙 闽 粤）、华 北（渤 海 湾 盆地）、鄂尔多斯盆地东南缘的汾渭地堑、东北（松辽盆地）等地区。福建省干热岩资源特别丰富，初步估算5000m深度内地热能储量相当5万亿t标准煤，若以万米深度测算，地热能储量超过50万亿t标准煤。

青海共和贵德盆地为一新生代断陷盆地，具有盆地传导型兼断裂对流型良好热储地热地质背景，与其东、西两侧构造岩浆带断裂型地热分布构成秦昆接合部南北向地热带。该地段地温高和地温梯度异常明显，地温梯度是正常地壳的2倍，属地热异常区，热源可认为与花岗岩有关。按地温梯度7℃/100m计算，井深3 000m温度可达200℃，由此认为，共和贵德盆地存在干热岩。囿于干热岩开发的经济性和现有技术条件，近期应着眼于4～7km深度段干热岩地热资源的开 发，热储目标温度是150～250℃。4

技术难题在干热岩领域，中国前期投入较小，主要资助开展学术交流、探索研究，并未形成国家层面的干热岩技术研发基地和装备条件。还在以下几个方面存在技术难题。

（1）干热开采要求在地下形成广泛的裂隙，并泵水流经它们来实现干热岩热交换系统，即要造出地下热储水库来。目前，主要有人工高压裂隙、天然裂隙、天然裂隙—断层3种模式，其中研究最多的是人工高压裂隙模式，即通过人工高压注水到井底，高压水流使岩层中原有的微小裂隙强行张开或受水冷缩产生新的裂隙，水在这些裂隙间流通，完成注水井和生产井所组成的水循环系统热交换过程。

（2）在增强型地热开采过程中，受地层深部复杂地质环境和流体长期循环影响，高温岩体容易产生二次破裂；注入水在循环过程中会产生损耗；生产井的出水量、水温和水压也会发生变化。为了掌握地热的开采情况，进而对开发规划做出评价和调整，有必要对各种参数进行 监测。如 人 工储层的应力状态、大小和方向的变化、裂隙的发展情况、热流体运行的出水量、水温、水压、注入水循环损失量、温度随时间的变化、水的化学成分随时间的变化以及地热岩体的温度场变化情况等。

（3）作为EGS核心组件的深部裂隙储层的性能决定着整个系统的性能。地下深部的温度和压力、地层岩性、构造与应力特征、天然裂隙接合程度与方式等自然地质条件和采用的水力压裂技术等，共同决定着压裂储层的性能。过去近40年的场地试验对裂隙储层的性能已经有了基本的认识，并形成了初步的储层评价和设计的标准；但是在精确测定和计算储层的压裂体积、换热面积、水流阻力、水流损失与短路方面还存在诸多难题。

（4）要建立符合商业要求的HDR储层，如何准确测量储层激发体积和换热面积；克服水流损失和流动短路；监测储层动态性能如储层阻力；精确模拟和预测储层压裂效果。水流损失可能会否定系统的经济性能和环境影响结论；而水流短路形成后需要废弃已经激发的岩体体积中很大的一部分，给后续钻井和激发造成困难。

因此，研究在不同参数条件下干热岩体与多相流体的传热规律，建立储层的压裂体积、换热面积、水流阻力及水流损失间热交换耦合模型，是当前和今后HDR开发的重大课题。

（5）使用水的增强型地热系统面临许多技术难题，如地热温度条件下，岩石和水溶液之间强烈的化学反应会引起矿物的溶解和沉淀。这些矿物变化在从注入井到生产井之间较短的循环流动路径上会产生双重问题，既可能在生产井形成过早的热突破，又可能堵塞注入井附近的地层。4

结论及建议（1）加强潜在干热岩储藏地区地质调查与评价，得出准确可靠的基础数据，为我国开展干热岩开采提供理论基础。

（2）开展干热岩地热系统技术基础研究。国内外有很多学者在HDR温度场与孔隙率、裂隙网络刻画、储层换热面积的测量方法，以及储层水流阻力和储层水流损失与短路方面获得的很有意义的研究成果值得借鉴。但是我国还没有在该领域进行相关的实验和试验研究，研究成果需要在试验中进一步检验才可以推广应用。

（3）加大研究的力度，尽管2012年国家高技术研究发展计划（863计划）启动了“干热岩热能开发与综合利用关键技术研究”项目，但我国在该领域的关键性技术包括高温硬岩钻井、流体介质循环、水岩相互作用化学反应等基础研究需加大力度。

（4）建立相关的实验室或试验站。为了加快我国干热岩地热系统的发展，可以建立小型的干热岩地热发电系统试验站或者实验室，在试验的过程中不断发现问题并进行完善。4

地热能源开发的机遇与挑战人类利用地热发电已经有100多年的历史，常规水热地热系统勘探和发电技术已经相当成熟。1974~1992年美国Los Alamos国家实验室在新墨西哥州Fenton Hill率先开展了干热岩（HDR）地热能源开发实验，经过近40年的努力，这项技术也已经趋于完善，并且已经开始显现其巨大的潜力。继法国Soultz和德国Landao两个增强型地热系统（EGS）发电项目成功并网发电之后，由美国能源部资助的内华达州Desert Peak的增强型地热系统发电项目也已经通过验收，成为美国第一个商业化EGS电站。澳大利亚Cooper Basin增强型地热系统项目第一期亦已经实现1MW的发电能力。

