地热能：第二版

第1 章　概述

1.1　全球能源概览

1.2　可再生能源——地热能

1.3　电力需求和地热能的特征

1.4　小结

问题

参考文献

第2 章　地热来源

2.1　地球热能的来源

2.2　地球中热量的传递

2.3　板块构造与地热资源的分布

2.4　地热系统的地质背景分类

2.5　地热能的可用性和开发利用

2.6　小结

2.7　实例分析

问题

参考文献

附录　单位换算

第3 章　热力学与地热系统

3.1　热力学第一定律:热和功的等价性及能量转换

3.2　热力学第二定律:熵增加的必然性

3.3　吉布斯方程和吉布斯能

3.4　热力学效率

3.5　小结

3.6　案例分析: 水的热力学性质和岩—水相互作用

问题

参考文献

附录　静岩压力与静水压力

第4 章　地下流体流动: 地热系统的水文特征

4.1　地下流体流动的一般模式

4.2　基质孔隙度和渗透率

4.3　裂缝孔隙度和渗透率

4.4　深度对孔隙度和渗透率的影响

4.5　真实地热系统的水文特征

4.6　小结

4.7　案例分析: Long Valley 火山口

问题

参考文献

附录　压力和岩石裂缝

第5 章　地热流体化学特征

5.1　地热流体的地球化学问题

5.2　化学试剂——水

5.3　化学组分和化学系统

5.4　饱和度和质量作用定律

5.5　地热反应动力学

5.6　地热流体中的气体

5.7　自然体系中流体流动与混合

5.8　活性运移模拟

5.9　小结

5.10　案例分析: 二氧化硅体系

问题

参考文献

附录　水分析

第6 章　地热系统的地质及地球化学特征

6.1　地热环境分类

6.2　区域地热系统分类

6.3　地热流体的成因: 资源勘查与评估的意义

6.4　地表显示

6.5　流体地球化学勘探

6.6　流体包裹体

6.7　蚀变和勘探

6.8　小结

问题

参考文献

第7 章　地热系统地球物理勘探方法

7.1　航磁调查

7.2　电阻率和大地电磁勘探

7.3　重力勘探

7.4　地震和地震反演

7.5　温度测量

7.6　遥感技术

7.7　小结

7.8　案例分析: 内华达州法伦

问题

参考文献

第8 章　资源评估

8.1　地热资源评估

8.2　资源基础和储量

8.3　确定资源储量

8.4　储层容积

8.5　储层的热含量

8.6　比热容的意义

8.7　热提取效率

8.8　小结

8.9　案例分析: 美国地热资源

问题

参考文献

第9 章　钻井

9.1　背景

9.2　地源热泵和直接利用钻井

9.3　地热流体的开发

9.4　小结

9.5　案例分析: 日本Kakkonda 地热场

问题

参考文献

第10 章　地热资源发电

10.1　地热发电史

10.2　灵活性和一致性

10.3　地热发电设施

10.4　干蒸汽资源

10.5　热液系统

10.6　二元发电设施: 有机朗肯循环

10.7　小结

10.8　案例分析: 间歇泉

问题

参考文献

附录　涡轮机

第11 章　低温地热资源: 地源热泵

11.1　热泵基本原理

11.2　热泵热力学

11.3　性能系数与能效比

11.4　近地表地热储层

11.5　土壤的热导率与热容

11.6　闭环系统的设计要素

11.7　局部变化: 测量的重要性

11.8　小结

11.9　案例分析: Weaverville 热泵系统和美国地源热泵的成本效益分析

问题

参考文献

第12 章　地热资源的直接利用

12.1　评估可直接利用储层的量级

12.2　热能传递的性质

12.3　直接利用技术的可行性分析

12.4　区域供热

12.5　水产养殖

12.6　干燥

12.7　小结

12.8　案例分析: 坎比级联系统

问题

参考文献

第13 章　增强型地热系统

13.1　增强型地热系统的概念

13.2　增强型地热系统的强度

13.3　增强型地热系统的特征

13.4　增强型地热系统的发展历程

13.5　热储工程

13.6　地热储层的可持续发展

13.7　小结

13.8　案例分析: Newberry 火山增强型地热系统

问题

参考文献

第14 章　地热资源利用的经济因素

14.1　地热发电的经济效益

14.2　地热投资的经济效益

14.3　地热项目开发

14.4　可替代的经济模型

14.5　小结

问题

参考文献

第15 章　地热资源利用的环境影响

15.1　排放

15.2　溶质浓度和资源回收

15.3　地震活动

15.4　地面沉降

15.5　水资源的利用

15.6　土地资源的利用

15.7　小结

问题

参考文献

附录　地震测量

第16 章　地热能源的未来

16.1　地热能源市场发展历史

16.2　地压力资源

16.3　超临界地热流体

16.4　热电发电

16.5　灵活发电

16.6　混合型地热系统

16.7　小结

问题

参考文献2100433B

本书是一本关于地热能的基础读物， 介绍了地热能的相关基础知识， 包括地热能的来源、地热系统基本特征、地热资源的勘探开发及利用技术， 论述了影响地热能使用中存在的水管理、排放物管控等内容， 并讨论了地热能利用的经济和社会问题， 强调了对地热资源的有序利用。

