21世纪可持续能源丛书--地热资源及其开发利用和保护

地球内部蕴藏着巨大的自然能源——地热能。它通过火山爆发、温泉、喷泉以及岩石的热能等方式源源不断地向地表传送。地球内部的热能，不论是通过地热流体的循环对流或地幔物质对流，还是通过岩石的热传导，都必须在特定的地质构造部位和水文地质条件下，才能富集赋存在地壳的浅部，形成有开发价值的地热资源。
地热是新能源家族中的重要成员之一。地热利用已有数千年的历史，但是具有一定规模的开发地热能来发电、供暖以及工农业等利用则始于20世纪。20世纪70年代初期，全球出现石油危机，再加上自然环境日趋恶化，常规能源储量日渐减小，许多国家为寻找可替代能源，掀起了一个以开发新能源和可再生能源的热潮。地热能以资源覆盖面广，对生态环境污染小，运营成本低等优势而受到人们的青睐。因此，我国地热能的勘探开发和利用也随之兴起。
我国地热资源丰富，资源潜力占全球总量的79%，高温地热资源（热储温度≥150℃）主要分布在西藏南部、云南西部、四川西部和台湾省，中低温资源则遍布全国。因此，我国是以中低温地热资源为主的国家。高温地热主要用于发电，西藏羊八井是我国惟一具有一定规模的地热发电基地。装机2518MW，被誉为世界屋脊上的一颗明珠。中低温地热主要用于非电利用，目前，我国直接利用年产出能量和设备总装机容量分别在世界排名第1位和第2位（Lund，Freeston，2001）。
为了使读者能对地热有较全面的认识，本书以神奇的地热显示来揭开序幕。温泉、火山、水热爆炸、间歇喷泉、泉华等各种地热显示，是人们目睹和相对熟悉的地热现象，这些现象的出现，表明了地球是个大热库，地球内部蕴藏有巨大的热能。
那么，这个庞大天然锅炉的热量是从何而来？哪些地区会集中存放“锅炉”？哪些地区却十分罕见？这就是第2章和第3章所要阐述的。因为只有知道地球为什么是热的、为什么离地表越深处温度越高，才能进一步了解地球热场的时、空分布规律，热源、热历史等基本概念和理论，才能结合板块构造学说和环球地热带分布规律的研究，对世界乃至我国地热资源的形成与分布规律能从宏观上有所认识，为预测地热资源的赋存与开发区域的勘探目标锁定方位。
本书第4章重点阐述我国地热资源分布规律、类型、评价以及资源的储量，从而进一步了解我国地热资源的特性、分布范围、埋藏深度等特点，为因地制宜地开发地热，尤其是直接利用的中低温地热资源、勘探优选区域奠定初步的基础。
勘探区确立后，需进一步通过地球物理、地球化学、钻探等多种方法勘探，确定开发的靶区，以上则是第5章所述的主要内容。
20世纪70年代末全球地热开发和利用取得重要进展。地热发电在一些国家的能源构成中开始占有一定的比例。地热发电已占全国发电总量10%～20%的有菲律宾、哥斯达黎加、萨尔瓦多、冰岛和尼加拉瓜。非电利用范围更为广泛，目前在技术可靠性、经济及环境可容性等方面已在全世界得到论证。各国的直接利用发展很快，目前全球地热发电总电力为49263GW·h/年，直接利用为52979GW·h/年。预计近期内地热发电和非电利用仍将有很大的发展空间，这是第6章综述地热资源利用的内容。我国地热的发展历程、利用现状以及发展趋势在第7章作了较详细的阐述与分析，指出21世纪前期我国地热发展的重点是直接利用，直接利用的重点是发展地热供热和地热旅游。
在全球兴起地热利用热潮中，为了满足社会的需求必然会大量地抽取地下热流体，与此同时资源的浪费现象也屡见不鲜。长期超负荷的抽取必然会导致资源供需的不平衡，从而产生多方面的开发效应，诸如资源参数的下降、地面沉降等现象，直接或间接地影响热利用效率和出现安全隐患。因此地热资源的保护至关重要。地热回灌是资源保护的有效措施，地热热泵的推广与应用为地热能打开一条新的利用通道，而且同时也是高效节能的有效措施。目前我国地热直接利用刚刚步入发展阶段，为实施地热的可持续发展，资源的保护尤为重要，地热回灌必须得以实施，这是第8章的论述要点。
最后1章介绍我国地热开发利用中的几例典范。它们分别是地热发电和直接利用领域的现代“明星”和即将成名于世的地热“明星”。
地热能量是一种可供选择的开发利用的新能源。它在某些方面具备太阳能、风能等所不具备的特点，比如资源的多功能性，不受白昼和季节变化限制以及可直接利用等。与常规能源煤、石油和天然气等相比，它又是一种较为廉价的清洁能源。所以当前它在新能源和可再生能源开发行列中，具有一定的竞争力，而且有广阔的发展空间。
本书写作的目的是面向读者普及地热知识，期望能有更多读者关心、支持和爱护我国地热事业的持续发展。在全国人民的共同努力下，有序地把我国丰富的地热资源优势尽快转化为经济优势、产业优势，为保护环境、节约资源作出积极的贡献。

