论文地热，温暖中国专访中国科学院院士、国家地热能技术委员会名誉主任汪集旸，该文是中国科学院方面毕业论文格式范文与汪集旸和中国科学院院士和地热能方面专科开题报告范文.
2018 年伊始,南方地区多地降雪的消息刷爆了朋友圈,云南昭通“冰花男孩”头顶冰霜上学一时成为网络红人.雪景很美,“冰花男孩”很励志.但在低温的席卷下,躲在被窝里还冻得瑟瑟发抖的南方群众加深了对供暖的渴求.
如何以低耗能、高效率的方式在南方供暖？如何解决北方供暖的能耗、污染问题？中国科学院院士汪集旸指出,大力发展地热采暖是解决以上问题的有效途径.地热具有很强的发电优势,是应该大力发展的清洁可再生能源.
发展地热意义重大
中国石油石化：汪院士,您好！感谢您接受中国石油石化杂志社的专访.您认为发展地热有什么现实意义？
汪集旸：资源、能源、灾害、环境,是当今人类面临的大问题.节能减排、应对全球气候变化的现实需要,促使包括地热在内的新能源和可再生能源的开发利用已成为世界各国能源发展的重要战略.
地热是蕴藏在地球内部的热量,是驱动整个地球发生发展的原动力.地球正处于她的壮年期,具有强大的生命力.据天文学与比较行星学研究结果,地球形成于46 亿年前,并还能活46 亿年.因此,地热具有强大的生命力.
地热的资源量巨大,是人类不可多得的可再生能源.据估算,储存于地球内部的热量约为全球煤炭储量的1.7 亿倍.其中,可利用量相当于4948 万亿吨标准煤.按目前世界年消耗190 亿吨标准煤计算,能满足人类数十万年的能源需求.
可以说,地热在节能减排、应对全球气候变化、防治雾霾等行动中都有着不可替代的作用.
中国石油石化：我国具有发展地热的优势吗？
汪集旸：当然有,而且优势很明显.
首先,我国有强烈的发展地热的需求.一方面,雾霾治理需要以清洁能源替代化石能源,尤其是燃煤,而地热无疑是清洁能源.另一方面,南、北方的清洁供暖和制冷都对地热有很大的需求.我国能源发展进入转型期,“十三五”是我国能源低碳转型的关键期.大力度、高质量发展包括地热能在内的非化石能源,是能源转型发展的重要内容.
其次,我国发展地热有巨大的资源优势作为保证.有数据显示,全国336个地级以上城市200 米以内的浅层地热能年可开采资源量折合7 亿吨标准煤；全国200~3000 米水热型地热资源量折合1.25 万亿吨标准煤,年可开采资源量折合18.65 亿吨标准煤；3~10 千米干热岩资源量折合856 万亿吨标准煤,是我国油气、煤炭总资源量的30 倍.
我国对地热的开发利用日益重视,并已出台一系列方针政策性文件,以推动我国地热的发展.
2017 年,国家发改委、国家能源局及国土资源部联合发布《地热能开发利用“十三五”规划》.规划中提出要推动地热能规模化开发利用,在京津冀等北方城镇推广中深层地热能集中供暖,在长江中下游地区推广地源热泵供热、制冷应用,同时推进西藏高温地热发电项目建设和中低温地热发电实验.在国家层面给以规划、指导,相信会推进我国地热加快发展步伐.
地热供暖前景远大
中国石油石化：地热资源量巨大,应该如何合理地加以利用呢？
汪集旸：利用地热要针对地热资源类型进行.地热资源类型一般可分为中低温水热型、高温水热型两种.150℃以上为高温,90℃ ~150℃为中温,90℃以下为低温.高温地热适合用于发电,中低温地热也可以发电,不过发电率比较低.
中低温地热特别是低温地热可以直接利用,用于加热、冷却和各种形式的工农业利用以及医疗旅游等方面.
我国地热直接利用已连续多年位于世界首位,是位居全球第二的美国的两倍多.截至2015 年,全国浅层地热能供暖面积达3.92 亿平方米,中深层地热能供暖面积达1.02 亿平方米,合计4.94 亿平方米.全国利用地热能供暖实现了替代标煤1450 万吨.加上用于种植、养殖及洗浴等共实现替代标煤2000 万吨.
