图2 全球地热发电装机容量趋势

　　中国高温地热资源主要分布在西藏地区。1977年，中国第一座兆瓦级高温地热电站在西藏羊八井发电成功，羊八井地热电站的装机容量最高时达到了27.18MW。2018年底，西藏羊易地热电站完成一期16MW建设，2019年2月底完成满负荷并网发电。截至目前，中国累计建成的地热发电装机容量约为59.6MW，然而，由于各种原因目前实际运行的不足20MW。

　　由于可开采高温地热资源需进一步探明以及干热岩发电的关键技术仍有待突破，中低温地热发电有望成为未来地热发电发展的一个重要方向，但中低温地热发电应与其他地热利用方式相结合，以提高能源的利用效率和经济性。冰岛将116℃的地热用于发电，装机容量0.6MW，发电后产生的76℃的尾水再用于供暖，实现地热资源的梯级利用。美国在阿拉斯加建成的切纳地热电站，利用74℃的地热水进行发电，地热水流入有机朗肯循环发电机组的蒸发器，与蒸发器中的有机工质换热，降低至54℃流入回灌井，机组可以提供250kW的电力。日本利用中低温地热建成了装机规模在100kW~5MW的ORC电站。20世纪70年代，在中国广东丰顺县建成的国内首座地热电站，其利用的地热水温度为92℃，其3号机组连续运行了近40年，江西宜春曾经创造了利用67℃地热水进行发电的先例。

　　地热直接利用

　　地热能直接利用包括地热供暖、地热制冷、地热干燥、温泉洗浴和地源热泵等。经过长期的发展，地热资源的直接利用已经从小范围单一用途利用，逐步演化为大规模综合利用工程。目前，全球约有80多个国家直接将地热能用于建筑供暖(或制冷)，或用于工农业。其中，冰岛是众所周知的地热能高效开发利用的典范。虽然紧临北极圈、全年低温，但凭借丰富的地热资源，全国有90%以上的家庭用地热供暖。冰岛首都雷克雅未克市的地热供暖已有百年的历史，市区主要采用地热供暖，具有“无烟城”的美誉。据2020年世界低热大会统计，2019年底，世界范围内88个国家的地热资源直接利用总装机容量为107727MWt(图3能量使用约为1020887TJ/年(283580GWh/年)。各种地热直接利用方式的装机容量变化趋势及分布情况，如表1所示，可以看出，各种地热资源直接利用方式的装机容量均有显著的增长，尤其是地源热泵增长十分迅速。随着地源热泵受到越来越多的重视，地热资源应用的区域和规模不断扩大。

图3 地热直接利用能量对比图

　　表1 各种地热直接利用方式的装机容量(单位：MWt)

　　地热综合梯级利用无疑提高了地热资源的利用率和经济效益，许多国家已经开始纷纷采用这一技术，肯尼亚近年来在地热发电方面发展很快，而其在地热直接利用上也很有特色，肯尼亚Eburru项目利用2口浅层井中产出的地热资源依次用于干燥农产品、温室加热、家禽孵化等，另外，冰岛、奥地利、德国等也有相关的地热梯级利用项目。1995年首次世界地热大会以来，中国地热直接利用的热量一直稳居世界第1位。2014年底，中国地热直接利用发生了可喜的变化，地热供暖比例首次超过温泉洗浴。2019年底，中国地热直接利用装机规模40610MW，占世界总装机的37.7%，年利用能量443492TJ/年，占世界总利用能量的43.4%。地热供暖是除地源热泵之外中国最重要的地热利用方式，年利用热量约占世界总量的55.6%。1990年，全国地热供暖面积仅190万m2，2000年为1100万m2，2019年达到了4.78亿m2。2019年，河北省水热型地热供暖面积达到1.6亿m2，而雄县也被打造成地热供暖的“无烟城”。在“双碳”目标的引领下，可以预见地热资源开发利用的速度将不断加快。

　　地热储能利用

　　地热储能是一种利用地下含水层作为介质以存储热能的储能系统。它通过地下水井从含水层中注入和抽取地下水，实现热能储存和回收(图4)。地热储能可以弥补能源供需在时间/空间分布的不平衡，能够综合利用多种可再生能源形式，减少对矿物燃料的依赖，为节能减排和环境保护提供了一个很好的解决途径，也是助力中国实现“双碳”目标的有力手段。

图4 地热储能模式概念

　　根据含水层深度，可将地热储能系统分为如下2类：(1)浅部地热储能，含水层深度在500m以浅，存储热水温度一般低于50℃;(2)深部地热储能，含水层深度通常在500m以深，存储热水温度一般在50~150℃。

　　浅部地热储能因温度较低，其最主要的利用方式是建筑的供暖和制冷。国际上对浅部地热储能系统的实际利用始于20世纪中叶。中国在利用浅部地下含水层进行储热方面的实践开展较早，20世纪60年代，上海开展了“冬灌夏用”和“夏灌冬用”的地下含水层储热技术。截至目前，中国共有6座浅层地热储能系统已建成并投入使用。近年来，随着新兴产业的发展，浅部地热储能的利用方式也更加多元化。目前在温室农业和大型数据中心，都有利用浅部地热储能的实际案例。