地球是一个直径为6000多千米的实心球体，从地面到地球中心的距离比从北京到海南岛2倍的距离还要远。地球由地壳、地幔、地核三部分构成，整个结构就犹如一颗半熟的鸡蛋：蛋壳好比地球的地壳，其物质状态为固态；蛋白好比地球的地幔；蛋黄好比地球的地核，物质状态为液态。地表以下平均每100米温度升高约3℃。科学家研究显示：地核与地幔边界的温度大约为3700℃，而地核内部温度可能高达5000℃，几乎与太阳表面一样炽热。因此，地球内部蕴藏着惊人的热量，其中一部分地热资源便以干热岩的形式埋藏于其中。

一、干热岩是什么？

早期，干热岩通常是指温度高于200℃，埋藏于距地面2000米以下的无裂隙的岩体，主要是各种变质岩或结晶岩类岩体。伴随着干热岩勘测和开发的深入，干热岩的概念有了更为广泛的外延。只要岩体温度高，埋藏深度合理，内含流体较少（或不含流体），能用各种技术手段提取其中的热量，均可称为干热岩。

干热岩属于地热资源的一种，被誉为“来自地球母亲的温暖”。地热资源是一种来自地球内部的热能资源，温泉便是我们日常生活中最熟悉的地热资源。关于地热的来源，有多种假说。一种假说认为，地热主要来源于地球内部放射性元素衰变释放出的热能。还有一种假说认为，地热来源于地球自转产生的旋转能以及化学反应、岩矿结晶释放的热能。而在地球的发展演化过程中，产生的热能总量超过地球散逸的热能，巨大的地热能便储存于地球内部，等待人们去开发。

相比当前已开发利用的各类能源，干热岩具有无可比拟的优势。与煤炭、石油和天然气等传统化石能源相比，干热岩是一种清洁的可再生能源，不会产生污染环境的有害物质。与太阳能、风能、核能等新能源相比，干热岩的稳定性好，不受季节气候昼夜条件的限制。此外，干热岩的成本低，干热岩发电的成本仅为风力发电的一半，只有太阳能发电的十分之一，和煤炭发电的成本相当。

干热岩是无处不在的资源，分布几乎遍及全球，从理论上说，随着地球向深部的地热增温，任何地区达到一定深度都可以开发出干热岩，因此干热岩又被称为是无处不在的资源。但就现阶段来看，由于技术和手段等限制，干热岩资源专指埋深较浅、温度较高、有开发经济价值的热岩体。因此，当前的干热岩开发更多地着眼于这些地区，它们位于全球板块或构造地体的边缘，构造活动剧烈，是地球释放内部能量的主要区域，地热资源十分丰富。

我国干热岩分布广泛，特别是东北地区、华北平原、东南沿海地区、西北地区均具有丰富的干热岩资源，具有很大的开发潜力。以高温干热岩体的发现地青海共和盆地为例，其干热岩理论资源量折合标准煤6303.05亿吨，以其2%作为可开采资源量计算，折合的标准煤是中国2016年能源消耗的3倍。

干热岩不但储量丰富，还可以循环利用。开发干热岩时，加热产生水蒸气的过程会使岩石温度降低，但地心的炽热岩浆会重新加热这些岩石，从而实现干热岩的周期性循环利用。

二、“石头”也可发出电来？

目前，人们对干热岩的开发利用，主要集中在干热岩发电。干热岩开发利用的核心是建立增强型地热系统（EGS工程）。首先从地表往干热岩体中打一眼井（注水井），将井口封闭后，注入高压清水，此时井底能够产生非常高的压力，该压力足以将致密的岩石压裂形成复杂缝网，或将岩体中的天然裂隙扩张形成更大的裂缝；随着清水的不断注入，裂缝不断增加、扩大，并相互连通，最终形成一个体积庞大的人工热储（类似一个巨大的鸟窝）。在距注水井合理的位置再钻几眼采出井，通过控制井眼轨迹，使采出井能够贯穿压裂缝网。整个EGS工程，通过注水井（回灌井）将低温水注入到人工产生的、张开且连通的缝网中，低温水与高温岩体接触被加热，然后通过采出井便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。整个过程都是在一个封闭的系统内进行。

以法国东部阿尔萨斯地区的一座干热岩发电站为例，工作人员在这里钻了三眼深井，一直钻到地表5000米以下的基岩中。发电时，用水泵以每秒100升的速度从中间的注水井向地下灌冷水，这些冷水被干热岩加热成约200℃高温的水蒸气，从另外两眼生产井抽出地面，送入一个热交换器，并在热交换器中驱动涡轮机发电。整个转换过程消耗的总电量，只相当于发电站发电量的20%。

增强型地热系统的开发和利用主要是建造两个子系统：地下人工储层和地面发电系统，二者都需要多项技术的运用和集成。其中，创建地下人工储层是目前研究的焦点。

三、我国干热岩勘查开发现状

我国干热岩资源潜力巨大，开发前景广阔，是极具潜力的战略能源，但是我国干热岩勘查与开发起步晚，在干热岩形成机制、分布情况、热储特征、评价方法、勘查开发技术等领域仍存在较多尚未解决的问题。

为推动我国干热岩勘查开发，2013年以来，中国地质调查局先后在东南沿海地区、松辽平原地区、华北地区和青藏高原等重点地区实施了干热岩勘查。2014年，中国地质调查局与原青海省国土资源厅共同组织实施的青海共和盆地干热岩勘查钻获干热岩，填补了我国一直没有勘查发现干热岩资源的空白。2017年5月在共和县恰卜恰镇完井的GR1干热岩勘探孔再获温度新高，取得了一批重要成果，为我国进一步开展干热岩勘查开发研究打下了重要基础。在此基础上，中国地质调查局围绕国家清洁能源需求，加大力度在青海共和推进干热岩资源的试验性开发。

干热岩开发利用的技术原理虽然简单，但实际应用过程中仍存在大量的技术性难题，例如在干热岩中钻井，对钻杆、钻头的寿命以及具有“钻井血液”之称的泥浆稳定性都是极大的挑战；而地层中含有大量的矿物质，在干热岩开发中，被气化的矿物质会重新在井壁结垢，类似血管中的“血栓”，沉积时间一久很容易将开采通道堵死。面对众多的技术性难题，科研人员唯有加快技术探索的步伐，才能在这场国际能源竞赛中拔得头筹！

（作者单位：自然资源部中国地质调查局北京探矿工程研究所）

雷晓东（右）向专家介绍野外工作情况。

“我们在延庆的工作区域有一片正好位于2022年冬奥会的场馆规划区，通过测量，如果这片区域的地热资源符合开采要求，未来有可能为冬奥会冬季供暖需求提供清洁能源，为绿色办奥运提供支撑。”雷晓东满怀期待地说。

新年刚过，北京市地勘院物探研究室副主任雷晓东又接到了新的任务，1月17日，他所负责的延庆地区地热资源调查工作刚刚通过野外评审验收，剩下的主要是内业了。“我们在延庆的工作区域有一片正好位于2022年冬奥会的场馆规划区，通过测量，如果这片区域的地热资源符合开采要求，未来有可能为冬奥会冬季供暖需求提供清洁能源，为绿色办奥运提供支撑。”雷晓东满怀期待地说。

一

2008年7月，雷晓东从中国地质大学（北京）水文学与水资源专业毕业，进入北京市地质勘探院华清地热公司工作。刚一报到，他就前往内蒙古大草原，参加刚启动的《内蒙古东乌旗海勒斯台陶勒盖地区铅锌多金属矿普查》项目，主要工作任务是开展地球物理勘探，寻找隐伏矿产资源。

在大学里，雷晓东学的是水文地质，对地球物理勘探工作并不熟悉，因此在报到之前，他就买了许多物探专业书籍，专业上有什么不会的就学，不懂的就问，出发前他就做好了迎接挑战的准备。

项目组工作区域位于乌珠穆沁草原，与蒙古国接壤，水草丰茂、牛羊遍野，小说《狼图腾》的故事就发生在这里，被喻为草原上最后的“天堂”。风景虽然优美，但是对地质工作者来说，困难也不少，交通不便，补给困难，夏天的烈日蚊虫、冬天的暴雪狂风，都在考验着刚参加工作的雷晓东。

那段时间雷晓东从未有一日懈怠过，每天早晨5点多钟就起床，吃过早餐带上干粮，出野外采集高质量数据，往往要忙到天黑后才能回到驻地，晚上他还主动承担起数据处理任务。稍后空闲，他又捧起专业书籍，结合实际工作中遇到的问题一本本地啃。这样一干就是三个多月，雷晓东的辛勤努力和付出，让他有了飞跃性的进步，也得到了领导和同事们的一致认可，从一个物探新人迅速成长为项目组的技术骨干。

二

单位里比雷晓东年轻的同事都喜欢叫他“东哥”，提起他，大家总是异口同声地说：“东哥爱学习。”因为不是物探专业科班出身，雷晓东特别注重这方面的知识，他读了地球物理前辈刘光鼎院士、汪集旸院士、刘士毅先生以及其他多位著名学者的书，每天坚持看两篇专业论文、每周一篇英文论文，认真翻看单位物探前辈写的报告。工作之余，他还积极与国内物探领域的专家交流，主动向他们学习，与中国地质调查局的刘士毅先生就结下了深厚的情谊，并发表了多篇学术论文。除了专业书籍外，雷晓东还爱看历史书籍和名人传记，坚持学习英语，每天睡觉前和早起后，总会先看上几页书。

学习积累是一个长期的过程，往往一到关键时刻就能显现出作用来。2009到2010年，北京市地勘局引进了两套价值昂贵的进口勘探设备GDP-32Ⅱ型多功能电法工作站，主要用于地热资源勘探。当时大家谁都没有接触过这套设备，雷晓东勇敢站了出来，带领其他年轻的技术人员，认真研究使用方法，很快就掌握了操作方法，为后期的地质勘探与地球物理研究和实践工作提供了强有力的技术支撑。

原来的时候，物探数据采集和处理分别由外业和室内人员完成，室内数据处理的结果经常不能及时反馈给外业工作人员，造成了工作失误。为了提高工作效率，雷晓东严格要求自己，白天采集的原始数据，晚上一定要处理完毕、形成图件、分析研究，以便更好地指导并及时调整第二天的工作。

每次单位有新来的同事，雷晓东总不忘分享自己的工作经验：“眼过千遍，不如手过一遍，再仔细的观察也不如实地测量来得精准。”2011年，在实施《北京城市地质土壤调查与评价》项目时，为了取得合格的样品，雷晓东和同事深入密云、平谷和门头沟部分人迹罕至的深山中取样，至今手上还留有当时工作时的伤疤，“只是受了点轻伤，最可怕的是迷路，有些地方GPS会发生信号漂移，下山的时候一下子就找不到方向了，那样的情况下，就算是在北京也很危险，幸运的是，我们摸索着走了一段，又找到路了。”这些在野外遇到的危险，雷晓东很少讲，怕家人知道了担心。

天道酬勤，2014年，雷晓东考入中科院地质与地球物理研究所攻读博士学位，2015年，他顺利通过了地球物理勘探专业高级工程师资格认证。

三

“你们现在在什么位置？”2016年深秋，在前往延庆项目工作组的路上，雷晓东不停地打着电话询问，在田野间找了很久，还是没有发现工作小组的身影，过了一会儿才知道，原来当天上午的工作很顺利，原本要一天才能完成的工作只用了半天，大家决定抓紧时间转移到下一个测量点。

北京市地勘局党委的杜钰记得大约半年前，项目小组在大兴区工作，她随着领导去探访，往往是他们刚赶到一个地点，得知项目小组已经完成工作赶往下一个地点了，“花了两三个小时，我们愣是没有找到。”最后，领导放弃了，直接到项目组的驻地等着队伍收工。很多时候就是这样，项目任务重，时间紧，地质队员在野外必须争分夺秒开展工作，为了保证质量还要反复观察，很少能停下来歇息。

