地熱能作為未來(lái)能源 在踐行“雙碳”目標中發(fā)揮重大作用

地熱資源具有多種綜合利用價(jià)值，可以帶動(dòng)包括地熱發(fā)電、建筑供冷供熱、農業(yè)種植、水產(chǎn)養殖、作物烘干、溫泉洗浴、醫療康養、旅游休閑等在內的相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。地熱能作為一種新能源，也是未來(lái)能源，能夠在踐行“雙碳”目標中發(fā)揮重大作用，大力開(kāi)發(fā)利用地熱能，對落實(shí)碳達峰、碳中和目標具有重要意義。

地熱能的開(kāi)發(fā)和利用主要有兩種方式，一是直接利用，二是間接利用。直接利用是指利用地熱水或蒸汽的熱量，進(jìn)行供暖、熱水、溫室、溫泉等用途，這種方式不需要進(jìn)行能量轉換，成本較低，效率較高，但一般只能利用淺層的地熱資源。間接利用是指利用地熱水或蒸汽的動(dòng)能，進(jìn)行發(fā)電、制氫、提取稀有元素等用途，這種方式需要進(jìn)行能量的轉換，成本比較高，但是效率比較低，一般可以利用深層的地熱資源。以下為地熱資源在供暖、農業(yè)、發(fā)電領(lǐng)域的詳細介紹。

地熱供暖

地熱供暖是一種基于地下熱能資源的供暖方式，其利用地下水體、巖體、土壤等自然介質(zhì)中蘊含的地熱能進(jìn)行加熱并傳遞到建筑物內部，從而實(shí)現室內溫度升高的目的。與傳統的采用燃氣、油煙、電力等能源進(jìn)行供暖的方式相比，地熱供暖具有環(huán)保、節能、穩定、安全等諸多優(yōu)勢。

中深層水熱型地熱系統

中深層水熱型地熱系統是通過(guò)開(kāi)發(fā)中深層地熱水，將地熱水的熱量提取出來(lái)用于供暖，取熱后的地熱水經(jīng)過(guò)回灌井進(jìn)行同層回灌的技術(shù)路線(xiàn)。整個(gè)系統封閉式運行，只取熱不耗水。該系統具有資源儲量大、運行安全穩定高效、建設周期短、占地面積小、等量同層回灌等優(yōu)勢。該系統適用于地熱水資源豐富的城市建筑集中供暖項目。

中深層地熱井下換熱系統

中深層地熱井下換熱系統是通過(guò)鉆井的方式，利用向井下輸送換熱介質(zhì)將地下巖層的熱能導出的技術(shù)路線(xiàn)。整個(gè)換熱過(guò)程封閉運行，系統穩定性高。該系統具有資源豐富、應用廣泛、多能耦合、運行可靠等優(yōu)勢。普遍適用于城市建筑集中供暖項目。

中深層定向對接井換熱系統

中深層定向對接井換熱系統是采用定向對接鉆井技術(shù)，將兩口中深層地熱井底部打通，使換熱介質(zhì)在兩口井中循環(huán)換熱的技術(shù)路徑。系統全封閉運行，實(shí)現“取熱不耗水”。具有資源豐富、應用廣泛、占地面積小、取熱量大，換熱量高，運營(yíng)成本低等優(yōu)勢。該系統適用中大型城市住宅清潔供暖項目。

中層同軸換熱系統

中層同軸換熱系統是通過(guò)數眼中層地熱井，利用中層地熱的熱儲效應，通過(guò)換熱介質(zhì)實(shí)現冬季取熱儲冷，夏季取冷儲熱的技術(shù)路徑，該系統具有換熱效率高、占地面積小，適用場(chǎng)景多，建設成本低、布局靈活建設快等優(yōu)勢。適用于冷熱雙供的居民社區、醫院、學(xué)校、辦公樓等冷暖雙供項目。

淺層埋管地熱利用系統

淺層埋管地熱利用系統是利用淺層埋管把不能被直接利用的低品位熱能轉換為可以被利用的高品位熱能的綜合利用技術(shù)，夏季儲熱，冬季儲冷。該系統具有跨季儲熱、經(jīng)濟性強，應用廣泛，適應性強，多源耦合、可靠性強，建設快速、安全性高等優(yōu)勢。適用于學(xué)校、醫院、寫(xiě)字樓等冷暖雙供項目。

