新能源技术06地热能及其利用
§6.1.1 地球的构造和热量来源
地球内部的热量，主要来自放射性元素的衰变。 放射性元素的衰变是原子核能的释放过程。高速粒子的动能
与辐射能在与其它物质的碰撞过程中转变为热能。 此外，热的来源还有潮汐摩擦热、化学反应热等，不过所占
比重都不大。
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§6.1.2 地热资源的概念
装机容量达到400MW以上。
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§6.5 地热能的一般利用
§6.5.1 地热能的利用方式
不同温度地热流体的利用方式也有所不同。 总体而言，地热能在以下四个方面的应用最为广泛和成功。
1）地热发电。 2）地热供暖。 3）地热用于农业。 4）温泉洗浴和医疗。 不同温度地热资源的可能利用方式，参见表6-6。
地热电站的蒸气温度要比火电厂锅炉出来的蒸气温度低得多， 因而地热蒸气经涡轮机的转换效率较低。
地热发电一般要求地热流体的温度在 150℃以上，这时热转 换效率相对较高，因而发电成本较低，经济性较好。
在缺乏高温地热资源的地区，中低温（例如100℃以下）的 地热水也可以用来发电，只是经济性较差。
地热资源有明显的矿产资源属性，要开发和保护并重。 小知识：地下3km 范围内的地热资源（教材154页）。
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§6.2 地热资源的类型
§6.2.1 地热资源的存在形态
1）热水型 —— 包括热水及湿蒸汽。 2）干蒸汽型 —— 高温蒸汽。 3）地压型 —— 高压水，压力一般可达几十兆帕。 4）干热岩型 —— 温度很高的岩石层。 5）岩浆型 —— 高温熔岩。
形管，把从土壤吸收的热能 通过热泵供应给室内。
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§6.5.3 地热用于农业
地热在农业中的应用范围十分广阔。 —利用温度适宜的地热水灌溉农田； —利用地热水养鱼； —利用地热建造温室； —利用地热给沼气池加温等。
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§6.5.4 温泉洗浴和医疗
在我国，温度在25℃以上的地热水才能称为温泉。 地热水中常含有铁、硫等化学元素，因此很多天然温泉具有
第一个成功开发的大型热水田 怀拉基地热田（详见教材） 。
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§6.3 地热能资源及其分布
§6.3.1 地热能的蕴藏量
亿倍，是一个庞大的热库。 1.7地热能的总储存量为煤炭的 ，焦耳 1026×1.45据估计，全世界地热资源的总量大约为 万亿吨标准煤燃烧时放出的热量。 5000相当于 更多数据，详见教材。
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§6.3.2 世界地热资源分布
全球地热资源的分布很不平衡，但有一定的规律。 从全球地质构造观点来看， 小于150℃的中、低温地热资源，则分布于板块内部的活动
断裂带、断陷谷和坳陷盆地。 大于150℃的高温地热资源，主要出现在地壳表层各大板块
的边缘。 地质板块的交接处形成的地热资源丰富的地热带，称为板间
有时地球内部的热能会以传导、对流和辐射的方式传递到地 面上来，表现为火山爆发、间歇喷泉和温泉等形式。
地热资源是指在当前技术经济和地质环境条件下，能够从地 壳内开发出来的热能量和热流体中的有用成分。
地热资源是集热、矿、水为一体的矿产资源。
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§6.1.2 地热资源的概念
从技术经济角度，目前勘查深度可达地表以下5000 米， 深度在2000 米以内的为经济型地热资源， 深度2000～5000 米的为亚经济型地热资源。
世界之最：最深的人工矿井（详见教材）
地热田就是在目前技术经济条件下具有开采价值的地热资源 集中分布的地区。
目前可开发的地热田主要是热水田和蒸汽田。 （1）热水田
热水田提供的地热资源主要是液态的热水。 （2）蒸汽田
蒸汽田的地热资源包括水蒸汽和高温热水。
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世界之最
世界上最大的地热田 盖瑟尔斯地热田（详见教材）。
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世界之最
世界第一个地热电站－拉德瑞罗（详见教材） 世界第一个湿蒸汽地热电站－详见教材 世界第一个干热岩地热电站－详见教材 世界上最大的地热电站－详见教材
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§6.4.3 世界地热发电的发展
1975~2005地热发电年装机容量增长很快，参见表6-2。 据2005年世界地热大会统计，2004 年全球直接利用地热能
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§6.5.2 地热用于供暖
采暖、供热或提供热水，是最普遍的地热应用方式。包括： —地热水供暖系统 —地源热泵系统 —地源热风供暖系统
中国之最：最大的地热供暖系统 在天津（详见教材）
世界之最：地源热泵供暖比例最高的国家 瑞士（详见教材）
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还可以把土壤作为低温热源。 一般是在土壤中埋设盘管或U