半个小时后，雷晓东赶到了新的测量点，工作组的厢式货车停在空旷的田野边，同事用铁锨铲出一个直径50厘米深5厘米的圆坑，雷晓东边用铁锤沿着坑边一根根敲入铁钎，边说：“用这种多功能电法工作站找地热资源，是目前用得最多也是最成功的方法。”而在不远处的野鸭湖附近，还有另一组地质队员，正带着仪器进行氡气测量。

2016年，北京市地勘院开展了涉热业务整合重组，成立了物探研究室，年轻的雷晓东挑起大梁，全面主持业务工作。

我们生活的地球是一个巨大的热库，从地表往下正常增温梯度是每1000米增加25~30摄氏度，我们熟知的温泉就是以水为介质把地球热量带到地表，现在也可以用钻探手段将地下几千米的热水引上地表，因此浅层地温能和水热型地热资源是可持续开发的重要清洁能源。2008年北京奥运会时，鸟巢国家体育场就使用了可再生地热能源，当时被认为是绿色奥运的重要部分，而目前京津冀地区采用浅层地温能供暖制冷面积占全国利用浅层地温能供暖制冷总面积的20%，是我国浅层地温能开发程度最高的地区之一。延庆地区具有丰富的浅层地热资源，地热水出水温度最高可达65摄氏度，能够达到供暖要求，在减少污染物排放上有着明显的优势。一谈起熟悉的工作，雷晓东就格外兴奋，“我们也希望通过对延庆这一区域的地热资源调查，找到最优质的开采区，不仅是为2022年的冬奥会也为整个北京提供清洁能源，为首都的蓝天贡献一份力量。”

伟大的事业往往离不开无数平凡个体的默默奉献，进行地热资源勘测时，多功能电法工作站往往只留下一个人看守仪器，监测数据，其他的组员则四散开去，开始各种测量。深秋的野外寒风刺骨，裹着军大衣还直哆嗦，“留守的组员不能离开，虽然挨冻，唯一的好处是离车近，能喝上口热水，在外面跑线的就只能啃几口干粮对付一下了。干地质工作吃这样的苦是经常的，大家都已经习惯了，就想着尽快把工作做完做好。”雷晓东说。

随着经济社会的发展，以气候变化为核心的全球环境变化，正在广泛而深刻地影响着人类社会的方方面面。气候变化所导致的气温增高、海平面上升、极端天气与气候频发等，对自然生态系统和人来生存环境产生了严重影响。增加能源供应和来源途径、改善能源结构，是减少温室气体排放量、解决全球气候变化问题的根本途径。而作为新型能源的地热资源越来越受到人们关注，它具有低成本、可持续利用和环保等其它能源所不可比拟的独特优点。可以说，大力推进地热资源开发利用，改善能源结构，对于解决日趋严重的全球环境问题具有重要的意义。

● 什么是地热资源？

地热资源是指能够经济的被人类所利用的地球内部的地热能、地热流体及其有用组分。我国地热资源可分为浅层地热能资源、水热型地热资源和干热岩资源三种类型。目前可利用的地热资源主要包括：通过热泵技术开采利用的浅层地热能、天然出露的温泉、通过人工钻井直接开采利用的地热流体以及干热岩体中的地热资源。我国地热资源种类繁多，考虑地质构造特征、热流体传输方式、温度范围以及开发利用方式等因素。

● 地热是如何形成的？

关于地热的来源，有多种假说。一般认为，地热主要来源于地球外部热源和内部热源。外部热源包括太阳辐射等，内部热源包括放射性元素生热、地核热量等。根据测算，地核的温度达6000°C左右，地壳底层的温度达900~1000°C，地球表面恒温层（距地面约15米）以下约15千米范围内，地温随深度增加而增高，平均增温率约为3°C/100米。不同地区地热增温率有差异，接近平均增温率的称正常地温区，高于平均增温率的地区称地热异常区。地热异常区是研究、开发地热资源的主要对象。地壳板块边沿，深大断裂及火山分布带等，是明显的地热异常区。

勘查地热资源，一般采用地热地质调查、钻探和各种物化探方法。

● 地热资源有哪些用途？

据史料记载，我国开发利用地热与温泉已有5000多年的悠久历史，是世界上利用地热资源较早的国家之一。新中国成立后，国家重视人民的医疗保健事业，从20世纪50年代起，先后建立温泉疗养院160多家，20世纪70年代后，地热资源的开发利用进入快速发展阶段，尤其是20世纪90年代以来，在市场推动下，地热资源的开发利用得到更加蓬勃的发展。

地热开发利用方式

地热资源主要用途包括发电、建筑物供暖、洗浴疗养、种植养殖、烘焙等。其中150℃以上的高温地热主要用于发电，发电后排出的热水可进行梯级利用；90~150℃的中温和25~90℃的低温地热以直接利用为主，多用于工业、种植、养殖、供暖制冷、旅游疗养等方面；25℃以下的浅层地温，可利用地源和水源热泵供暖、制冷。目前全国地热资源开发利用的基本格局是：西南、华南发电；华北、东北供暖与养殖，华东、华中、西北地区洗浴与疗养。

截至2015年，我国地热资源每年利用量折合标准煤0.21亿吨，其中水热型地热资源利用量折合标准煤415万吨，开采率为0.2%，浅层地热能利用量折合标准煤1600万吨，开采率为2.3%，地热资源开发利用潜力巨大。水热型地热资源利用方式中，地热发电占0.5%，供热采暖占32.70%，医疗洗浴与娱乐健身占32.32%，养殖占2.55%，种植占17.93%，工业利用占0.44%，其他占13.56%。浅层地热能资源开发利用方式主要为供暖制冷。

● 地热资源有哪些种类？

1.水热型地热资源

我国水热型地热资源非常丰富，出露温泉2334处，地热开采井5818眼。水热型地热资源量折合标准煤12500亿吨，每年地热资源可采量折合标准煤18.65亿吨，有高温地热资源(≥150℃)，但以中温地热资源(90~150℃)和低温地热资源(<90℃)为主。其中，水热型中低温地热资源量折合标准煤12300亿吨，每年地热资源可采量折合标准煤18.5亿吨，发电潜力150万千瓦；水热型高温地热资源量折合标准煤141亿吨，每年地热资源可采量折合标准煤0.18亿吨，发电潜力为846万千瓦。

水热型中低温地热资源主要分布于华北平原、河淮平原、苏北平原、松辽盆地、下辽河平原、汾渭盆地等大中型沉积盆地上，分布在山地的断裂带上的地热一般规模较小，分布在盆地特别是大型沉积盆地的地热资源储集条件好、储层多、厚度大、分布广，热储温度随深度增加，是地热资源开发潜力最大的地区。

高温地热资源主要分布在我国藏南-川西-滇西水热活动密集带，其高温地热资源发电潜力为712万千瓦，充分开发利用高温地热资源，积极推进西南地区高温地热发电，因地制宜建立多能互补的发电格局，符合我国当前能源革命需求，也是可再生能源重要组成部分。

2.浅层地热能

全国336个地级以上城市浅层地热能资源每年可开采量折合标准煤7亿吨，可替代标准煤11.7亿吨/年，节煤量4.1亿吨/年。从浅层地热能开发利用方式来看，地埋管热泵系统适宜区占总评价面积的29%；较适宜区占53%；地下水源热泵系统适宜区占总评价面积的11%，较适宜区占27%。比较适合应用地下水地源热泵系统的地区主要分布在我国的东部平原盆地及富水性较好的地区。地埋管地源热泵系统普遍具有较好的适宜性。综合考虑，浅层地热能开发利用的影响因素，我国适宜开发浅层地热能的地区主要分布在中东部省份，包括北京、天津、河北、山东、河南、辽宁、上海、湖北、湖南、江苏、浙江、江西、安徽等13个省(市)。

我国浅层地温能开发利用区划图

3.干热岩资源

我国干热岩资源潜力巨大，开发前景广阔，高于美国干热岩资源的估算结果(570万亿吨标准煤)。经初步测算，地下3~10千米范围内干热岩资源折合标准煤860万亿吨，利用其中2%即相当于2015年全国能源总消耗量的4000倍。尤其是位于3.5~7.5千米深度、温度介于150~250℃之间的干热岩资源，资源量巨大，折合标准煤215万亿吨。干热岩资源是最具潜力的战略接替能源，但开发难度较大。

● 我国的地热资源家底

2016年，中国地质调查局发布了《中国地热资源调查报告》。报告指出，“十二五”期间，在原国土资源部的正确领导和财政部的大力支持下，中国地质调查局组织全国60多家单位3000多名技术人员，利用中央财政资金4.16亿元，完成了31个省（区、市）地下热水资源调查，开展了336个地级以上城市浅层地温能资源调查，启动了干热岩资源调查，基本查明了我国地热资源赋存分布与开发利用现状，初步评价了全国地热资源潜力。

调查结果表明：一是全国31个省（区、市）地下热水资源年可开采量折合标准煤19亿吨，现状年实际开采量折合标准煤415万吨，只占可开采量的0.22%，开发利用潜力巨大。二是全国336个地级以上城市浅层地温能资源年可开采量折合标准煤7亿吨，可实现建筑物供暖制冷面积320亿平方米；现实现建筑物供暖制冷面积4.78亿平方米。三是我国干热岩资源初步估算折合标准煤856万亿吨，是巨大的能源宝藏，其2%的可开采量即相当于2015年全国能源消耗的4000倍，应加快研究步伐。四是我国浅层地温能和地下热水资源开发利用经济与环境效益显著，2015年相关产业总产值约7500亿元，占同年GDP的1%以上；每年减少二氧化碳排放4800万吨。五是京津冀地区浅层地温能和地下热水资源合计折合标准煤3.43亿吨，可基本满足该地区建筑物供暖制冷需求。六是长江经济带浅层地温能和地下热水资源年可开采量折合标准煤9.3亿吨，充分开发利用区内的浅层地温能资源可有效解决长江中下游地区冬季供暖问题。

● 最新研究成果

中国地质调查局自2016年开始实施“全国地热资源调查评价与勘查示范”工程。该工程是在“十二五”地热调查工作基础上，聚焦区域地热背景调查、重点地区浅层地温能调查、水热型地热资源调查、重点区干热岩资源调查以及地热资源勘查开发示范与关键技术研究5项任务，目前取得了一些阶段性成果。

浅层地温能方面：雄安新区浅层地温能初步勘查表明，新区内大部分地区适用于浅层地温能的开发，雄安新区浅层地温能资源的开发利用，将产生巨大的环境效益与社会效益，为我国未来城市的发展提供新方向。

水热型地热资源方面：京津冀水热型地热资源调查表明，京津冀地区是我国东部地热资源最丰富的地区，地热资源储量大，开发利用条件较好。根据现状开采量与资源量数据划分了京津冀地区的开采模数分区，可为当地地热资源的开发提供借鉴。

干热岩方面：干热岩资源是国际社会公认的最具潜力的战略接替能源之一，其开发利用尚在探索中，国际社会对干热岩的开发利用已经进行了40多年的历史，我国正在开展东南沿海地区、青藏高原东北缘干热岩资源地质勘查，2017年8月，中国科学家在青海共和盆地3705米深处成功钻获236℃的高温干热岩，为下一步推进干热岩开发利用试验探索奠定了良好基础，目前中国地质调查局正在大力推进干热岩勘查评价和试验性开采。