農業(yè)發(fā)展

中國很早就利用地熱為農服務(wù)，據唐朝《元和郡縣圖志》記載，湖南郴縣人民用溫泉來(lái)灌溉田地，使農作物可以一年三熟，達到早熟增產(chǎn)的目的。地熱資源作為一種復合型清潔能源，既可以直接應用于農業(yè)，又可以間接為農服務(wù)，在中國農業(yè)領(lǐng)域的利用方式多樣。地熱資源在農業(yè)領(lǐng)域的利用集中在農業(yè)溫室種植、農業(yè)養殖、農副產(chǎn)品加工和農業(yè)技術(shù)等方面。

農業(yè)溫室種植

農業(yè)溫室種植是最廣泛的利用形式，利用地熱能的熱能對農業(yè)溫室大棚進(jìn)行供暖，保障冬季溫室的溫度，實(shí)現農作物的反季節生產(chǎn)和喜熱植物越冬。同時(shí)，利用地熱能給現代農業(yè)溫室大棚供暖還有助于防治病蟲(chóng)害、縮短生長(cháng)期，促進(jìn)農作物的增產(chǎn)增收。利用地熱能給農業(yè)溫室大棚供暖不產(chǎn)生任何二氧化碳排放，農作物在溫室中生長(cháng)，還減少了農業(yè)生產(chǎn)保溫所使用的一次性薄膜和部分防范病蟲(chóng)害所需要的農藥及肥料，實(shí)現了綠色生產(chǎn)、低碳環(huán)保。農業(yè)溫室種植的適用范圍很廣，主要有育種、育秧、花卉苗木培育、蔬菜水果生產(chǎn)、喜熱植物的種植、食用菌生產(chǎn)等。

農業(yè)養殖

利用地熱能發(fā)展養殖業(yè)是地熱能直接利用的最方便形式，利用低溫熱水發(fā)展水產(chǎn)養殖可以產(chǎn)生較高的經(jīng)濟效益，提高水產(chǎn)養殖數量，幫助喜熱水生動(dòng)物越冬。地熱水同樣可以應用于魚(yú)苗繁育，部分幼魚(yú)在冬季水溫很低時(shí)不能安全越冬，過(guò)去采用鍋爐或用電加溫，但往往存在運行不穩定且成本較高的問(wèn)題，而低溫熱水可以保護魚(yú)苗越冬，提高成活率，降低成本。孵化育雛是地熱能在農業(yè)領(lǐng)域的又一種利用形式，用研制成的熱水孵化箱育雛，可提高孵化成功率，減少孵化所需的熱能供應成本。

農副產(chǎn)品加工

在農村，為了解決農副產(chǎn)品收獲后的儲存或消費者的需求問(wèn)題，常常需要對農副產(chǎn)品進(jìn)行干燥處理，使農作物中的水分蒸發(fā)，達到干燥的目的。農產(chǎn)品干燥過(guò)程能耗量大，傳統熱風(fēng)式干燥成本高，給企業(yè)造成了巨大的負擔。地熱干燥常常應用于瓜果蔬菜烘干、香菇烘干、牛奶巴氏消毒，還可以應用于種植飼料、綠肥，釀造醬油、豆醬、酸奶酪，加工冰糖、山茶等。

農業(yè)技術(shù)

農產(chǎn)品物流是中國農業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分，農產(chǎn)品冷鏈物流是高耗能產(chǎn)業(yè)，采用地熱制冷設備制冰、冷藏蔬菜瓜果種子，結構簡(jiǎn)單且運行費用低，能夠實(shí)現低能耗、高環(huán)保。在部分農村地區，地熱資源還用來(lái)給沼氣池進(jìn)行加溫，提高沼氣產(chǎn)量。地熱資源在輕紡工業(yè)也有少量應用，可以用地熱水染布、制革，地熱水中含有的礦物質(zhì)和恒溫特點(diǎn)，使得用地熱水染出的布質(zhì)量高、布藝精美，更受消費者青睞，還節省了大量自來(lái)水和電力成本。

地熱發(fā)電

最早利用地熱資源發(fā)電的國家是意大利，早在1904年意大利就通過(guò)利用地熱資源建立了發(fā)電站，而其他國家都是在40多年后才相繼發(fā)展發(fā)電事業(yè)。目前，全球利用地熱資源發(fā)電的國家一共有15個(gè)，利用地熱資源發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)主要為：1.它的成本非常低，2.它不會(huì )受到天氣季節變化的影響，3.它對于環(huán)境幾乎沒(méi)有污染。

