冬季供热全城无烟靠什么？| 中科院地热专家庞忠和

人类社会追求的两大主题，一个是健康，一个是能源。可是当健康和能源发生冲突时，比如雾霾当前，我们需要找到一个出路。

在SELF格致论道讲坛上，来自中科院地质与地球物理研究所的庞忠和教授说，地热资源是来自地球内心的奉献，地心温度可以达到五千到六千度，能量是巨大的，然而人类目前对它的利用比例非常小。温度较高的地热可以用来发电，之后可以用来供暖，还可以用于工业上别的目的。我国仅岩溶热储一项，就占国土面积的1/3，潜力巨大，百分之百清洁、用地热资源替代燃煤，将为人类创造巨大的健康效益。

上九天揽月，下五洋捉鳖。深空、深海、深地，这些都是令人向往的高大上的话题，然而“入地”并不容易，从全世界来看，前苏联打到了12公里的深度是世界上最深的记录，这跟上天相比，可谓“比登天还难”。其实，入地不用太深，我们已经可以享有丰富的地热能源。

雾霾，是我们现在无法回避的问题，我们既要 “健康”，又要“能源”，但当这两个主题发生冲突的时候，我们的出路在哪儿？

没错，就是地热！自然界中常见的地热形式有：火山喷发、温泉、喷气孔这些自然现象，它们所代表的地热是一种清洁的可再生能源。地热在地球上分布很广泛，全球有四个大型高温地热带，它们是：环太平洋地热带，阿尔卑斯至喜马拉雅地热带、东非裂谷地热带，以及大西洋中脊地热带。其实，在这几个带之外，大型沉积盆地中也富含丰富的地热资源。

地热来自地球内部，是地球内心的奉献，地心的温度可以达到五千到六千度，所以它的能量是巨大的，地球不仅是是个热库，同时还不断地生热，所以地球的热量是可持续的。与化石能源不同，地热能基本上不排放污染物，也不会带来大量的二氧化碳和温室效应；与太阳能和风能不同，地热资源是一个连续稳定的能源，它是一天24小时，一周7天一年365天都存在的；除此之外，它在地下储层当中，可以像一个电池一样储集热能量，这个特点是在能源利用中有待发挥的优势。

第一种类为浅热，浅层地热能是赋存在地下两百米以浅的，主要是土壤层里的这部分热能，第二种叫水热，像温泉、喷气孔这些以水的形式出现的地热能；第三种为干热，地球越往地心越热，但随着深度的升高，岩石的渗透性却是逐渐下降的，所以这样一对矛盾就导致向下越走越深的时候，就只有热没有水了。第一种和第二种是我们现在人类开发利用地热的主要形式，第三种在还在探索中，欧美发达国家已经探索了将近四十年，但是，仍然没有达到产业化的程度，我国还处在基础研究阶段。

这里着重介绍大型岩溶热储。俗话说，桂林山水甲天下，大家都知道，在这样的地方，地上有风景如画的岩溶地貌，地下蕴含丰富的岩溶地下水和地下河，但是，大家可能不知道，实际上在华北地区，地下是有隐伏的岩溶，就如同埋在脚底下的桂林山水，储热条件非常好，单井出水量非常大，水质也很好，其开发利用技术已经成熟。

华北平原地热地质条件特别，北边有燕山山脉，西边有太行山脉，平原下面有好几层碳酸盐岩构成的储层，形成了大型岩溶储层，从燕山山脉和太行山脉来的地下水，经过两三百公里的长距离运移，不断把岩石当中的热量带到盆地中心，其上覆有一至数千米的新生代松散沙层、土层沉积物，就像棉被一样起到保温作用，使得盆地内部热量聚集，形成雄县所在的牛驼镇地热田这样的热量聚集区。此外，结晶基底的隆起，加剧了地球深部热量的再分配，使岩溶储层不仅有水，而且水还是热的。

在河北省的雄县已经实现了可持续的地热供暖，开采井、回灌井的设计有效解决了可持续供能的问题，开采井（红色的）出来的热水送到供热站经过换热以后，被加热的自来水送到各家各户，降温后的地热水——地热尾水再从冷水井（蓝色的井）回灌下去，这样实现了循环往复的利用。雄县有30万人口，井有70口左右，一千五百米左右的深井，温度在,60到70度，每年冬天这四个月，90%以上的人口享受了地热供暖。这个地热供暖是清洁的，整个城市几乎是没有烟囱的。这项成就还引起了国内外的广泛关注，很多国外专家学者到现场看了以后都赞不绝口。因此，它被国家能源局命名为“雄县模式”，成为国家级示范区。

幸运的是，这种岩溶热储不仅雄县有，大华北地区的京津冀鲁豫都有，全国1/3的国土面积上都不同程度发育这样非常好的热储，所以它的勘探开发利用的远景是非常好的，潜力是非常巨大的。我们初步估算，全国岩溶热储的能量潜力相当于我国目前年能耗的100倍以上。如果我们把它们的分布与雾霾分布图对比一下，可以发现吻合性又是非常之好，所以开发利用地热资源可以有效替代燃煤，缓解雾霾。

我国的地热利用从李四光先生最初倡导开始，已经努力了40余年。从十年前起，我国地热能的直接利用总量就排名世界第一了。但是，我们的国家幅员辽阔，人口众多，虽然在地热直接利用方面在国际上是有突出的业绩，但是，相对于人们的需求和我国地热资源潜力来说，利用程度是很低的。未来的目标是要对地热资源进行充分的利用。

在此基础上，如果能把中深层的地热，跟浅层地热相结合利用，进一步探索干热岩等更深层地热的开发利用，那么对于治理雾霾以及改革整个能源供应会起到更大的作用。希望未来有更多的地热能被唤醒。

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嘉宾介绍

▲庞忠和

中国科学院地质与地球物理研究所地热资源研究中心主任 中国地球物理学会理事 国际地热协会主席团成员 国际原子能机构水文与地热专家 2005年诺贝尔和平奖集体奖获得者

SELF格致论道是中国科学院计算机网络信息中心和中国科学院科学传播局联合主办的公益讲坛，每月一期。SELF是 Science, Education, Life, Future的缩写，提倡以"格物致知"的精神探讨科技、教育、生活、未来的发展，尝试打破过去纯粹以“知识传播”为主的科普形式，专注于思想的传播，力图从思想的源头上促进公众参与科学的积极性，打造具有中国科学院特色的、融合创新、科学与人文关怀并存的公益演讲品牌。

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