（本文由中国地质科学院水文地质环境地质研究所供稿）

欧洲的火山和沉积盆地中蕴藏着丰富的地热资源，熔岩驱动的高热烩地热资源主要分布在冰岛、意大利、希腊和土耳其，多用于发电；可供直接利用的中、高温地热资源多分布于盆地地区，如法国、德国、波兰、意大利、匈牙利、罗马尼亚等国家；而随着地源热泵技术的开发和应用，浅层地热资源随处可用，尤其在奥地利、瑞士、德国和瑞典等多个国家得到广泛推广应用。

目前，欧洲将地热利用方式划分为地热发电、直接利用和地源热泵三类，这三类地热利用市场均占据重要地位。欧盟委员会联合研究中心（JRC）报告显示，全球地热装机总容量2015年大约为82GW（吉瓦），地源热泵利用比例最高，达到61%，其中欧洲占据着最大的地源热泵市场。从具体国家来看，地热能装机总容量最高的前15个国家的总装机容量达到全球的85%，这其中有10个国家分布在欧洲。

从整个欧洲来看，地热发电、直接利用和地源热泵三种地热利用方式都得到较好的应用和发展，而且都已具备相关的成熟技术。目前的研究和攻关焦点在于进一步降低成本，使地热利用更具市场竞争力。

1 高温地热发电占主导，中低温地热发电势头正旺

在欧洲，地热发电已经成为一种环境友好，且可持续的能源供应方式，这也使欧洲的地热发电市场在全球占有一席之地。截至2014年底，全球地热发电厂装机容量达12GW，其中欧洲地热发电装机容量约为2060MW（兆瓦），占全球总量的17%左右。

近10年来，全球地热发电量也在持续增长，年均增长率在3%左右，2014年全球地热发电量达到74TWh（太瓦时）。其中，欧洲88座地热发电厂总发电量为12TWh，占全球地热发电量的16.2%，10年间6.3%的年均增长率更是高于全球水平。目前，欧洲地热发电主要分布在意大利、冰岛和土耳其三个国家，占比分别为44%、43%和10%。其中，近几年地热发电量的增加主要集中于土耳其和冰岛，而意大利地热发电量相对稳定。由于2014年试运转和维修的原因，欧洲地热发电厂的产能利用率在76%左右，与过去几年的水平相当。

发电技术方面，主要有干蒸汽发电、闪蒸发电和有机朗肯循环发电等，其中干蒸汽发电和闪蒸发电技术主导欧洲市场，占比分别为40%和42%。比如，意大利以干蒸汽发电技术占据主导；冰岛地热资源为高温湿蒸汽资源，几乎都采用闪蒸发电技术。但最近10年，利用中低温地热能的有机朗肯循环（简称ORC）发电技术发展较快。由于土耳其拥有丰富的中低温地热资源，ORC发电技术成为主流。

2014年欧洲地热发电容量较2013年新增170MW，并全部来自于土耳其。从发电方式来看，新增容量全部集中在ORC方面，这主要是由于中温地热发电的增加，但传统发电装置仍占据主导地位。为了更加高效地利用地热资源，冰岛、法国、德国和土耳其已启动了围绕地热发电的地热综合利用项目，以地热发电为主，采用“热电联供”或“冷热电联供”模式，在解决电力的同时为周边地区的居民提供供热或制冷需求，这将显著提高当地地热资源利用效率。

2 地热直接利用技术已成熟，新技术出现较少

地热的直接利用主要包括：区域供暖、洗浴和游泳加热、温室加热、水产养殖池加热、工业用热、农业干燥和融雪等方式。目前，欧洲地热直接利用最为活跃的部门仍然是集中供暖，欧洲地热能委员会（EGEC）统计显示，2014年欧洲地热供暖产热量新增大约80GWh（吉瓦时），总计达到4260GWh，占到地热直接利用的40%。2015年欧洲地热直接利用装机总容量估计为4701.7MW，主要利用国为冰岛、土耳其、法国和匈牙利等。目前欧洲共有257个地热集中供暖厂，主要分布在法国、冰岛和匈牙利等国家，2014年和2015年共新增23个。

地热直接利用技术已经成熟，最近，除了在建筑供暖的集成利用方面有一些新的进展外，地热能直接利用领域并没有多少新专利。目前，供热系统是推动地热直接利用最有力的部门，由于地热流体往往不适合直接被分配到区域供热网络中，因此地热直接利用的发展取决于其他行业热交换器先进技术的发展。而在地热资源开发方面，一个新的概念“三重系统”被提出来，主要是通过钻探一个新的生产井，同时把前两个钻井转换成回灌井，以此来延长设计项目的寿命。这个概念已经在法国付诸应用，它可以使地热能源延长30年的使用寿命。目前，越来越多的供热系统开始采用此三重系统。

3 地源热泵技术方兴未艾，环保型技术成为关注点

地源热泵技术在欧洲获得广泛推广应用，2013年“欧洲地热大会”（EGC）将地源热泵作为地热利用的一个独立分类进行统计。据JRC2015年报告，全球地源热泵总装机容量约为50GW，其中欧洲装机容量达到19GW，全球占比最高，达到38%左右，其次为美洲和亚洲。

EGEC数据显示，目前瑞典、德国、法国、瑞士和挪威成为欧洲地源热泵领域的领头羊，5个国家地源热泵装机容量之和占欧洲的69%。欧洲的地源热泵市场已经从过去由许多小型本地公司组成的市场发展成为主要由供暖和空调制造商组成的大规模的市场。目前，欧洲热泵及地源热泵市场被几个主要生产商所控制，这些大的制造商主要来自于地源热泵发展较为迅速的德国和瑞典。

当前，地源热泵技术研发的主要目标在于提高地源热泵系统的效率和减少运作成本，主要进展包括：降低维修和养护成本，改进控制系统，使用更有效的液体工质，提高辅助设备（如泵和风扇）的工作效率。目前，地源热泵的COP值（用于评价热泵的能源转换率）通常在3～4左右，通过优化设计提高热泵的COP值是目前技术发展的主要关注点。同时，开发环保型的，并且具有更好的热特性的新型防冻液也是地源热泵技术发展的关注点。通过降低钻孔热阻指标（RB）以提高浅层地热系统的“赫尔斯特伦效率”也被寄予厚望。可以预期这些技术进步都将有助于提高地源热泵系统的效率。

4 针对不同利用方式推出系列支持政策

欧洲地热资源利用的发展离不开欧盟在区域层面推出的一系列支持政策和联合行动计划。欧盟通过其“研究和创新框架计划”和其他鼓励机制来支持地热资源的开发，并且通过建立相应的法律和政策框架来促进地热资源的有序健康发展。从1998年欧洲地热能源委员会成立、2000年欧洲热泵协会成立，到2010年EERA地热联合计划启动、2012年地热ERA-NET计划启动，欧洲地热能开发利用的平台和联合计划不断完善；从2004年欧洲经济和社会委员会起草决议以促进地热开发，到2012年《地热科技的战略研究重点》发布，明确欧洲地热开发利用的方向和目标，欧洲对地热能开发的支持政策不断细化。

针对地热能开发和利用，欧盟内部存在着一系列形式多样的政策支持制度。这些支持政策在不同成员国间有所不同，同时因三种不同地热利用方式（发电、直接利用和地源热泵）的发展现状而有所差异。

欧盟地热发电补贴形式多样，但进展较慢。地热发电项目通常具有前期投入大、开发时间长的特点，至少需要3年时间，平均开发时间大约为5至7年。鉴于此，欧盟在2009年立法要求在传统电力系统运行条件允许的情况下，要优先安排可再生能源发电。欧盟对地热发电的政策支持方式主要有：风险保险基金、上网电价补贴政策（FIT）、可再生能源溢价机制（FIP）、可交易证书、投标和软贷款等。虽然FIT和FIP这些基于市场的机制通常适用于多种新能源技术，但在地热发电项目的应用并不理想，因此欧盟对地热发电提供类似政策支持的国家并不多，目前实行FIT政策的有奥地利、法国、德国等9个国家，实行FIP的则仅有意大利、荷兰等4个国家。

目前，欧洲地热能的直接利用和地源热泵技术已经较为成熟，补贴正在逐渐减少。政府财政支持的方式主要有投资补助、减税、碳排放税减免、保险和低息贷款等，目前欧盟多数国家仅保留投资补助这一项支持政策，只有少数几个国家仍实行多种财政支持政策，比如法国在投资补助、减税、碳排放税减免和保险等方面都有支持。EGEC认为，从成本的角度看，地热取暖技术（增强型地热系统除外）与化石燃料采暖技术相比变得更有竞争力，这使得政府对地热直接利用和地源热泵技术的补贴逐步降低。但同时，地热开发前期投入大依然阻碍着地热相关技术的发展，因此需要引进一些创新性的融资工具，例如能源服务公司（ESCO）或对地源热泵消耗的电力给予折扣。

英国海滩实景玻璃门

英国滑坡事故应急

●英国地质调查局未来10年科学计划提出了去碳化与资源管理、适应环境变化、多重灾害与风险等三大科技挑战。

●通过监测与预测、地质环境压力研究、资源环境恢复力研究和环境治理等工作，为人类社会基础设施和生物系统突发变化的脆弱性提供创新解决方案。

●开展多重灾害系统研究、灾害数据采集和可视化、灾害风险分析和风险的传播等工作，帮助提高自然灾害发生时的生存率和恢复力。

●继续开展海底观测站、火山观测站和地质灾害全球信息基础设施等其他研究基础设施的建设。

2018年10月，英国地质调查局更新并细化了2014年发布的《通往地球之门——英国地质调查局未来10年科学计划》。多年来，英国地质调查局在应用地球科学领域，在感知、认识和预测地球活动方面，为全球提供先进的研究解决方案，并在过去4年里取得了如下进展：位于柴郡和格拉斯哥的英国地球能源观测站的两个试验台使用高性能传感器系统和数据智能，实现从3D地质图和模型产品向实时地球科学数据信息转变，同时还为发展中国家处于各种复杂环境中的社区提供科学的全球化支持。

未来10年，英国地质调查局将迎接三大科技挑战：去碳化与资源管理，将为减排和能源生产、利用、分配的合理化，探讨地球科学解决方案；适应环境变化，将在自然环境和建成环境中，探寻可帮助我们适应环境变化的地球科学；多重灾害与风险，将调查地质灾害（干旱、洪水、山体滑坡、地震和火山爆发）如何影响人类的生命及财产安全，并提供能够确保恢复力和可持续性的解决方案。英国地质调查局预计未来10年将获得超过6亿英镑的资金用于开展各项研究活动，使最新科学战略能够提供专业、公正、创新的科学解决方案，在政府、公众、行业中发挥更重要的作用。

1 去碳化与资源管理

在英国及其他地方，实现电力生产、供热、交通运输和工业等领域去碳化是一项重大挑战，涉及关注地下和地球科学，如碳捕获、利用与封存，地下储能，地热能，低碳关键原材料和放射性废物处理。英国地质调查局将研究不同去碳化技术的可行性，同时对矿产与能源管理的需求进行审查。本项挑战确定了5个主题和17个子主题：

地质处置——放射性废物。高强度放射性废物（高放废物）的长期安全管理对核工业发达国家来说是一项日益严峻的挑战，并且随着核能在未来能源结构中发挥重要作用以应对能源去碳化，这一挑战将持续存在。对高放废物进行长期管理最主要的方法是深部地质处置，英国地质调查局正与合作伙伴着手解决关键的科学问题，包括应力状态、埋存历史，以及断层和裂缝的产生和行为带来的影响。其中，选址问题和地质环境息息相关，需要确定和评估可能对储库体及其周围地质、地表环境的长期完整性带来影响的地球科学因素，对论证选址安全性至关重要；需要了解近场（地质特征、水文地质动态）和远场（板块构造、气候）过程，以综合理解地下演变过程，以便对高放射性废物的长期安全性进行科学合理的评估。