地熱蒸汽發(fā)電

可細分為干蒸汽式發(fā)電和閃化蒸汽式發(fā)電。

干蒸汽式發(fā)電：是最簡(jiǎn)便而有效的工作流體，只要由管線(xiàn)直接導入蒸汽渦輪機就可產(chǎn)生電力，但對地熱資源類(lèi)型要求高，適用于地熱溫度在150℃以上的高溫干蒸汽資源。

閃化蒸汽式發(fā)電：即高溫地熱水經(jīng)單段或多段閃化成為蒸汽，再由汽水分離裝置去除熱水，以蒸汽推動(dòng)渦輪機發(fā)電，適用于地熱溫度90℃-150℃，。該系統之運用技術(shù)已趨成熟且安全可靠，是目前地熱發(fā)電最主要的形式。

雙工質(zhì)循環(huán)發(fā)電

又稱(chēng)“雙循環(huán)式”發(fā)電或介質(zhì)發(fā)電系統。系以低沸點(diǎn)的物質(zhì)（如：丁烷等）作為介質(zhì)（即工作流體），與地熱井產(chǎn)生的熱流體借由熱交換器達到加熱，使其氣化以推動(dòng)渦輪機產(chǎn)生電力，且工作流體可循環(huán)使用。目前主要有機朗肯循環(huán)和卡琳娜動(dòng)力循環(huán)兩種雙工質(zhì)發(fā)電法。

全流循環(huán)式發(fā)電

又稱(chēng)“總流式”發(fā)電，地熱井產(chǎn)生的熱流體，包括蒸汽及熱水的兩相混合體，同時(shí)導入特殊設計的渦輪機，由動(dòng)能及壓力能帶動(dòng)傳動(dòng)軸連接發(fā)電機以產(chǎn)生電力。

熱干巖發(fā)電

須先鑿通兩口深達數千米的深井，再將冷水注入其中一井，由干熱巖層所提供的地熱加熱，創(chuàng )造出新的地熱資源，可以獲得更高溫度的地熱資源，可以達到175～225℃，使其產(chǎn)生水蒸氣從另一井匯集后，推動(dòng)渦輪機發(fā)電。

助力“雙碳”目標實(shí)現

地熱能是穩定可靠的可再生能源，并且與建筑能源需求（供冷供熱）具有天然的契合性，如何通過(guò)政策支持和技術(shù)創(chuàng )新快速降低地熱能開(kāi)發(fā)和利用成本，擴大使用規模和應用場(chǎng)景，形成地熱能綜合開(kāi)發(fā)和梯級高效利用的完整技術(shù)體系，是全球地熱能行業(yè)必須正視和傾力研究的關(guān)鍵問(wèn)題。

推廣和發(fā)展地熱能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，助力“雙碳”目標實(shí)現，還需一些方面的配合：

第一，要加快深部地熱資源勘探和可開(kāi)發(fā)利用技術(shù)的科研攻關(guān)，建立權威開(kāi)放的全國性地熱資源數據庫。建立集地熱能資源基礎數據、開(kāi)發(fā)利用動(dòng)態(tài)、資源勘查評價(jià)、立項審批、項目信息、運行數據、產(chǎn)業(yè)規模等信息管理系統為一體的地熱能大數據平臺，對地熱能開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行統一監管和監測評價(jià)。

第二，積極拉長(cháng)地熱能利用產(chǎn)業(yè)鏈，培育產(chǎn)業(yè)配套市場(chǎng)，探索地熱能利用的多種商業(yè)模式。

第三，建立規劃實(shí)施和結果的評價(jià)機制。建立和完善市場(chǎng)運行規則，形成公平合理有序競爭的地熱能開(kāi)發(fā)利用市場(chǎng)秩序；強化對地熱能實(shí)施全過(guò)程和運營(yíng)的監管及評價(jià)，確保地熱能的科學(xué)和高效利用。

推動(dòng)地熱能開(kāi)發(fā)利用，將有助于盡早實(shí)現2030年前碳達峰、2060年前碳中和的宏偉目標，是未來(lái)能源轉型的新方向，是建筑能源低碳高效利用的優(yōu)化選擇，是完成非化石能源利用目標、建設清潔低碳社會(huì )、實(shí)現能源可持續發(fā)展的必然選擇。