一定的医疗保健作用。例如，…… 有些地热水还可开发作为饮用矿泉水，并有特殊健康效果。 世界各国都很珍惜，地热在医疗领域的应用有诱人前景。 中国之最：已知的最早的温泉
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§6.6 地热发电
§6.6.1 地热发电的原理
地热发电的过程，是先把地热能转变为机械能，再把机械能 转变为电能。
国的地热田，如著名的肯尼亚阿尔卡利亚高温地热田等。
各环球地热带的地理位置及与板块的关系，参见教材图6.5。 世界上主要的高温地热田，参见教材表6-1。
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§6.3.3 我国的地热资源
我国拥有丰富的地热资源。世界上四大板块地热带中，两个 经过我国版图（哪两个？）。
全国地热可采储量，是已探明煤炭可采储量的 2.5 倍，其中 距地表2000 米以内储藏的地热能为2500亿吨标准煤。
（7）松辽及其他地热带 有裂隙地热形成，温度为40～80℃。
此外，还有一些像广西南宁盆地那样的孤立地热区。
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§6.4 地热能利用的发展
§6.4.1 世界地热能直接利用
世界上许多地区很早就开始了对地热能的利用。有文献记载 的历史，也至少有几千年。
早期主要是利用天然温泉和地下热水、天然蒸汽。 1812 年，意大利人就从地热泉水蒸发残渣中提取硼酸。 1827 年，意大利人率先利用天然地热蒸汽参与加工。 20 世纪，地热资源开始被用于发电和一些新型的工农业生
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§6.4.3 世界地热发电的发展
自1904 年第一次地热发电成功以来，已经有一个多世纪的 的发展历史。
美国、墨西哥、前苏联、日本、菲律宾、萨尔瓦多、冰岛和 中国也陆续开展地热发电的试验研究和开发建设。
尤其是1970s以来，地热发电有了较快的发展。 美国从1973 年开始进行干热岩的地热开发试验。 英国、日本、法国也陆续开始进行干热岩开发试验。 用 150℃以下的中低温热水发电的研究，约从1970s开始。 日本建过两座利用150℃地热水发电的1MW 试验电站。
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中国之最
中国第一个地热电站－（详见教材） 中国最大的地热电站－西藏羊八井（详见教材）
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我国仍在实际运行的地热电站只有西藏羊八井等四座（参见 表6-5）。 目前，我国实际运行的地热电站，年发电量近1.3亿度， 居世界地热发电排名第16位。 2020年的地热发电建设目标是：
教学目标 了解地热资源情况和地热能利用的发展历史。 掌握地热能利用的主要方式和各自原理。 理解发展利用地热能的重要意义和发展方向。
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§6.1 地热资源的形成 §6.1.1 地球的构造和热量来源
地球是一个巨大实心椭球体，体积约为1 万亿立方公里。 地球内部越深，温度越高。 各层的温度，如图所示。
并非所有的地球内部热量都能作为能源进行利用。 小知识：大地热流（详见教材） 1）地表每年散发到大气的热量很多。但是太过分散，目前
还无法作为能源。 2）还有很多热量埋藏在地球内部的深处，开采困难，也很
难被人类利用。
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§6.1.2 地热资源的概念
在某些地质作用下，地球内部的热能会向某些地域聚集，集 中到特定深度范围内，有些能达到开发利用的条件。
新能源技术06地热能ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ其利用
（4）鲁皖鄂断裂地热带 主要是低温地热资源，一般均为50～70℃。断裂的深部有 较高温度的地热水存在。
（5）川滇青新地热带 昆明到康定一线的南北向狭长地带，延伸入青海和新疆， 扩大到四大盆地。以低温热水型资源为主。
（6）祁吕弧形地热带 有近代地震活动带，有历史性温泉出露地，主要地热资源 为低温热水。
地热带。特点是热源温度高，多由火山或岩浆造成。 板块内部靠近板块边界的部位，在一定地质条件下也可能形
成相对的高热流区，称为板内地热带。
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§6.3.2 世界地热资源分布
环球性的板间地热带有4个。 （1）环太平洋地热带 许多著名的大型地热田都在这里，如美国的盖瑟尔斯；新西
兰的怀拉基地热田；中国的台湾马槽、大屯地热田等。 （2）地中海－喜马拉雅地热带 欧亚板块与非洲板块和印度板块的碰撞边界，“缝合线型”。
产，直接利用的发展规模也越来越大。 20 世纪中叶开始，地热大规模开发利用渐渐盛行。
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目前地热能的直接利用发展十分迅速，已广泛地应用于各个 方面，收到了良好的经济技术效益。
地热能的直接利用，技术要求较低，所需设备也较为简易。 直接利用是当前国内外地热能开发的最主要形式。
§6.4.2 我国地热能直接利用
目前人类开发利用的，主要是地热蒸汽和地热水两大类， 已经有很多的实际应用。
干热岩和地压两类尚处于试验阶段，开发利用很少，未来 可能有大规模发展的潜力。
岩浆型资源的应用还处于课题研究阶段。