地质处置——碳捕获与封存。碳捕获与封存技术被广泛认为是英国实现去碳化目标的关键技术。主要挑战包括降低碳捕获与封存经济模型的不确定性，降低整个供应链的风险，以及调查公众对碳捕获与封存的态度。这项工作中最根本的是要选择和表征那些能够预计实现永久密闭的地质场所，英国地质调查局将继续领导二氧化碳储库的选址和表征方面的工作，以识别英国可供封存开发者使用的场址资源。预计二氧化碳封存的部署速度将在未来20年内迅速增加，同期，随着油气田停产，预计石油和天然气基础设施将可用于二氧化碳封存。在不久的将来，了解未来封存需求（时间、地点、数量）和基础设施再利用的机会，可能是重中之重。

能量储存。包括储热、盐穴储能、地层储能、抽水储能。其中，在地层储能方面，将热量、气体或水注入多孔地层用于储热或储气，以减缓可再生能源生产的短暂波动带来的影响，并提高其供应的安全性。地质资源研究将与热量、水文地质、机械、化学和微生物研究同时进行，利用格拉斯哥和柴郡的英国地球能源观测站及其他地方的设施，评估一系列注入剂、压力、循环率的密闭性能、优化效果和发生泄漏的可能性。关于抽水储能，将开展适当的地质、岩土工程和地震学研究，以了解不同规模抽水储能的资源潜力。

清洁能源—供热—制冷。包括浅层地热、深层地热、海上选址三大内容。其中，在浅层地热方面，英国在利用浅层地下能源方面具有相当大的潜力，如开采低位热能、制冷和跨季节蓄热、开发区域供热网络、减少国内天然气消耗、缓解燃料短缺等方面。英国地质调查局通过利用格拉斯哥的英国地球能源观测站和其他设施，将开展对地质和水文地质系统以及热能性质的研究，以准确描述相关资源，并验证系统的潜在性能以支撑管控。而在深层地热方面，英国也具有开发此类资源的潜力，英国地质调查局将通过资源调查以及对烃源岩的裂缝、地球化学、水文地质、热性能的详细理解，将对直接从岩浆中提取热量以提高转化为电能的效率进行研究，来降低该行业的风险。

低碳世界的地球资源。一方面，英国地质调查着重研究烃类层系中的常规和非常规能源，将继续提供陆上和海上烃类层系的地质填图，并继续优化资源利用的热量、水文地质、机械、化学和微生物研究。同时，将继续开展降低未来勘探成本的大数据分析。如果政府允许开展此项活动，则柴郡的英国地球能源观测站还将进行一系列与页岩气水力压裂相关的实验和基线地下研究。另一方面，将研究低碳经济所需的关键金属，如一些金属原材料（钴、重稀土元素和铂族金属）等对低碳能源转型（电力和运输方面）发挥重要作用的主要金属的来源、迁移进行研究。同时，将利用现有的海洋钻探基础设施重点研究在岩浆热液矿床中的关键金属及其与全球构造的联系，进而实现对未来开发深海监测站点（“潜水艇”）的目标。此外，还将开展原材料库存及流动方面的课题研究，包括初级和二次资源的分布地点、产量与产地、精炼与消耗地点，以及初级（开采）资源与二次（可循环）资源如何交互，将继续全面监测全球矿产生产、贸易流量、矿产统计数据以及相关的分析和情景开发，包括循环经济、原材料供应安全和关键问题，除了国内，重点关注英国和欧洲。

2 适应环境变化

适应是对环境变化的响应，致力于降低人类社会基础设施和生物系统对突发变化的脆弱性。例如：即使温室气体排放量在相对较短的时间内稳定下来，全球变暖及其影响仍将持续很多年，必须加以适应。在发展中国家，适应气候变化尤其重要，因为它们可能首当其冲受到全球变暖的影响。在本项挑战中确定了四个主题和15个子主题，包括地质环境压力、表征资源恢复力、监测和预测、环境治理等方面：

其中，在地质环境压力方面，英国地质调查局将启动一些研究，探究水、陆地和海洋资源以及相关生态系统之间的多种压力是如何通过地上、地下环境系统，从而交互和级联的。这将促使包括水文地质学、土壤科学和滑坡建模在内的传统科学领域结合到一起，也将促进应用新的地表和地下监测技术、传感器技术和建模方法，研究未来如何可持续地管理这些压力组合。同时，作为可持续发展的一部分，将开发一种全系统化的方法途径来利用和管理地下空间。通过与世界各地增长型城市（包括英国、印度、越南）开展合作，该方法将有助于释放城市地下空间的经济潜力并最大化地为城市地下空间提供服务，不仅关系风险管理，也关乎增长所需的资源。此外，海洋对英国至关重要，蓝色经济既为资源勘查、经济活动提供了新的机遇，也为环境可持续性与海洋生物资源研究提供了机遇。英国地质调查局将制定一项名为“潜水艇”的新提案，将应用先进的勘探和环境自主机器人技术，以提高英国在最大限度利用海底地质环境方面的能力。

在表征资源恢复力方面，英国地质调查局将开展调查、数据收集、建模和解译，以评估变化和减缓不良情况。在整合所有海洋部门数据的基础上提供工具，为不同的应用型问题提供解决办法，为有效传播海洋空间数据提供协助，以支持海洋空间规划的制定并协助制定政策。同时，将在水质和水量、废物管理、交通和能源基础设施开发等方面对地下条件进行评估，从而为英国国内外铁路、公路、管道、隧道基础设施以及农村地区恢复力的发展提供支持。

在监测和预测方面，英国地质调查局将开发综合环境监测和传感系统，这些系统经过优化，可以测量与环境变化相关压力的参数和性质，以及测量这些压力如何随着时间的推移影响不同的环境区划。开发的系统将能够容纳下不同类型的环境数据（物理、化学、生物、行为）并包含对这些数据各种形式的表征（定量、定性、可变频率、精度和准确性）。同时，开发必要的工具来表征环境特征，以及测量变化和对干预措施的响应。

在环境治理方面，英国地质调查局将开发面向政策制定者和执行者的信息传播方法，为环境变化的减缓、适应、环境恢复力方面有效决策的制定提供支持。这是英国地质调查局科学研究的服务“前线”，涉及新的社会科学进展、新的伙伴关系，以及与公众、政府和机构的互动，为政策的制定和实施、经济的增长、民生福祉的增进提供支持。

3 多重灾害与风险

自然灾害（干旱、洪水、滑坡、地震和火山爆发）对经济增长、建成环境、生活和生计具有重大影响。世界范围内正在收集有关自然地质灾害的数据，并且在整合这些数据之后，可以进行更好地预测，而与社会科学家合作将使灾害信息转化为决策者和公众需要的风险信息。《英国地质调查局未来10年科学计划》在这方面确定4个挑战主题和10个子主题。

在多重灾害系统方面，由于许多灾害过程，如地下水灾害、地磁感应电流或火山灰都集中在流体物理现象上，为此，英国地质调查局将推进英国和国际上对“单一”灾害过程（例如岩崩或地震）的监测、分析和特征描述方面的技术发展，同时对多重灾害表征和级联效应之间的交互作用进行多个科学家群体的整合研究，以更好地提供灾害现状报告或灾害预测，提供灾害或多重灾害的发生概率、分布和规模方面的定制信息。

在风险分析方面，英国地质调查局启动研究灾害或多重灾害对暴露人群、社区及其资产的影响、脆弱性等，该分析用于研究在灾害事件中什么事物是可能损坏或丢失的，侧重研究处于风险中社区的社会属性和经济属性，以及他们的房屋或基础设施等实物资产。

在风险的传播方面，英国地质调查局将启动研究，增进对处于风险中的社区或社会（或其代表）的了解，从而实现行动或行为模式的改变。这些研究的一个重点是与受灾害影响的社区合作，特别是开展国际合作。这项工作的开展可能需要物理和社会科学家越来越多地联手。

在多重灾害数据科学研究方面，英国地质调查局将在灾害或多重灾害事件及其过程和影响的相关观测或监测数据采集和管理方面进行创新，将通过欧洲板块观测系统和极限地球项目数据管理平台进行商业安排。其中，可视化将包括在面临复杂的多重灾害的发展中国家应用智能手机和众包技术。英国地质调查局强调对基础设施研究的重要性，强调大型研究基础设施有助于提高调查、监测和实验的能力，吸引全球科学和专业人才，并有助于创新、实现商业化、扩大就业和促进经济增长。通过建设和使用基础设施，将形成对基础科学的支撑，进而推进国家公益科学与研究线路的整合。这也意味着制图和建模将从静态3D到动态4D实现跃迁式变化，并将越来越多地发布实时数据。而所有以上挑战，尤其是全球性灾害和风险，需要统计、预测和预报、人工智能和创新数据存储各方面的计算机科学专家，需要更加关注社会科学并与社会科学家进行更加深入地融合交流。对此，英国地质调查局将探索招聘社会科学家的方式，以及拓展合作伙伴关系和新模式，例如外包和全民共享。

4 迎接地质调查科技挑战

“第四次工业革命”的特点是技术融合，包括对机器人技术、人工智能、纳米技术、量子计算、生物技术、物联网、5G移动数据、3D打印和全自动驾驶汽车的融合。为此。英国地质调查局将创建一个新的综合信息“操作系统”，以持续地为全球地球科学的云平台提供信息，彻底改变数据的提供、预测和预报模式——并支持上述三大科技挑战和其他世界级的地球科学挑战。同时，利用新的操作系统和知识将这些数据集结合起来，提供从城市到大陆边缘各种比例尺的地质系统尖端信息。英国不同地区的经济驱动力正在迅速发展，英国地质调查局将开发各种途径为特定地区的需求提供最适合的定制信息，同时确保国家的地球科学框架得到加强。在国际上，将在英国海外发展援助计划的范围内与伙伴国家展开合作。具体来讲，英国地质调查局将开展包括数据科学和数据基础设施、建模、区域地质调查、新一代英国国家地质模型、地球科学和社会等方面的战略研究工作。

其中，在数据科学和数据基础设施方面，通过新数据和采集技术，显著提高影像的拍摄和传输能力，以更好、更详细地表征环境和地质体，并提高时间分辨率。其中一些技术将是新颖的，需要新的遥测技术或转用其他领域及行业获取的技术，从更深的地下探测信息。

在区域地质调查方面，将在英国和国际上启动地区层面的项目，将与各地区特有的一系列工业和可持续发展挑战相关联。比如：东北走廊项目，该项目将支持矿产、基础设施（公路和铁路）、建成环境、可能的氢经济、碳捕获与封存和页岩气工业网络。这些定制项目将与英国的区域产业战略、地方增强基金以及工业利益相关者的需求密切相关。类似的以工业为重点的项目将在英国和其他国际区域开展。这类区域工作将在英国的国家层面进行协调，以确保数据集之间的一致性，保证连贯性和在国家尺度上理解一致。

在地质模型方面，将开发新一代英国国家地质模型，重点关注英国的浅层地下模型和基岩体元模型。这些模型将建立在现有数据的基础上，并结合正在进行项目的新数据，特别是聚焦区域的地质调查数据。例如：新的英国浅层地下模型旨在开发用于模拟浅层地下结构和性质的新方法。通过使用地貌形态测量和数据分析技术，将推动地球科学的发展，形成对当前浅层地下模型的支撑，以期为未来开发增强型模型，发布新产品。此外，一个结合浅层和深层、区域和国家的地质模型，将提供可供外部利益相关者用于改进决策的3D框架；而对地面和地下传感器网络的不断改进和开发部署，将能够使所提供的数据从3D走向4D。