中国石油石化：在北方地区推进地热供暖有何意义？
汪集旸：目前,北方地区仍以燃煤取暖为主,是造成冬季雾霾的主要成因之一.根据《锅炉大气污染排放标准》测算,采暖锅炉排放的二氧化硫、氮氧化物和粉尘分别是电厂锅炉的4 倍、4 倍和2.5 倍,散煤直燃的污染排放量是工业燃煤的十几倍.相对于太阳能发电、风电等替代的是燃煤电厂排放的污染物,地热供暖替代的是供暖锅炉的燃煤和直燃的散煤所产生的污染物,对于大气污染治理的意义突出.
国家能源局大力提倡使用地热能供暖,要求采用地热供暖替代燃煤供暖,希望以点带面抓好重点地区和重点项目的建设.重点地区即为京津冀地区.
京津冀地区经济发达、环境约束较高,而且中深层地热资源丰富.在京津冀及周边地区大力推广中深层地热供暖替代燃煤供暖,可以促进京津冀地区压减煤炭消费,改善区域大气环境.
2017 年12 月29 日,国家六部委印发《关于加快浅层地热能开发利用 促进北方采暖地区燃煤减量替代的通知》,明确提出以京津冀及周边地区等北方采暖地区为重点,到2020 年,浅层地热在供热、制冷领域得到有效应用,应用水平得到较大提升,在替代民用散装煤供热、制冷方面发挥积极作用,区域供热、制冷用能结构得到优化,相关政策机制和保障制度进一步完善,浅层地热能利用技术开发、咨询评价、换件关键设备制造、工程建设、运营服务、产业体系进一步健全.这一通知为因地制宜加快推进浅层地热能开发利用,推进北方采暖地区居民供热等领域燃煤减量替代,提高区域供热、制冷能源利用效率和清洁化水平,改善空气环境质量指引了方向.
中国石油石化：应该如何在南方地区推进地热供暖？
汪集旸：南方地区主要指长江流域地区,特点是夏热冬冷,涉及14 个省、直辖市约1.5 亿城镇人口.南方供暖有很大的需求,冬天去过南方的人都会有切身体会.
根据南方地区气候情况、建筑保温情况、人们的居住习惯等,同时考虑到采暖期短、负荷小、波动大等供热特点,应该提倡科学地选择适宜的采暖方式,应该采用分散、局部的供热方式,解决个性化采暖需求.如用热泵式分体空调器、燃气壁挂炉、电采暖等分户独立供热方式,地源热泵、水源热泵、太阳能辅助等局部供热方式.
地热发电优势巨大
中国石油石化：您提到高温地热适合用于发电,现在地热发电开发进展情况如何？
汪集旸：现在世界各国拥有高温地热资源的国家大部分用其来发电.
近年来,世界地热发电市场保持稳定增长,年增长率为4% ~5%,前景广阔.2015 年末,全球地热发电累计装机容量已达到 13.5GW.目前主要的地热发电国家为美国、菲律宾、印尼、墨西哥、冰岛等国家.美国、冰岛、意大利、新西兰等国家是地热发电传统强国,规模较大,增量平缓.而印度尼西亚、菲律宾、肯尼亚以及土耳其是地热发电新兴国家,规模较小,增长趋势较为强劲,地热发电在这些国家有很大的增长空间.
实际上,我国地热发电的量并不大,跟太阳能、风能的发电量没法比.这是因为我国除滇藏地区是以高温水热型地热资源为主外,其他地区多是以中低温水热型地热资源为主,属高温地热发电潜力有限、中低温地热直接利用极具潜力的国家.
目前,我国地热电站主要分布在西南地区.西藏羊八井地热电站是我国最大的地热发电站.总装机容量为24.18 兆瓦,为拉萨主力电网之一,一度占拉萨电网总装机容量的41.5%.在冬季枯水季节,羊八井地热发电曾占拉萨电网的60.0%.江苏南通小洋口92℃的地热井,同样可以建一座150~200 千瓦的中低温地热发电站.
中国石油石化：相较于利用其他能源发电,地热发电有哪些优势？
汪集旸：地热发电的优势主要体现在三个方面.