本书可作为地热能专业本科生课程以及地热资源设计师、规划师、工程师和建筑师的参考书籍， 以及为政策制定者、投资者和监管机构提供背景材料来源。

2017年1月23日，国家发展改革委、国家能源局和国土资源部印发了《地热能开发利用“十三五”规划》（发改能源〔2017〕158号）。其中，重点任务和重大项目布局均涉及了地热能转换。

地热能转换重点任务

1.积极推进水热型地热供暖：按照“集中式与分散式相结合”的方式推进水热型地热供暖，在“取热不取水”的指导原则下，进行传统供暖区域的清洁能源供暖替代，特别是在经济较发达、环境约束较高的京津冀鲁豫和生态环境脆弱的青藏高原及毗邻区，将水热型地热能供暖纳入城镇基础设施建设中，集中规划，统一开发。

2.大力推广浅层地热能利用：在“十三五”时期，要按照“因地制宜，集约开发，加强监管，注重环保”的方式开发利用浅层地热能。通过技术进步、规范管理解决浅层地热能开发中出现的问题，并加强我国南方供暖制冷需求强烈地区的浅层地热能开发利用。在重视传统城市区域浅层地热能利用的同时，要重视新型城镇地区市场对浅层地热能供暖(制冷)的需求。

3.地热发电工程：在西藏、川西等高温地热资源区建设高温地热发电工程;在华北、江苏、福建、广东等地区建设若干中低温地热发电工程。建立、完善扶持地热发电的机制，建立地热发电并网、调峰、上网电价等方面的政策体系。

地热能转换重大项目布局

1.水热型地热供暖：根据资源情况和市场需求，选择京津冀、山西(太原市)、陕西(咸阳市)、山东(东营市)、山东(菏泽市)、黑龙江(大庆市)、河南(濮阳市)建设水热型地热供暖重大项目。采用“采灌均衡、间接换热”或“井下换热”的工艺技术，实现地热资源的可持续开发。

2.浅层地热能利用：沿长江经济带地区，针对城镇居民对供暖的迫切需求，加快推广以热泵技术应用为主的地热能利用，减少大规模燃煤集中供暖，减轻天然气供暖造成的保供和价格的双重压力。以重庆、上海、苏南地区城市群、武汉及周边城市群、贵阳市、银川市、梧州市、佛山市三水区为重点，整体推进浅层地热能供暖(制冷)项目建设。

3.中高温地热发电：西藏地区位于全球地热富集区，地热资源丰富且品质较好。有各类地热显示区(点)600余处，居全国之首。西藏高温地热能居全国之首，发电潜力约3000MW，尤其是班公错—怒江活动构造带以南地区，为西藏中高温地热资源富集区，区内人口集中，经济发达，对能源的需求量巨大，是开展中高温地热发电规模开发的有利地区。

根据西藏地热资源勘探成果和资源潜力评价结果，以当地电力需求为前提，优选当雄县、那曲县、措美县、噶尔县、普兰县、谢通门县、错那县、萨迦县、岗巴县9个县境内的羊八井、羊易、宁中、谷露、古堆、朗久、曲谱、查布、曲卓木、卡乌和苦玛11处高温地热田作为“十三五”地热发电目标区域，11处高温地热田发电潜力合计830MW，“十三五”有序启动400MW装机容量规划或建设工作。

4.中低温地热发电：在东部地区开展中低温地热发电项目建设。重点在河北、天津、江苏、福建、广东、江西等地开展，通过政府引导，逐步培育市场与企业，积极发展中低温地热发电。

5.干热岩发电：开展万米以浅地热资源勘查开发工作，积极开展干热岩发电试验，在藏南、川西、滇西、福建、华北平原、长白山等资源丰富地区选点，通过建立2-3个干热岩勘查开发示范基地，形成技术序列、孵化相关企业、积累建设经验，在条件成熟后进行推广。

地热能是来自地球深处的可再生热能。它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。在有些地方，热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面，自史前起它们就已被用于洗浴和蒸煮。通过钻井，这些热能可以从地下的储层引入水池、房间、温室和发电站。

地热能储量比人们所利用的总量多很多倍，而且集中分布在构造板块边缘一带，该区域也是火山和地震多发区。如果热量提取的速度不超过补充的速度，那么地热能便是可再生的。高压的过热水或蒸汽的用途最大，但它们主要存在于干热岩层中，可以通过钻井将它们引出。

地热能的利用自古时候起人们就已将低温地热资源用于浴池和空间供热，近来还应用于温室、热力泵和某些热处理过程的供热。在商业应用方面，利用干燥的过热蒸汽和高温水发电已有几十年的历史。利用中等温度（100℃）水通过双流体循环发电设备发电，在过去的10年中已取得了明显的进展，该技术已经成熟。地热热泵技术后来也取得了明显进展。

意大利的皮也罗·吉诺尼·康蒂王子于1904年在拉德雷罗首次把天然的地热蒸气用于发电。地热发电是利用液压或爆破碎裂法把水注入到岩层，产生高温蒸气，然后将其抽出地面推动涡轮机转动使发电机发出电能。在这过程中，将一部分没有利用到的水蒸气或者废气，经过冷凝器处理还原为水送回地下，这样循环往复。1990年安装的发电能力达到6000MW，直接利用地热资源的总量相当于4.1Mt油当量。