（作者单位：中国地质调查局发展研究中心）

为面向社会深度解读干热岩勘查开发重要意义与成果，传播干热岩科普知识，12月1日，在自然资源部中国地质调查局与中国科技馆主办的“中国地质调查局李四光地质科普讲坛”（第四期）暨中科馆大讲堂活动中，自然资源部中国地质调查局水文地质环境地质调查中心文冬光主任向首都200余名中小学生和社会公众，作了“探秘地球深部的神奇热能—干热岩”科普讲座，带领大家了解干热岩是什么，有什么优点，人们如何寻找、开发、利用它等科学知识。

文冬光生动、浅显阐述了干热岩的神奇之处，它具有绿色环保、持续性好、可再生特点，其资源分布广泛，是人类未来的新型战略能源，可以用来发电和供热。

干热岩这么好，但在干热岩勘查开发方面还有很多“拦路虎”。文冬光表示，首先普遍埋藏数千米，不易寻找；其次是太硬、太热，普通钻进设备无法钻取；再次，没有缝隙，热量难以取出。

相比于美国、德国、法国、澳大利亚等干热岩开发利用领先国家，中国虽然起步晚但起点高，发展速度迅猛。文冬光介绍说，2017年，中国在青海共和盆地3705米深处钻获236℃的高温干热岩体。2018年，中国青海共和盆地干热岩勘查与试验性开发项目启动，将攻克深部探测、高温钻探、储层建造等技术难题，打造中国首个干热岩勘查开发示范工程与科研基地，力争2021年实现试验性发电目标。

讲座充分考虑观众年龄特点和知识结构，运用大量图片、影视等浅显易懂素材，结合日常生活鲜活实例，既深入浅出阐释科学问题，又妙趣横生，牢牢吸引住了大家眼球，赢得了阵阵掌声，取得了十分理想的效果。最后，文冬光向在座小朋友们发出邀请，希望他们长大以后加入中国地质调查事业，共同探秘这一地球深部神奇热能，为祖国干热岩勘查开发利用贡献自己的智慧与力量。

讲座现场邀请大家利用偏光显微镜观察岩石结构、雾霾颗粒等，测试不同材料热量传导系数，观看青海地下3500米深度采取的干热岩岩心、雄安新区地下1500米深度采取的岩屑等。大家还就干热岩开发利用等科学问题与主讲嘉宾进行互动交流。实物展出和互动交流取得明显效果，深受大家好评喜爱。

    

      

中外专家一起查看天津地热勘探井岩芯 。 关晓琳 摄

9月20日~21日，自然资源部中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、吉林大学、中国地质大学（武汉）主办的地热国际研讨会在“中国温泉之都”天津召开。来自中国、美国、法国、新西兰等国家的200多位地热专家，分享了地热资源勘查开发利用的典型案例和最新科研成果，共同探讨了地热开发利用现状与趋势，为正在崛起的地热产业注入新活力。

多样化、高效梯级利用：世界地热能开发利用水平逐年提高

地热能是蕴藏在地球内部的热能，通常分为浅层地热能、水热型地热能、干热岩型地热能。国际能源署（IEA）、中国科学院和中国工程院等机构的研究报告显示，世界地热能基础资源总量为1.25×1027焦耳（折合4.27×108亿吨标准煤）。其中，埋深在5000米以浅的地热能基础资源量为1.45×1026焦耳（折合4.95×107亿吨标准煤）。地热能以其清洁、高效、可再生的优势，在未来清洁能源发展中占有重要地位，有望成为能源结构转型的新方向。目前，全球有效开发利用地热资源的国家已达80多个。地热能开发利用方式呈现多样化、高效梯级利用的特点——直接利用（供暖、康养、旅游、种养殖等）和发电。

在直接利用方面，截至2015年底，世界开发利用浅层地热能的地源热泵总装机容量约为5万兆瓦，占世界地热能直接利用总装机容量的71%左右；水热型地热能供暖装机容量为7556兆瓦，占世界地热能直接利用总装机容量的10.7%。

地热能发电是地热能利用的重要方式。2015年，世界水热型地热能发电装机容量为1.26万兆瓦。冰岛地热发电量占到全国总发电总量的30%，而且全国90%的房屋采用地热供暖。美国地热发电装机容量已达3500多兆瓦，正在实施的地热能前沿瞭望台工作计划到2050年将实现为1亿家庭提供绿色用电。

目前，干热岩型地热能的开发利用正处于试验研究阶段，它是未来地热能发展的重要领域。美国、法国等国家经过近40年的探索，在干热岩勘查评价、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。相比而言我国起步较晚，2012年，科技部设立国家高新技术研究发展计划( 863计划），开启了中国干热岩的专项研究；中国地质调查局和青海省地勘局在青海共和盆地组织开展了干热岩调查评价。

中低温地热供暖为主、发电为辅：中国地热能产业体系已现雏形

在政策引导和市场需求推动下，中国地热资源利用已经形成了以中低温地热供暖等为主、发电为辅的格局。尤其是在水热型地热能利用方面，以年均10%的速度增长，已连续多年位居世界首位。截至2017年底，水热型地热资源供暖建筑面积超过1.5亿平方米，浅层地热能实现供暖（制冷）建筑面积超过5亿平方米。

中国地质调查局水文地质环境地质部副主任吴爱民系统阐释了中国地调局联合国家能源局、中国科学院和国务院发展研究中心等机构发布的《中国地热能发展报告（2018）》白皮书。他介绍说， “十二五”期间，中国地质调查局组织全国60多个单位3000多名技术人员，完成了全国地热资源调查，对浅层地热能、水热型地热能和干热岩型地热能资源分别进行评价。结果显示，我国大陆336个主要城市浅层地热能年可采资源量折合7亿吨标准煤，可实现供暖（制冷）建筑面积320亿平方米；水热型地热能年可采资源量折合18.65亿吨标准煤；初步估算中国大陆埋深3~10千米干热岩型地热能基础资源量折合856万亿吨标准煤,其中埋深在5500米以浅的基础资源量折合106万亿吨标准煤。鉴于干热岩型地热能勘查开发难度和技术发展趋势，埋深在5500米以浅的干热岩型地热能将是未来15~30年中国地热能勘查开发研究的重点领域。

在上世纪70年代我国著名地质学家李四光倡议开展“地热会战”的京津冀区域，正凭借地热资源禀赋和开发基础，成为中国最大的地热城市群。截至2015年底，京津冀年利用浅层地热能建筑物供暖制冷面积为8500万平方米，约占全国的20%。天津市是中国中低温地热资源利用最好的城市之一，现有地热开采井466眼，地热供暖面积3500万平方米，占全市集中供暖面积的8％，主要用于供暖、生活用水和特殊用途等。河北省雄县供暖建筑面积达460万平方米，满足县城95%以上的冬季供暖需求，创建了中国首个供暖“无烟城”，形成了水热型地热能规模化开发利用“雄县模式”。

尽管我国地热能产业体系初步形成，但我国地热能发展也存在不充分、不协调的深层次问题，亟待解决。

一是对地热能资源勘查评价和科学研究不充分。我国进行过两次全国性地热能资源评价，仅对少数地热田进行了系统勘查，研究基础薄弱，分省、分盆地资源评价结果精度较低，与发达国家相比存在明显差距。二是对地热能产业发展初期扶持的政策不充分。目前，中央和地方政府出台了一些财政和价格鼓励政策，对加快浅层地热能开发利用及促进北方地区清洁供暖具有积极的引导作用，但政策不完善，执行不到位、不充分。三是地热能产业发展不协调问题依然突出。四是地热能资源管理制度不协调，缺乏具体可落地的管理手段和措施。

增强型地热系统：国际干热岩勘探开发的前沿成果令人耳目一新

增强型地热系统（EGS），即通过水力压裂等储层改造手段从低渗透率、低孔隙度的高温岩体中提取热量的工程，是从地球深部抽取地热能量的一个复杂过程。从1973年美国芬顿山EGS项目至今，已有8个国家形成了31项EGS示范工程，累计发电装机容量约为12.2兆瓦。

深部地热探测与干热岩资源开发正成为全球地热资源开发的热点和制高点，也成为这次研讨会广泛热议的话题。

本次地热国际研讨会吸引了美国地质调查局地质矿产能源与地球物理科学中心主任科林·威廉姆斯、美国地热能前沿瞭望台（FORGE）计划干热岩项目首席科学家约瑟夫·摩尔、法国苏尔茨干热岩商业化发电项目首席科学家阿尔伯特·金特尔等国际知名专家，他们结合干热岩勘探开发工程案例，介绍了地热（干热岩）EGS场地勘查选址、钻完井、高温测井、压裂造储、大地热流数据收集、地热田三维建模、注采开发诱发微震等技术问题以及研究新成果和新认识。

中国地质调查局水文地质环境地质调查中心张森琦分享的干热岩勘查成果令人振奋。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，在共和盆地圈定出14处隐伏干热岩体，在盆地外围圈定出4处干热岩体，总面积3092平方公里。在其中一处干热岩体——恰卜恰干热岩体实施的勘探孔，3705米孔底深处的温度达到236℃。

与会各国专家表示，干热岩勘查与开发需要攻克许多难题，以美国地热能前沿瞭望台“FORGE”计划为例，主要有：高温结晶岩中的水平井钻进技术、低成本钻进技术、硬岩钻探新型完井方法和裂隙网络压裂技术、利用原生裂隙的应力场调整方法、诱发地震的预测和管控、热—力学—化学模型、微震事件与有效储层改造的平衡等。

在高温钻井方面，国外已形成了可满足260℃的完整的高温钻完井技术体系；美国等国家在探索试验激光钻井、热熔钻井、脉冲放电钻井等技术，其中任何一种技术开发成功，都将引起干热岩钻井的革命性变化，明显降低钻井成本。

在高温固井和高温测井方面，国外形成了适用温度高达350℃的固井核心技术，而且主要掌握在斯伦贝谢等几大国际油服公司手中。据悉，相关仪器设备如高温测井仪器售价高昂，外国公司不对外销售仪器，仅提供技术服务，而且服务价格很高。

在地热监测方面，实验性项目主要集中在地热井流体监测、热储改造诱发微地震监测、地热开采环境影响监测等方面。法国公司在莱茵地堑地区实施的苏尔茨增强型地热系统采用光纤传感技术进行了持续多年的温度监测，取得许多新认识。

政策激励科技创新：典型国家地热发展的有益经验值得借鉴

会议报告显示，世界主要资源国促进地热能产业可持续发展的许多激励政策和具体做法，对我国推进地热能产业加快发展具有重要的借鉴意义。

一是立法先行，理顺地热能管理体制机制。为了支持地热能产业发展，发达国家普遍通过立法来确立地热能法律属性，明确管理权责主体，理顺政府管理体制机制。

二是政策激励，推进地热能规模化开发利用。发达国家地热能产业发展具有鲜明的政府引导与政策引领特征。美国、德国等国家均出台了包括税收抵免在内的多项税收优惠政策，对地热能开发利用项目给予一定比例的财政补贴。

三是科技创新，推动地热能高效勘探开发利用。世界地热能发展典型国家均重视科技创新，通过加大科研经费投入、设立重大科技研发计划、组织联合研发团队等方式，持续推动地热能勘探开发利用颠覆性技术攻关，助力地热能产业提质增效。

四是国际合作，助力发展中国家地热能较快发展。发展中国家也高度重视地热能产业发展，通过吸引国外资金和先进技术开发利用本国地热能。

产学研用协同攻关：打造中国地热能全产业链

我国地热能资源雄厚，市场空间广阔，发展趋势良好，是极具发展潜力的朝阳产业。如何用好地热能这一“充电宝”，构建地热能全产业链，为我国高质量绿色发展和生态文明建设高质量发展注入“能量”，是行业内外一直关注且迫切需要解决的问题。专家们在演讲中纷纷对此提出建议。