第一,能源利用效率高.相对于风能、太阳能、生物质能,地热能稳定、连续,不受天气和季节变化影响.利用地热发电,发电机可以一天24 小时工作,一年365天运行.
第二,成本具有竞争性.据联合国世界能源评估报告（W E A2004）,多种可再生能源发电成本不尽相同.其中,地热发电成本为2~10 美分,风能为4~8 美分,生物质能为3~12 美分,太阳能光伏发电为25~160 美分,太阳能热发电为12~34美分,可见地热发电成本最低.虽然如此,但随着其他可再生能源发电技术的发展,地热发电的成本优势在逐渐下降,因此发展地热能要有紧迫感.
第三,CO2 减排优势明显.高温地热发电CO2 排放量约为120g / k wh,与传统的锅炉供暖相比,利用热泵供暖其CO2 排量至少可减少50% ；若热泵所需电力来自可再生能源,如水力发电或其它,则CO2 减排量可达100%.地热发电的CO2 排放仅为91g / k wh,而煤发电的CO2 排放为955g / k wh,天然气发电的CO2 排放也达到了599g/kwh.
利用率低有待解决
中国石油石化：地热资源优势明显,为什么目前使用率还比较低？
汪集旸：目前地热能源使用率低确实是事实.以美国为例,地热能使用仅占全美能源组成的 0.5%.美国页岩气革命带来的天然气满足了本土电力需求,对地热开发利用缺乏动力.而印度尼西亚、菲律宾、肯尼亚等缺电大国,对地热的开发更能保持强劲的趋势.
地热资源的复杂性影响了地热的利用.不同热田的储热介质及温度各不相同,因此相较于其他能源电站,地热电站很难模块化,相对制约了地热发电的步伐.
地热是一个资金密集型产业.有数据显示,每兆瓦的投资约为500 万美元.要开发地热,核心就是充足的资金.地热井的深度从1000 米到4000 米不等,通常打井费用为200 万~500 万美元,而建设一个地热发电站通常需要10~20 口抽水井加回灌井,投资达到数千万美元.再加上管道铺设,其基础投资往往就能达到上亿元.因此,有足够的资本支持对于地热项目的投资建设至关重要.但由于地热资源复杂、地热电站建设投资回报期比较长等原因,目前资本流向地热项目的还不充分.
中国石油石化：从我国的情况来看,应该如何加快推进地热的发展？
汪集旸：按照《能源发展“十三五”规划》,我国非化石能源占比从2015 年的12% 提高到2020 年的15%,增长3 个百分点.再参照《地热能开发利用“十三五”规划》,到2020 年我国地热供热、制冷面积将累计达16 亿平方米,加上发电、种植、养殖、洗浴等, 共可替代标煤7000 万吨,即在现有基础上翻两倍.
按照2020 能源消费总量48 亿吨标煤测算,届时地热占比将达到1.5%,比目前的0.5% 提高1 个百分点,也就是说非化石能源今后5 年的3 个百分点增幅中,地热“三分天下有其一”,说明地热在未来能源结构调整中的贡献十分巨大.
《地热能开发利用“十三五”规划》发布后,中国地热可以说迎来了发展的历史机遇.我国地热能的开发利用要阶梯级开发,要综合利用,要从高温到低温吃干榨尽.可走的途径是热、电并举,以热为主；深、浅结合,由浅及深；东、西兼顾,西电东热；干、湿有度,先湿后干.
新能源和可再生能源的发展方向是多种能源互补综合利用,以此实现较高的能源利用效率.地热也可与其他可再生能源互补综合利用,实现地热+.我将之称为“天地结合、动静结合”,就是将来自“天”的太阳能与来自“地”的地热能结合,“动”的风能与“静”的地热能结合,加速新能源和可再生能源发展.
责任编辑：石杏茹
znshixingru@163.com
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参考文献：
1、 一生常思祖国恩一生常为祖国忧记中国工程院院士、清华大学环境科学和工程院院长郝吉明 专家简介郝吉明,清华大学环境学院教授、清华大学教学委员会副主任、清华大学环境科学与工程研究院院长；中国工程院院士、美国国家工程院外籍院士 1946年生于山东梁山县 1970年清华大学本科毕业,1981.
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