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1、,#,新能源与分布式发电,地热能发电,2,故事：,杨贵妃入浴华清池,（参见教材）,温泉是来自地下的热水，说明地球内部存在着某种形式的热能。如何利用这些来自地下的热能，已经成为人们非常关心的问题。,3,6,地热能及其利用,关注的问题,地球内部蕴藏着丰富的热能，这些能量是哪里来的？,地热资源的分布有何规律？,人类何时开始懂得地热能的利用？,地热能的利用方式有哪些？,地热发电的原理是怎样的？,地热发电的关键技术和难点在哪里？,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。,4,6.1,地热资源的形成,地球是一个巨大实
2、心椭球体，体积约为,1,万亿立方公里。,6.1.1,地球的构造和热量来源,地球内部越深，温度越高。,各层的温度，如图所示。,5,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。,6.1.1,地球的构造和热量来源,6,6.1.2,地热资源的概念,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
3、地球内部的,深处,，,开采困难,，也很难被人类利用。,7,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。,6.1.2,地热资源的概念,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。,8,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
4、地热资源,。,地热资源有明显的矿产资源属性，要,开发和保护并重,。,6.1.2,地热资源的概念,小知识,：地下,3km,范围内的地热资源（,教材,154,页,）。,9,6.2,地热资源的类型,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。,6.2.1,地热资源的存在形态,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
5、研究阶段。,10,6.2.2,地热田,80,的地下热水，大致埋藏在,2000,多米,的地方。如果想获得温度更高的地热资源，深度还要增加。,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,。,11,世界之最,世界上最大的地热田,盖瑟尔斯,地热田,（详见教材）,。,第一个成功开发的大型热水田,怀拉基,地热田,（详见教材）,。,12,6.3,地热能资源及其分布,地热
6、能的总储存量为煤炭的,1.7,亿倍,，是一个庞大的热库。,据估计，全世界地热资源的总量大约为,1.4510,26,焦耳,，相当于,5000,万亿吨标准煤,燃烧时放出的热量。,更多数据，详见教材。,6.3.1,地热能的蕴藏量,13,6.3.2,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,板间地热带,。,特点是,热源温度高,，多由火山或岩浆造
7、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,。,14,6.3.2,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”。比较著名的地热田有：意大利的,拉德瑞罗,地热田，中国的西藏,羊八井,，等等。,15,6.3.2,世界地热资源分布,（,3,）大西洋中脊地热带,是大西洋海洋板块的开裂部位。从冰岛至亚速尔群岛有许多地热田，其中
8、最著名的是,雷克雅未克,地热田。,（,4,）红海亚丁湾东非裂谷地热带,位于阿拉伯板块与非洲块板的边界，包括吉布提、肯尼亚等国的地热田，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,。,16,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。,以,中低温地热资源,为主。,目前，全国经正式勘查并经国土资源储量行政主管部门审 批的地热田有
9、,100,多处。,每年全国可开发利用的地热水总量约,60,多亿立方米,。,6.3.3,我国的地热资源,17,据现有资料，我国的地热资源分布可划分为,7,个地热带。,（,1,）,藏滇地热带,已经发现温泉,700,多处，高于当地沸点的热水区近百处。,这是中国大陆地热活动最强烈的地带。,中国之最,：,中国温度最高的地热井,。,（,2,）台湾地热带,中国地震最强烈、最频繁的地带。,水热活动有,100,多处。,（,3,）东南沿海地热带,包括闽、粤、琼、浙以及赣湘的一部分。已有大量地热水被发现，一般为,中低温地热水,。,18,（,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
10、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。,（,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,。,19,6.4,地热能利用的发展,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
11、,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。,6.4.1,世界地热能直接利用,20,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,。,古籍中有很多关于温泉利用的记载。,1995,年,利用的地热总容量近,200,万千瓦,，已居世界,第一位,。,到,2000,年，地热利用总量超过,100,亿千瓦时
12、,，继续高居世界首位。,6.4.2,我国地热能直接利用,21,世界第一个地热供暖系统,1928,年，冰岛,世界最大的地热应用工厂,目前世界上最大两家地热应用工厂,世界之最,22,6.4.3,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
13、,开始。,日本,建过两座利用,150,地热水发电的,1MW,试验电站,。,23,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,24,6.4.3,世界地热发电的发展,据,2005,年世界地热大会统计，,2004,年全球直接利用地热能超,700,万亿千瓦时，相当于每年节约了,11232,亿桶,石油；同时，减少,CO,2,排放量,5933,万吨。,2005,年世界地热发电装机容量达到了,8912MW,。,2005,年部分国家的地热发电统计数据，,参见表,6-3,。,19752005,地热发电
14、年装机容量增长很快，,参见表,6-2,。,25,6.4.4,我国地热发电的发展,我国的地热发电开始于,1970s,初。在各省相继建起了几个小型发电试验装置，如表所示。,26,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）,27,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,）。,2020,年的地热发电建设目标是：装机容量达到,400MW,以上,。,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,。,28,6.5,地热能的一般利用,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
15、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,。,6.5.1,地热能的利用方式,29,6.5.2,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）,30,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,形管，把从土壤吸收的热能通过热泵供应给室内。,31,6.5.3,地热用于农业,地热在农
16、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。,32,6.5.4,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,33,6.6,地热发电,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,。,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。,6.6.1,地热发电的原理,34,经过发电利用的,地热流,都将,重新注入,地下，既能保持地下水位不变，还可在后续循环中从地下取回更多的热量。
新能源与分布式发电技术06地热能及其利用