中国科学院院士汪集旸在报告中抛出了“地球充电/热宝”新概念，引起与会者极大兴趣。他认为，可以将弃风弃光所产生的能量，以及分散在城市中的发电厂、污水处理厂余热等各种“废热”能量集中起来储存于地下并按需求取出加以利用。这种地热与其他可再生能源互补综合利用、实现较高能源使用效率的“地热+”模式，为我国北方地区可再生能源综合利用提供了新思路。

吉林大学许天福教授特别对我国干热岩地热产业发展提出建议。他说，干热岩资源潜力大，研发周期长，政府要加大投入，以高校与科研院所为依托，与企业紧密合作，实现“产学研用”联合攻关。在我国西部青海、西藏地区，加强高温花岗岩型干热岩EGS工程示范基地建设，使我国在该技术领域尽快达到国际同等水平。在我国东部华北平原、松辽盆地等地区，推进沉积盆地型干热岩示范基地建设。依托EGS示范基地，实现干热岩开发利用关键技术的集成及验证，研发单井封闭性干热岩高效换热开发技术等。

自然资源部中国地质调查局副局长王昆在讲话中提出的三项重点工作可谓及时回应了人们的关切。他表示，中国地调局将重点对目前还不具备商业开发条件、技术尚不成熟的深部地热能和干热岩组织科技攻关，近期重点开展3个方面工作：

一是加快推进深部地热资源勘查。中国地调局将深部地热勘查开发摆在与天然气水合物勘查开发同等重要的战略位置，加大资金投入和工作力度，部署开展全国深部地热资源勘查。根据北方地区冬季清洁供暖的需要，优先启动北方主要城市深部热储探测，推进地热资源高效开发利用。

二是实施干热岩资源勘查与试验性开发科技攻坚战。以青海共和盆地为试验区，联合地方政府、企业和科研院所，多方协作，研究热源机制，突破干热岩探测、高温硬岩钻探、储层建造、发电等关键技术，力争实现试验性发电，建成中国首个干热岩勘查开发示范工程和研究基地，为中国干热岩商业化、产业化开发积累经验。

三是搭建地热勘查开发科技创新平台，深化国际合作交流。组织实施地球深部探测计划，打造雄安新区和青海共和地热资源勘查开发国际交流合作平台，建立地热勘查开发国家级重点实验室，联合发起国际地热大科学计划。

中国地热勘探开发利用的第二个春天已经到来。

原标题：“地热+”：绿色中国新名片（改革开放40周年科技系列报道之能源篇④）

西藏羊八井地热发电站。（资料照片）

绝大部分地热能源深深埋藏于地下，除了火山喷发或者一些地方浅层热能能够为人们所直接感知之外，其内部蕴含的丰富热能只有通过钻探等方式才能为人们所认识和利用。从新中国成立以来，特别是改革开放40年来，中国科学家不仅摸清了本国地热资源的分布规律，绘制出翔实的“地热地图”，而且在地热资源开发利用方面取得了突出成就，把地热能转化为电能，把地热能用于采暖和制冷，并与农业等行业紧密结合，打造出丰富多彩的“地热+”模式，并使其成为一张亮丽的中国“绿色名片”。

西藏羊八井地热发电站蜚声海外

在中国地热资源分布图上，我们能够看到西藏自治区中的一大片被涂成“火红色”，那里正是国际上著名的“地中海—喜马拉雅地热带”的重要组成部分，是地球内热活动在陆地表面的主要显示带之一，这里的热储温度可以达到150～200℃以上，中国蜚声世界的西藏羊八井地热发电站就位于这条显示带上。

上世纪70年代，西藏自治区选定在拉萨西北当雄县境内建设羊八井地热发电站。该地海拔4306米，地热田地下深200米，地热蒸汽温度达172℃。1977年10月，1号实验机组建成并启动试运行。1978年，羊八井地热电站达到设计要求。之后，装机容量进一步扩大，至1991年，该电站共完成8台3000千瓦机组建设，装机容量约2.4万千瓦。在国家高技术研究发展计划（863计划）项目“中低温地热发电项目”支持下，中国自主知识产权的“螺杆膨胀发电机组机”分别于 2008年和2010年两次应用于羊八井地热电站，使其性能和效率进一步提升。

羊八井地热发电站是世界上海拔最高的地热发电站，开创了国际上利用中低温地热发电的先例，在世界新能源的开发利用史上占有重要位置。自建成投产以来，羊八井地热发电站一直安全、稳定发电，到2017年，该电站累计发电量已超过30亿千瓦时，为西藏经济社会发展和环境保护做出了卓越贡献。

近年来，中国地热发电领域陆续取得新进展。2016年11月25日云南德宏傣族景颇族自治州地美特地热发电项目的第一口井开钻，不到8个月，第一台机组便成功发电并网。2017年，四川康定小热水地热田钻成高温热井，成功安装了200千瓦发电机组。《地热能开发利用“十三五”规划》提出，2020年新增装机容量达到50万千瓦。届时，地热能发电将有望为中国能源生产和使用的“绿化”作出更大贡献。

雄安新区引领地热采暖制冷建设

对于2017年冬天遭遇的天然气供应不足导致的“气荒”，很多人可能还记忆犹新。供暖摒弃煤炭，改用天然气的确可以在很大程度上减轻空气污染，但是“煤改气”清洁取暖工程稳妥推进的前提是充足的天然气供应。有没有更绿色环保、更经济便捷的采暖方式呢？很多人把目光投向地热能。

地热能采暖（制冷）的原理并不复杂，简单来说就是通过地源热泵和深埋于建筑物周围的管路系统，冬季从土壤或水源中“提取”的热能，送到建筑物中；夏季将建筑物中的热量“带走”，释放到水体或土壤中去，以达到给建筑物室内制冷的目的。就地热制冷而言，还有一种被称作“吸收式制冷”的方式，即以地热蒸汽或地热水为热源提供的热能为动力，驱动吸收式制冷设备制冷。

地热能供暖和制冷有得天独厚的优势。这一方面在于其分布范围广泛。根据中国地质调查局的最新资源评价结果，全国336个地级以上城市浅层地热能资源每年可开采量折合标准煤达7亿吨，用于建筑物供暖，可实现建筑物冬季供暖面积323亿平方米，夏季制冷面积326亿平方米。全国适宜开发浅层地热能的地区主要分布在中东部，包括北京、天津等地。另一方面在于地热供暖和制冷的核心技术难度不大，成本相对较低，既方便又经济实用。

2017年4月，国家级新区雄安新区横空出世，其目标是建成“蓝绿交织、清新明亮、水城共融、多组团集约紧凑发展的生态城市”，以地热能为主，多能互补的供暖方案率先被提出，并把“打造全球地热利用样板”作为目标之一。据此，两个多月后，支撑服务雄安新区规划建设的地质调查工作就正式展开。当年8月23日，第一阶段结果公布：雄安新区地质条件优越，区内浅层地温能开发利用条件适宜，可满足约1亿平方米建筑面积供暖制冷需要。

作为雄安新区重要组成部分，原河北雄县在地热能开发利用方面一直走在全国前列，早在2006年，该县就被国土资源部等机构命名为“中国温泉之乡”。2009年雄县与冰岛及中国石化签订战略协议，大力引进先进技术，开发地热集中供暖。数年间，雄县共开凿地热井近80眼，城区地热供暖面积达270万平方米，占集中供暖总面积的92%，年替代标准煤9万吨，减排二氧化碳18.99万吨、二氧化硫0.48万吨、粉尘1.19万吨，为改善城市空气质量作出了积极努力和贡献。雄县成为了取暖“无烟城”，并形成了“政府主导、政企合作、技术先进、环境友好、造福百姓”的地热能利用格局。这些为雄安新区开发利用地热能取暖制冷积累了难得的经验。

据统计，2015年底，中国浅层地热能供暖面积近4亿平方米，水热型地热能供暖面积超过1亿平方米。随着南方地区冬季采暖需求的增强和浅层、水热型地热能供暖技术进一步成熟完善，浅层地热能的应用范围将在全国范围拓展。根据《地热能开发利用“十三五”规划》，“十三五”时期，中国新增地热（制冷）包括新增浅层地热能供暖（制冷）面积7亿平方米，新增水热型地热供暖面积4亿平方米。

北京鲜花港是地热能园艺典范

在北京东北部的顺义区杨镇，有一个总体规划4平方公里的“国际鲜花港”。作为北京市花卉的生产、研发、展示和交易中心，花卉的休闲观光和文化交流中心，这里曾是2009年第七届中国花卉博览会的主要工程，每年都会举办郁金香节、月季节、菊花节、迎春年宵花展。当游客们徜徉于花海，流连忘返的时候，可能会闪过一个念头：这么多不同地域环境才能茁壮生长的花卉为何都能在鲜花港内精彩绽放呢？答案其实并不复杂，那就是国际鲜花港采用了“地热+花卉”的模式。

据了解，为解决温室及建筑供暖问题，突出园区绿色、科技、循环、集约的建设宗旨，国际鲜花港在完成浅层地热能测试、水资源论证和地热物探勘查的基础上，先后到国家北方苗木基地、用友软件园、华清集团等地现场调研，历经10余次专家座谈及论证会，最终确定了以地热梯级利用为主，地源热泵、水源热泵为辅，结合燃气调峰的供暖形式。该供暖方式虽然前期一次投资大，但与常规供暖方式相比存在无污染、零排放、能源可再生、系统运行费用低等特点，环保性和节能性明显。正是通过大规模使用地热综合技术，精准调节温度湿度等参数，实现了“世界花卉尽收港内”“花卉博览会永不落幕”的现代农业奇迹。

北京国际鲜花港是地热能在园艺领域应用的一个典范。“地热+农业”将给传统农业在诸多方面带来深刻变革。一是可以拓展品种种植时空。既能把外地品种实现本地化种植，又能帮助农作物在反季节上市，减少了病虫害，降低了生产成本，提高了价值和安全性。二是提高了质量和产量。使作物在虚拟的更加适宜的自然环境下，产量提高的同时，口感、营养等品质也更好。三是地热能可以帮助进行稀有蔬菜花卉的育苗，辅助进行一些高科技农产品技术实验。就养殖业来说，地热资源的利用也可以提升产业附加值。比如，热水养殖可以大大缩短多种水生物的孵化期和生长周期。可以依托地热资源发展高产鱼类等养殖产业。

《 人民日报海外版 》（ 2018年06月27日 第 05 版）

今年4月22日是第49个世界地球日。世界地球日是宣传我国国土资源国情国策、提高公众节约集约利用资源意识、普及地球科学技术知识的重要平台。

习近平总书记指出，“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼，要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。没有全民科学素质普遍提高，就难以建立起宏大的高素质创新大军，难以实现科技成果快速转化。”

中国地质调查局成都综合所结合工作实际，围绕今年的世界地球日主题“珍惜自然资源 呵护美丽国土——讲好我们的地球故事”，策划开展一系列主题宣传活动。这些活动，充分利用地质科普特色优势，以丰富多彩的形式开展科普宣传，引导社会大众树立“绿水青山就是金山银山”和“人与自然和谐共生”的理念，向公众宣传地质工作新理念、新方法、新技术，引导全社会节约集约利用资源。

下面，我们摘选该所推出的贵金属-黄金、新能源应用、尾矿库安全与维护等科普知识，以飨读者。

贵金属的黄金世界 

巷道采矿

选矿、冶金专业是成都综合所的传统专业，主要从事矿产资源、化工产品、金属及合金材料、无机材料和“三废”治理及资源化等方面的开发利用技术研究，长期以来，承担了国家、部、省级多项重点研究课题和攻关项目，研究领域涉及黑色金属矿、有色金属矿、非金属矿、贵金属矿、稀土以及复杂多金属矿等不同矿种的开发与合理利用技术研究，获得多项国家、省部级科技成果奖。今年的“4·22”世界地球日，带来的是贵金属-黄金的科普介绍——