增强型地热系统理念和开发技术的出现，势必推动地热能源开发向更深更广发展。随着人们对于由于化石能源消费引发的环境污染和全球气候变暖问题的日益关注，地热作为一种本土可再生能源必将迎来新的发展时期。IPCC和IEA关于2050年地热发电量将占世界电力需求总量的3.0%~3.5%的预测，是建立在假设中国在地热能源开发方面将继续长期落后于世界平均发展水平的基础上的。中国地热资源丰富，是世界上最早利用地热的国家，又是最需要以可再生低碳能源支撑社会经济可持续发展的国家。中国的地热能源开发已经低迷了30多年，我们没有理由相信，中国的地热能源行业会继续低迷下去。国家已经向地热界发出了迅速发展的信号，国务院以国发〔2013〕2号文件印发了《能源发展“十二五”规划》，首次明确制定了地热能源开发的具体目标。国家能源局、财政部、国土资源部、住建部联合印发了《关于促进地热能开发利用的指导意见》，提出了到2015年全国地热发电装机容量达到100MW的发展目标。可以预计，有关部门还将出台更加宏伟的国家长远地热能源发展目标。 目前全国的电力总装机容量已经超过110万MW，根据中国电力企业联合会的预测，到2050年将达到400万MW。如果2050年中国的地热发电装机容量能够达到目前国际组织预测的占总电力装机容量的3%的水平，那就意味着从现在到2050年中国将需要建造4800多座羊八井规模的地热电站。中国的地热能源发展既迎来了高速发展的历史机遇，也面临着严峻的挑战。3

加快我国地热资源勘探开发的建议纵观国际和国内地热资源开发利用的历史、现状和发展趋势，提出了加快我国地热资源勘探开发的4条建议供学界和政府决策部门参考。

摸清家底，科学规划建议强化钻孔地温测量和大地热流测试，开展地壳热结构分析等基础地热研究，通过立法和制定行业规范，构建国家地热数据库，为科学规划提供数据支撑，以避免政府部门或行业制定规划时脱离实际，减小地热能源开发的风险性。为了对地热能源开发潜力做出客观评价，美国能源部委托麻省理工学院牵头，组织了由12个单位18位专家参加的研究组，全面细致地分析了地热能源开发的方方面面，进而令人信服地对资源潜力进行了评估。最近我国地热工作者也评估了我国大陆地热资源潜力，得出了~10km深地热资源可采量相当于2010年全国总能耗的4400~5300倍的结论，但是中美两国地热能源开发潜力评价的数据基础存在着重大差距。比如，大地热流量是评估地热能源储量的一个重要参数，虽然中美两国国土面积相当，但美国已经取得了58000多个大地热流数据，而目前公开发表的中国大陆地区热流数据还不足1200个。

建议结合正在实施和即将实施的国家重大地学项目，加速开展地热基础研究和地热能源开发实验。比如，在“地壳探测工程”重大专项中设立大地热流和岩石圈热结构探测子工程，系统探测地下不同深度温度分布和大地热流的变化特征，探索地球内部能量的产生和运移机理，着重研究地热资源的形成条件和分布规律，客观评估我国高温地热能源开发潜力。此外，还应该尽快建立国家地热数据库系统，切实落实地热相关数据的社会共享，拆除个人和单位的资料壁垒。国家地热数据库的建立不仅有利于提高地热能源勘探效率和发现隐伏地热田，减小投资风险，吸引地热投资，而且还将有利于提升科学数据的经济和社会价值，提高科技工作者的社会责任感和科学严谨精神。3

东西同行，干湿兼顾这里的“东西”指东部和西部地区，“干湿”则指干热岩和常规水热系统。我国超过100℃的高温热泉大多分布在西藏、四川和云南西部边陲，毋庸置疑，西部地区具有丰富的水热地热资源。东部地区虽然缺乏高温热泉，但不乏中低温温泉，而且新生代火山活动强烈，尤其是在东北地区，包括长白山火山、五大连池火山、镜泊湖火山、锡林火山、大同火山等在内的第四纪火山群密集分布。火山喷发是炙热岩浆由地壳或上地幔深处向地表运移的结果，必然伴随着地球内部热量向地壳浅层的转移与富集。不仅如此，我国东部还广泛分布着大规模的花岗岩体。地球内部巨大的热量约一半来自于地球形成过程中积累的行星演化余热，另一半则来自于岩石中铀、钍、钾放射性同位素的衰变。而在地壳各类岩石中，花岗岩的放射性元素含量最高、生热率最大。强烈的新生代火山活动和广泛分布的花岗岩体预示着我国东部可能存在丰富的干热岩资源。在继续扶持西部高温水热系统地热资源开发的同时，应该重视能源需求旺盛的东部地区干热岩增强 型地热系统的开发潜力。