刘时彬
2004年5月20日于北京大学

本书是《21世纪可持续能源丛书》之一。地热是新能源家族中重要能种之一。本书从地热地表显示温泉、火山、喷泉等现象的描述，进一步引申到与地热相关的基本概念、理论和知识并结合全球地热资源分布规律以及地热勘探、开发利用和保护的现状加以介绍。全书着重以我国地热资源当前开发现状和近期发展趋势分析做了详细阐述，内容丰富，图文并茂，理论联系实际，通俗易懂。可供从事和关心新能源和可再生能源的技术人员、管理人员和各类读者以及有关大专院校师生阅读或作参考用书。

第1章 地球上的地热显示
 1.1 最受人类青睐的温泉
 1.2 温泉的分类和分布
 1.3 惊心动魄的水热爆炸
 1.4 墨守成规的间歇喷泉
 1.5 千姿百态的泉华沉积
 1.6 五颜六色的水热蚀变
 1.7 震天动地的火山喷发
 1.8 地热区的神秘奇观
 
第2章 地球是庞大的热库
 2.1 地球内部的结构
 2.2 地球内部的温度和热历史
 2.3 地球内部和外部热源
 2.4 地球内部热的传导
 2.5 庞大热库真是取之不尽用之不竭吗？
 
第3章 环球地热带是怎样形成的
 3.1 大地热流与构造活动关系
 3.2 板块构造运动和环球地热带
 3.3 板缘地热活动带的形成和分布
 3.4 全球驰名的高温地热田
 3.5 板内地热活动带的形成和分布
 3.6 世界著名的中低温地热田
 
第4章 中国地热资源丰富多彩
 4.1 我国地热资源的分布
 4.2 我国地热资源的类型
 4.3 我国地热资源的评价
 4.4 我国地热资源有多少
 
第5章 如何找地热资源
 5.1 寻找地热有哪些标志
 5.2 地质-水文地质调查
 5.3 地球化学勘探
 5.4 地球物理勘探
 5.6 钻探
 
第6章 地热资源的利用
 6.1 世界地热资源的利用
 6.2 发热发电
 6.3 地热直接利用

第7章 中国地热资源利用现状
 7.1 地热发展历程
 7.2 地热发电现状
 7.3 地热直接利用现状
 7.4 地热直接利用范例
 7.5 地热利用的发展趋势
 7.6 地热利用需求量预测
 
第8章 地热资源开发和保护
 8.1 地热利用会产生哪些主要开发效应
 8.2 地热利用会产生哪些次要开发效应
 8.3 地热回灌是资源保护的有效措施
 8.4 地热热泵是高效节能的佼佼者

第9章 中国地热开发利用中的几颗明珠
 9.1 世界屋脊上的一颗明珠——羊八井地热发电站
 9.2 城市中的地热之星——天津市
 9.3 南方丝绸之路上的博物馆——腾冲地热与火山
 9.4 地热与北京2008年奥运会