金矿重选生产线

大型露天采矿场

黄金是怎么炼成的 

金在地壳中的平均含量仅为1亿分之1.1，在1吨岩石中含有1～5克的金，就可以称之为“金矿石”而被开采。从如此低含量的矿石中提炼出金含量99%以上的产品，是极其困难的。

一般来说，一块黄金的炼成，主要包括以下流程：采矿、选矿、冶炼（粗炼）、精炼等程序。

采矿将含金矿石从其他岩石剥离、运输至加工场地。

选矿采用重选、浮选等工艺，将金矿石含量从1g/t~5g/t，提高到40g/t以上，抛弃90%以上的杂质。

冶炼采用预先处理、浸出、纯化富集等工序，通过物理、化学方法除去有害杂质，获得粗金产品。

精炼采用高温氯化、溶解沉淀、萃取还原和电解工艺等将粗炼后的产品提纯，使产品的金含量应达到99％~99.9％以上，得到黄金成品金出售。

金矿是如何形成的 

黄金，在成为贵金属之前，它首先是一块石头。今天，自然界的金矿分为原生金矿和砂金两大类。

金的年代久远，几乎可以追溯到地球形成初期。大约在26亿年前，地核中的金元素，慢慢到达地幔，再由火山喷发等形式来到地壳，这些最初的金矿源，在漫长的地质时代中活化、迁移、富集，形成原生金矿，又称之为“岩金”。

地表浅层的岩金，经过千万年的风化与剥蚀，岩石变为砂土，含金的砂土被流水搬运，在此过程中，金子因比重大而沉积下来，形成砂金。

黄金的主要用途 

金的用途广泛，作为一种贵金属，黄金是人类最早发现和开发利用的金属之一。

用作国际储备，这是由黄金的货币商品属性决定的。由于黄金的优良特性，历史上黄金充当货币的职能，如价值尺度、流通手段、储藏手段，支付手段和世界货币。

用作珠宝装饰。华丽的黄金饰品一直是人的社会地位和财富的象征。

黄金由于具有优良的物理化学性能，被大量运用于宇航、电子、电气工业中。宇宙飞船、人造卫星、火箭、导弹、飞机中的电器仪表。

黄金由于具有较高的化学稳定性、无生理毒性和高的延展性，除用于药物以外，金与合金还用于医用材料。

新能源应用前景广泛

对保障国家能源安全意义非凡

1980年联合国召开的“联合国新能源和可再生能源会议”对新能源的定义为：以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源，重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能（原子能）。

新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；此外，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等，而已广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能 等能源，称为常规能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。

在我国可以形成产业的新能源主要包括水能（主要指小型水电站）、风能、生物质能、太阳能、地热能等，是可循环利用的清洁能源。新能源产业的发展既是整个能源供应系统的有效补充手段，也是环境治理和生态保护的重要措施，是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择。

一般地说，常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源，而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此，煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源，而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及氢能等作为新能源。随着技术的进步和可持续发展观念的树立，过去一直被视作垃圾的工业与生活有机废弃物被重新认识，作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用。因此，废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。

新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源，相对于常规能源而言，在不同的历史时期和科技水平情况下，新能源有不同的内容。当今社会，新能源通常指太阳能、风能、地热能、氢能等。

按类别可分为：太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能、海洋能、小水电、化工能（如醚基燃料）、核能等。

太阳能

核能

风能

生物质能

潮汐能

新能源具有六大特点：

一是资源丰富，普遍具备可再生特性，可供人类永续利用；比如，陆上估计可开发利用的风力资源为253GW, 而截止2003年只有0.57GW被开发利用，预计到2010年可以利用的达到4GW, 到2020年到20GW，而太阳能光伏并网和离网应用量预计到2020年可以从的0.03GW增加1至2个GW。

二是能量密度低，开发利用需要较大空间；

三是不含碳或含碳量很少，对环境影响小；

四是分布广，有利于小规模分散利用；

五是间断式供应，波动性大，对持续供能不利；

六是除水电外，可再生能源的开发利用成本较化石能源高。

新能源产业政策

新能源的环境意义和能源安全

能源需求的急剧增长打破了我国长期以来自给自足的能源供应格局。自1993年起我国成为石油净进口国，且石油进口量逐年增加，使得我国必须参与世界能源市场的竞争。由于我国化石能源尤其是石油和天然气生产量的相对不足，未来我国能源供给对国际市场的依赖程度将越来越高。

国际贸易存在着很多的不确定因素，国际能源价格有可能随着国际和平环境的改善而趋于稳定，但也有可能随着国际局势的动荡而波动。今后国际石油市场的不稳定以及油价波动都将严重影响我国的石油供给，对经济社会造成很大的冲击。大力发展可再生能源可相对减少我国能源需求中化石能源的比例和对进口能源的依赖程度，提高我国能源、经济安全。

此外，可再生能源与化石能源相比最直接的好处就是其环境污染少。

未来的几种新能源

波能：即海洋波浪能。这是一种取之不尽，用之不竭的无污染可再生能源。据推测，地球上海洋波浪蕴藏的电能高达9×104TW。在各国的新能源开发计划中，波能的利用已占有一席之地。尽管波能发电成本较高，需要进一步完善，但进展已表明了这种新能源潜在的商业价值。日本的一座海洋波能发电厂已运行8年，电厂的发电成本虽高于其它发电方式，但对于边远岛屿来说，可节省电力传输等投资费用。美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站，且均运行良好。

微生物：世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等，利用微生物发酵，可制成酒精，酒精具有燃烧完全、效率高、无污染等特点，用其稀释汽油可得到“乙醇汽油”，而且制作酒精的原料丰富，成本低廉。据报道，巴西已改装“乙醇汽油”或酒精为燃料的汽车达几十万辆，减轻了大气污染。此外，利用微生物可制取氢气，以开辟能源的新途径。

第四代核能源：正反物质的原子在相遇的瞬间湮灭，此时，会产生高当量的冲击波以及光辐射能。这种强大的光辐射能可转化为热能，如果能够控制正反物质的核反应强度，来作为人类的新型能源，那将是人类能源史上的一场伟大的能源革命。

新能源应用-新能源汽车

什么是新能源汽车？

1.串联式混合动力（增程式电动）：车内只有一套电力驱动系统，包括电机、控制电路、电池，电动机直接驱动车轮，发动机则用来于驱动发电机给电池进行充电。

2.并联式混合动力：车内有两套驱动系统，大多是在传统燃油车的基础上增加电动机、电池、电控而成，电动机与发动机共同驱动车轮。车内只有一台电机，驱动车轮的时候充当电动机，不驱动车轮给电池充电的时候充当发电机。

3.混联式混合动力：主要靠电机，发动机为辅助的，电动机和发动机都能单独驱动汽车。

新能源汽车优势

节能：新能源汽车使用太阳能、电能等能源，有效减少石油资源的消耗；

环保：新能源汽车能耗有效减少二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、含铅化合物、苯并芘及固体颗粒物等传统汽车尾气中的污染物的排放，减少环境污染。

健康：新能源汽车不会排放含铅化合物、苯并芘、固体颗粒物等对人体有害的物质。

电池技术的瓶颈：

一是锂电池价格贵。

二是电池性能。锂电一次过充过放就能永久降低性能，一次严重的过充过放就能报废。

三是电池组管理落后。

四是充电，锂电池支持快速充电，尤其是动力锂电池，但是没有快速电源，用普通的220V充电的话，电流大得惊人。高压对汽车本身和充电器都是一种考验。

电动车推动因素（DRIBING FACTORS FOR EV）1.能源战略安全； 2.有害物质排放PM2.5； 3.碳排放； 4.汽车产业发展

中国未来新能源发展的战略发展阶段：

第一阶段到2010年，实现部分新能源技术的商业化。

第二阶段到2020年，大批新能源技术达到商业化水平，新能源占一次能源总量的18%以上。

第三阶段是全面实现新能源的商业化，大规模替代化石能源，到2050年在能源消费总量中达到30%以上。

新能源作为中国加快培育和发展的战略性新兴产业之一，将为新能源大规模开发利用提供坚实的技术支撑和产业基础。

汽车新能源环境污染、能源紧张与汽车行业的发展紧密相联，国家大力推广混合动力汽车，汽车新能源战略开始进入加速实施阶段，开源节流齐头并进。

尾矿利用大有可为 

矿产资源是人类社会赖以生存和发展的物质基础。国内95%以上的一次性能源、80%以上的工业原料、70%以上的农业生产资料都来自矿产资源。但由于我国贫矿多，单一矿少、共伴生矿多，矿石组成复杂、难选冶矿多的特点，以及多数矿山选矿设备陈旧、老化现象普遍，管理水平和选矿回收率低，矿产资源得不到充分利用。

尾矿是选矿厂在特定经济技术条件下，将矿石磨细选取有用组分后所排放的固体废料，是矿业开发特别是金属矿开发造成环境污染的重要来源；同时，受选矿技术水平、生产设备的制约，也是矿业开发造成资源损失的常见途径。

尾矿资源是金属和非金属矿山废弃物中数量最大、综合利用价值最高的一种资源。将尾矿丢弃不仅需要占用大量土地，给周围的生态环境造成很大的伤害，而且要投入处理和维护费用。而进行尾矿资源的综合回收与利用，不仅可以充分利用矿产资源，扩大矿产资源利用范围，延长矿山服务年限，也是治理污染、保护生态的重要手段，还可以节省大量的土地和资金，解决就业问题，造福于人类社会，实现资源效益、经济效益、社会效益和环境效益的有效统一。所以，在全球矿产资源供应紧张的局势下开发利用好长期累积的大量尾矿是我国矿业可持续发展的必然选择。

尾矿中大多含有各种有色、黑色、稀贵、稀土和非金属矿物等，是宝贵的二次矿产资源，有待进一步开发、回收。例如，从铜尾矿中可选出铜、金、银、铁、硫、萤石、硅灰石、重晶石等多种有用成分；从锡尾矿中也能回收铅、锌、锑、银等金属元素。仅就从铁尾矿中回收精铁矿而言，全国铁尾矿品位平均 11%，最高达27%，如以回收品位达61%的铁精矿，产率2%～3%计算，每年从铁尾矿中就可增产（300～400）×104t铁精矿，相当于投资几十亿元建设的一个大型联合企业。

攀枝花市区全景

攀西地区优势矿产分布

攀西地区尾矿综合利用的大胆尝试

中国地质调查局成都综合所承担的地质调查二级项目“攀西地区多金属矿产资源集中开采区地质环境调查”，聚焦生态文明建设，针对攀西地区矿山地质环境问题，对矿产资源集中开采区矿山开发引起的矿山地质环境问题及危害进行调查，并探索矿山废弃物资源综合利用途径，旨在实现废弃物资源化、减量化和无害化。

攀西地区南部属于典型“岛状”南亚热带高原季风气候，干湿季分明，雨热同季，具有日照充足、气候温和、年温差小、日温差大、热量充沛的特点。由于海拔高、大气尘埃少、透明度大，该地区光照资源十分丰富。

攀西地区生物资源复杂多样，拥有多种类型的生态系统。其中特色植物资源有50多种，包括国内特有种4种（攀枝花苏铁、越西木香、凉山乌头、凉山虫草）。珍稀树种有香杉、云南大山茶花、黄杉、肉桂、米的杉、榨树、棺木、银杏等；珍稀动物有大熊猫、牛羚、小熊猫、豹、岩羊、大鲵等35种。

攀西地区是我国重要的矿产资源富集区，埋藏有多种矿床，已探明有大型钒钛磁铁矿、铜、铅、锌、锡、煤等54种矿产。在仅占全国国土面积0.3%的区域里，蕴藏着全国13%的铁、69%的钒、93%的钛和13%的水能。