目前地学界对于地热资源的认识可能存在两个误区：一是认为我国地热资源以中低温为主，二是认为位于喜马拉雅— 地中海地热带的西部边陲是我国仅有可以发展地热发电的地区。造成这两个误区的同一根源是简单地把地热资源等同于常规地热水热系统，忽视了地下深处高温岩石巨大的能源开发潜力。具有地表高温水热活动的西藏、四川和云南西部地区固然是我国重要的地热带，但中国大陆地区大地热流分布具有东高西低的区域特征，东部地区具有强烈的新生代火山活动和大量的花岗岩体及温泉分布，其深部高温地热资源的开发潜力不容低估。我国西部边陲人烟稀少，能源需求相对较低。这些地区地热自然景观的第三产业经济价值不亚于地热能源开发的经济价值，而且地热能源开发还面临与风电、太阳能发电和小水电的竞争。相比之下，我国东部地区人口密度大、经济活动强盛、能源非常短缺，因而迫切需要发展原地新能源，且应该成为我国开发深层高温地热资源的首选 地区。3

盆山并重，工程示范从资源储藏到勘探开采技术，油气资源与地热资源一脉相承，以油气工业带动地热产业顺理成章。我国沉积盆地尤其是东部含油盆地如松辽盆地和华北盆地，地温梯度大，地热资源丰富，地球科学界习称“热盆”。热水是许多油气田的副产品，油热联产潜力巨大。此外，老油田区具有地热开采所需要的地质、地球物理和地球化学资料，油田废弃钻孔可以改造用于地热开发。还可以利用油田设施、技术、资料高效开展EGS实验。

火山活动是最强烈的地热显示，胜过于任何水热显示。无论是天然的水热系统还是增强型地热系统，新生代火山活动构造区都是高温地热能源开发最具吸引力的地区，因为这些地区在相对较小的深度内就能获得很高的温度。实际上，世界上MW级的大型地热发电厂大多建造在火山活动区。要推动我国地热能源开发快速发展，亟须在我国东部地区特别是在东部新生代火山活动构造区探测岩石圈热结构，查明地热资源储量。由麻省理工学院牵头编写的评估报告《地热能源的未来 —21世纪增强型地热系统对美国的作用》发表以后，美国能源部高度重视，已经斥重资致力于与产业界密切合作打造多个EGS示范工程。

比如位于俄勒冈州的纽贝里（Newberry）EGS示范工程预算为4380万美元，其中能源部资助2145万美元，其余由企业Alta Rock能源公司承担。中国的地热能源产业目前还不成规模，更需要政府给予大力扶持。建议尽快在我国东部地区选址启动地壳深部高温发电示范工程，检阅我国深部高温地热能源开发综合实力，充分展示地热新能源的巨大开发潜力，孵化和引导我国规模化地热新能源产业的健康发展，其对于摆正地热新能源的地位，以及促进国家新能源的协调发展将具有深远意义。3

内联外合，跨越发展在国内新能源行业中，地热是弱势，地热学界和产业界需要抱团取暖。在国际地热能源产业中，中国也是弱势。虽然早在上世纪70年代初中国便开始利用地热发电，但过去30多年，当国际上地热能源开发和发电技术特别是干热岩开发及随后出现的增强型地热系统技术高速发展的时候，中国的地热资源开发却几乎完全沉浸在传统的中低温水热系统的直接利用中，地热能源（发电）开发基本上停滞不前，且已经严重落后。要赶超世界地热能源开发的先进水平，除了需要整合国内相关单位和企业的人力、物力和财力，加快地热专业人才培养以外，还需要积极开展国际合作，尽快引进国外的先进地热资源理念和开发技术。内联外合，直面挑战，充分发挥产学研优势，中国地热学界和产业界才能抓住机遇，实现跨越发展，让地热资源更好地为中国社会经济可持续发展加温，为人类造福。3

结语地热资源储量巨大，我国是世界上最早开发利用地热温泉的国家之一，但是直到目前基本上还在延续祖代相传的地热直接利用的模式，在利用地热发电这一现代化新能源开发方面相对落后，原因之一是受我国缺乏适合于发电的高温地热资源的传统观念的制约。随着地热勘探开发技术的进步，特别是增强型地热系统技术的日益成熟，可开发利用的地热资源已经不再局限于常规的水热系统，也包括干热岩。中国西部沸泉众多，具有丰富的高温水热系统；东部不乏中低温温泉，而且“热盆”发育，花岗岩体分布广泛，第四纪火山活动强烈，不仅具有巨大的油热联产和常规水热系统开发潜力，还可能具有丰富的干热岩资源。地热学界和产业界 应该与时俱进，改变旧的观念，重新评估我国包括水热系统和干热岩在内的地热资源分布，政府主管部门则应该相应调整国家地热能源开发战略布局，在继续鼓励西部高温水热系统地热能源开发的同时，应该鼓励在能源需求旺盛的东部地区大力开展盆地地热和火山地热能源勘探开发，产学研合作，选址打造示范工程，以期迅速改变中国地热能源产业严重落后的现状，实现产业自身的可持续发展，在发展低碳经济、确保能源安全、减少空气污染的发展战略中发挥更大作用。3