攀西地区矿山开发共产生大大小小尾矿库147个，总占地面积1906.39公顷。尾矿的大量堆存易带来泥石流、滑坡、溃坝等地质灾害和环境污染。

减少尾矿库环境影响的措施首先是尾矿资源化节约集约利用，控增量、减存量，以期从源头上减轻地质灾害的发生。不能综合回收利用的尾矿库闭库后采用覆土碾压形成隔水层，种植本地草本植物，修建纵横向的截排水沟，截留上游余水经排水廊道排往下游，加强尾矿库下游重点流域水质监测的工程治理措施，尽量减少尾矿淋漓废水。

对于新建或老旧的含有害化学物质的尾矿库，必须按《防治尾矿污染环境管理规定》进行防渗漏处理，阻止尾矿水向地下渗透，避免造成库外水体污染等生态破坏及污染。

对于尾矿库尾水可采取澄清后直接返回或经过处理后返回选厂循环使用，以节约水资源，降低企业生产成本，同时避免尾矿库尾水因得不到回收利用排到库外而污染库外水源。

在中国地质调查局部署下，成都综合利用所组织实施了“攀西地区多金属矿产资源集中开采区地质环境调查”，针对攀西地区巨量堆存的尾矿，开展了尾矿可利用调查和综合利用技术攻关，成功研发了适宜攀西地区铜矿、钒钛磁铁矿和稀土矿等尾矿综合利用技术，为矿山地质环境保护与治理提供了新途径。

从拉拉铜矿矿集区尾矿中综合回收了铜精矿、铁精矿和云母精矿，利用部分二次尾矿成功开发出多功能硅肥产品，实现尾矿减量40%以上。从白马矿集区钒钛磁铁矿尾矿中获得硫钴精矿、铁精矿、钛精矿及长石精矿，实现尾矿减量20%左右。从大陆槽矿集区德昌稀土尾矿中综合回收了稀土精矿、萤石、锶钡混合精矿，实现尾矿减量15%以上。

攀西地区矿山规模化开采自上世纪60年代开始，尾矿的大量堆存带来了资源、环境、安全和土地等诸多问题。尾矿综合回收利用技术的突破，将实现资源化、减量化和无害化，对提高矿山节能减排水平，保护有限的矿产资源及土地资源，保护矿山地质环境具有重要的战略意义。

香杉

牛羚

我国尾矿利用与维护现存问题

一是综合利用意识淡薄，资源浪费现象严重。

由于人们大多对我国的资源情况缺乏正确的认识，矿山企业盲目开采，采富弃贫的现象十分普遍。许多矿山企业，尤其是中小型矿山企业，没有充分认识到尾矿综合利用对矿山企业特别是对亏损矿山企业、资源枯竭型矿山企业可持续发展的重要性,仍然采用“高开采、低利用、高排放”的粗放型发展模式,为了追求短期经济利益，人为地缩短了矿山寿命，导致矿产资源巨大浪费与破坏。另外，某些矿床过分关注主矿产品的价值，忽视其共(伴)生组分，缺乏综合利用的意识。

二是制度不健全，管理不规范。

倡导尾矿资源综合利用的理念已经提出了多年，但我国对资源综合利用的政策和立法，仍缺乏完善的管理体系和严格的强制性法律法规及政策措施。一方面，鼓励利用尾矿资源的政策未落到实处，国家投入较少，开发尾矿的成本较高，企业的经济效益低，导致矿山企业对资源综合利用的积极性不高；另一方面，现行有关法律、法规对矿山尾矿、废石等固体废料的管理与利用只有原则规定，没有制定强制性措施，缺乏有效的监管。

三是生产技术落后，资源利用率偏低。

我国对矿产资源的综合利用起步较晚，欧美等发达国家早在20世纪60年代就已重视矿产资源的研究开发，生产技术逐渐成熟，一般有色金属综合利用率达80％～90％，目前的趋势是开展“无废工艺”或“无尾工艺”。受矿石品位低、呈多组分、矿物嵌布粒度细、生产技术落后等因素制约，我国大多数矿山综合利用指数低，有色金属矿产资源利用率为60％，比发达国家低10％～15％，共伴生有色金属综合利用率仅为40％，比国外低20％；综合回收率低，目前矿产资源总回收率仅为30％，以采选回收率计，铁矿约为67％，有色金属矿为50％～60％，非金属矿只有20％~60％，造成大量的资源损失于尾矿中；矿产资源综合利用技术水平不高，综合利用产品档次低，市场销路有限，经济效益不理想。另外，由于我国矿业企业的准入门槛低，大量不具备开发资质的企业进入矿业开发领域，部分矿山选冶技术工艺落后，一些小企业的资源采收率低于50%。

四是资金投入不足。

从工艺技术、设备研究到生产经营管理与产品制取，矿山尾矿等固体废料的综合开发利用与治理都需要投入大量资金，但多数矿山目前的经济状况难以开展这项工作，尤其是许多老矿山累积的问题较多，经费问题更难以解决，而无论是公共财政的专项支持、国家财税杠杆的政策倾斜，还是社会资本的积极参与，都与现实需求相差甚远，而且目前尾矿综合利用项目的融资渠道非常狭窄，通过各种金融工具进行专项融资也十分有限，从而影响了这方面工作广泛深入地开展。

五是市场阻力问题。

产品的市场问题也是制约尾矿资源化利用的一个重要因素。有些资源，如钛、钒、钨、稀土等，因为市场需求有限或价格低，从尾矿中回收相应矿产也都受到影响。另一方面，则是人为因素造成的障碍，如由于地方保护主义，新产品无法与当地产品竞争，市场拓展很有限。

尾矿利用实验

尾矿成分鉴定

树立尾矿综合利用新观念

矿产资源主管部门和矿山企业应当基于长远的战略考虑，立足循环经济发展模式，把尾矿资源综合利用作为实现矿业可持续发展的必要措施来认识。同时注重科学规划，树立尾矿资源整体利用的新观念。针对我国全民矿情意识差、违规开采严重的情况，有关部门要大力加强我国的矿情及相关法律、政策宣传和教育，让全民了解我国的资源情况，加深对资源综合利用、环境保护的认识，增强全民合理利用矿产资源的自觉性。

完善尾矿综合利用的制度建设

由于尾矿利用是集环境、社会、经济效益于一体的长期性、公益性事业，因此政府部门应强化政策导向，强化管理，加大政策扶持力度，制定优惠经济政策，将尾矿利用纳入国家和行业发展规划中。参照国外相关政策、措施并结合我国实际情况，制定相应税收及经济资助等办法。如：国家将可持续发展、资源节约型项目列为国债投资重点；设立尾矿资源综合利用专项资金，对尾矿综合利用和开发所需资金贷款给予贴息、低息、延长还贷期、减免所得税和增值税等优惠政策；引导和支持矿山企业及科研部门对尾矿综合利用的投入。

同时，还应通过立法来促进尾矿资源的综合利用。1986年，我国颁发了《矿产资源法》，对矿产资源的合理开发和有效保护起到了积极的作用，但此项法规已不能完全适应新时期的要求。现阶段应研究可持续发展的法律、法规及《资源综合利用条例》、《资源综合利用专项规划》等，研究促进循环经济发展的政策和机制；尽快出台鼓励性和严格的强制性法律法规，使我国的综合利用工作纳入法制轨道，有效解决资源消耗高、综合利用率低、资源浪费和环境问题。

加强技术革新

尾矿矿物组分不同，其利用价值也就不同。应加强尾矿资源的工艺矿物学研究，尽可能开发高附加值产品。相关深度加工方法很多，如制造微晶玻璃、提纯，超微细粉碎，表面改性处理等。

搞好尾矿综合利用，矿业公司还应加大科技攻关力度，充分发挥矿山设计研究所的研究能力，并与有关科研院所一起，“产、学、研”结合，开展尾矿利用研究，重点解决尾矿中伴生有价元素的回收技术，开发高附加值产品、高技术含量尾矿产品等，以提高尾矿综合利用的经济性。

通过工程示范，推动尾矿利用发展

尾矿开发利用是一项大型系统工程，涉及的行业多、技术面广，应在全国逐渐展开矿山选厂堆存尾矿综合利用的研究(包括金属与非金属矿物分选回收、尾矿作复合矿物原料用于玻璃、陶瓷、建材及农业肥料)、尾矿作土壤改良剂及微量元素肥料的研究、尾矿制微晶玻璃等高附加值新产品的示范工程，积累实践经验。

引进市场机制

在市场经济条件下，应该让“排尾主体”与“利尾主体”分离，成立具有独立法人地位的尾矿利用公司，在矿山企业与尾矿利用公司间建立起市场供需关系，改变某些中小矿山企业资金、技术上的劣势。通过“排尾主体”与“利尾主体”的分离，达到“利尾主体”与“受益主体”的统一，同时推动尾矿资源市场机制的运作，从根本上解决矿山企业尾矿资源利用问题。由于尾矿回收利用行业涉及资源化、公益性和流通性行业属性，这个行业是不能完全市场化的，所以，在引入市场化体制时，还应发挥政府部门的相关作用。

随着科学技术的迅速发展，传统概念的矿山尾矿固体废料已从消极的环保治理转变为积极的资源化治理。多年的实践表明，将矿山尾矿作为复合矿物原料进行整体开发利用，正成为经济实用的新矿产资源来源。它不但可使原来资源枯竭或资源不足的矿山重新成为新资源基地，恢复和扩展生产，而且可以开辟新材料的科技领域，推动科技进步，同时也能解决环境污染、改善生态环境和整治国土，具有巨大的经济、社会和环境效益。目前，许多工业发达的国家已把矿业废料的开发利用作为矿山开发的新目标，把尾矿的综合利用及治理的程度作为衡量一个国家科技水平和经济发达程度的标志。因此，我们必须加速尾矿综合利用及治理的进程，树立长远的观念，把尾矿综合回收利用及治理作为保护有限的矿产资源、促进经济发展、保持矿业持续发展的必要措施。

近日，由中国地质调查局岩溶地质研究所承担的《湘江上游岩溶流域1:5万水文地质环境地质调查》项目组建立了湖南宜章县地下热水形成概念模式图。

湖南宜章县地下热水的分布明显受构造作用的控制。研究区较强的地热异常主要来源于燕山期花岗岩体余热，加上区域上宽大的断裂破碎带为水热对流循环提供了良好的通道和储集空间，在热传导和载热流体的混合作用下综合产生的结果。地下热水的补给区为研究区北东向大面积出露的泥盆系碳酸盐岩分布区，大气降雨通过断裂及裂隙渗入地下，由于水压差、密度差的关系则持续的对地热田热储层进行补给。在平面上，地下水由北东向南西方向径流，地下水通过纵横交错的裂隙系统，由浅部向深部运移，地下水被半封闭或封闭于渗透性、富水性均较好的碳酸盐岩层状含水层之中，诸广山岩体岩浆余热形成的热能由深部向北～北西侧扩散，地下水随着循环深度的增大不断从围岩吸取热量使得水温升高。

在用口地区热储层的上覆地层为泥盆系孟公坳组砂页岩，为热储层提供良好的保温盖层，地下热水在章水河地势较低处沿着用口断裂的上盘裂隙系统自深部向浅部运移并与低温水混合，形成天然温泉群。有一部分地下水继续沿复杂岩溶系统向南西向运移，运移深度加深，南部岩泉断裂导热使水增温，附近储水层上覆地层为石炭系碎屑岩层亦对热储层起到了良好的保温效果，在热传导和载热流体的混合作用下从而形成地热田深部热储，地热水沿岩泉导热导水断裂由下至上运移，混入侧向补给的浅部冷水，伴随混合、稀释、降温等作用，最终在地势较低的武水河附近以温泉群形式出露于地表。

湖南宜章县地下热水概念模式图的建立，为充分认识地下热水的形成与保护、开发提供了技术支撑。