地熱是來自地球內部的熱量，地熱能的產生是通過提取熱量并將其轉化成電能。實際上，熱能通過地下深處的裂縫或斷裂處移動，因此，地熱工程師們必須要對地質情況以及這些裂縫的位置和方向有深入的了解，在這個方面，DNA和納米技術就有了用武之地。

       根據斯坦福大學的一項最新研究，開啟清潔能源的關鍵可能與我們的DNA有關。通過合成DNA與微觀粒子的結合，Yuran Zhang和一個地熱能研究團隊希望開發世界上可以廣泛利用但卻往往被忽視的清潔能源。

       “目前，盡管有先進的地震成像、示蹤試驗和其它成像及傳感技術，但是對于儲層裂縫網絡的分布還不是很清楚，”這篇研究論文的第一作者Zhang說，他是斯坦福大學地球、能源與環境科學學院的研究生。

       “納米示蹤劑能夠帶給我們更多的儲層信息，從溫度的分布到裂縫的幾何形狀，”Zhang繼續說道。

       醫學研究人員已經試驗了將藥物包裹在納米粒子中，讓其在人體內循環，在某個特定溫度下納米粒子熔化或打開從而將藥物釋放出來，達到治療目的。地球內部的溫度較高，地熱納米示蹤劑基本上能夠以同樣的方式工作，使研究人員可以更好地了解地下熱能資源。

       油藏工程師將示蹤劑注入到地熱場中來繪制圖像，在遍布于較大區域的多個站點，工程師們會重復這樣的工作。如果粒子彈出到其它熱能井中的話，想要確定它們從哪個熱能井開始進入的，就幾乎不可能了。這就限制了更好利用地熱能所需的關鍵信息。

       “在納米示蹤劑中加入DNA就能在很大程度上解決這個問題，”Zhang說。“DNA幾乎有無限多個序列號。利用獨特的DNA標記將每一批示蹤劑進行編碼，我們就能獲得我們需要的溫度分布以及裂縫幾何形狀的清晰圖像。”

       在這項研究中，Zhang和她的研究團隊在二氧化硅納米粒子和一個額外的二氧化硅殼之間以合成的方法嵌入衍生的DNA分子。然后，他們通過沙袋，在不同溫度下，將這些粒子注入，看看獨特的DNA標簽和二氧化硅殼是否能在旅途中存活下來，這種情況類似于它們在熱能場中的經歷。

       “我們非常驚訝地發現粒子能夠在302華氏度（150攝氏度）的高溫下存在，這意味著它們可以在地熱場的極端環境下生存，”Zhang說。

       目前，雖然更好地了解地下情況對于開發地熱場有利，但是未來的地熱發電可能來自于增強型地熱系統，在這個系統中人們將水注入地下致巖石破裂從而擠出地熱。

       “這個初步研究結果讓我們向利用地熱資源邁出了重要一步，而地熱資源目前是非常難以開采的，”這項研究的合作者羅蘭·霍恩稱，他是斯坦福地熱項目（Stanford Geothermal Program）的主任。

       “由于不同的地質情況和裂縫的幾何形態，每一個增強型地熱系統都是獨一無二的，”霍恩說。“為了正確地開發系統，我們需要了解，這些裂縫是如何連接在一起的，以及溫度場是如何分布的。DNA嵌入納米示蹤劑是一個得力的工具，能夠幫助我們提升地熱能的全球利用潛力。”

       保守估計，如果增強型地熱系統能夠被優化的話，有一天，地熱能可以提供世界上5%的電力供應。雖然這個數字聽起來很小，但是霍恩和Zhang認為地熱能將在我們未來的能源領域扮演重要的角色。 

           地熱水的大量集中開采會因其埋藏深度大、補償緩慢、再生速度不快而使地熱水水位下降形成地面沉降和人為意義上的資源匱乏。為解決地熱資源的長久不衰、長期享用,最有效的途徑就是實現地熱尾水回注?；毓嗑褪菍⑹褂眠^的已降溫的熱水重新注入到砂巖含水層中。

地熱開采示意

回灌裝置簡圖

       國家發改委等三部門印發的《地熱能開發利用“十三五”規劃》開宗明義，第一句話就明確“地熱能是一種綠色低碳、可循環利用的可再生能源”。而政策的引導將極大地推進地熱能的發展，地熱能也有可能成為中國“十三五”期間增長最迅速的可再生能源。

利好新政助推行業景氣度 地熱能將實現跨越式發展

 
　　“十三五”將迎來地熱能發展好時機。地熱具有巨大的發電潛力，如果用一句話形容我國地熱能的利用史，那就是“曾經很闊”。2017年，三部委聯合印發了《地熱能開發利用“十三五”規劃》。這是地熱領域首個國家層面的規劃，被業內視為地熱產業發展的里程碑，同時也標志地熱將迎來高速發展的時期。
 
　　地熱能是一種綠色低碳、可循環利用的可再生能源，具有儲量大、分布廣、清潔環保、穩定可靠等特點。與風能、太陽能、水能相比，地熱能不受氣候、季節、晝夜變化及外界因素干擾，相對穩定可靠，加上儲量大、分布廣，是一種有相當競爭力的清潔低碳能源。安全方面，核電存在核泄漏風險，水電存在引發地震的爭論和不可避免的環境問題，而地熱則不存在這些問題
 
　　同時，集中供暖將有很大增長空間，而壓減燃煤消費、大氣污染防治等要求，為地熱能提供了難得的發展機遇。據權威媒體報道消息稱，針對長江經濟帶地區城鎮居民供暖的迫切需求，加快推廣以熱泵技術應用為主的地熱能利用，以重慶、上海、蘇南地區城市群、武漢及周邊城市群、貴陽、銀川等地為重點，整體推進淺層地熱能供暖(制冷)項目建設。另一方面，在環境約束較高的青藏高原及毗鄰區，水熱型地熱能供暖將被納入城鎮基礎設施建設中。
 
　　技術應用層面，據《能源評論》此前報道，迄今我國用戶供暖末端以散熱器、地板輻射采暖為主、所需熱源溫度與地熱資源溫度相當、資源側與需求側匹配良好，地熱供暖運行成本很低，是地熱資源比較理想的開發利用模式。與此同時，高溫蒸汽發電行業因成本較低，技術發展已相對成熟。尤其是高溫干蒸汽發電，已在多地區得到普及。
 
　　“十三五”時期，我國將新增地熱能供暖(制冷)面積11億平方米，其中：新增淺層地熱能供暖(制冷)面積7億平方米，新增水熱型地熱供暖面積4億平方米。截至目前，我國地熱能供暖行業已有一定發展，北京、天津、河北、陜西等地的地熱直接集中供熱利用已形成一定規模。公開資料顯示，截至2020年，地熱能年利用總量相當于替代化石能源7000萬噸標準煤，相應減排二氧化碳1.7億噸，節能減排效果顯著。
 
　　按照當前政策導向，優先開發淺層地熱能資源已成為既定方針，這也決定了未來一段時期，通過地源熱泵技術實現地熱能供暖將成為行業主流。在此過程中，將探索建立地熱能開發的特許經營權招標制度和PPP模式，并且將放開城鎮供熱市場準入限制，引導地熱能開發企業進入城鎮供熱市場。隨著相關扶持政策的逐漸明朗，行業景氣度將不斷提升，相關企業將充分享受政策帶來的紅利。
 
　　據相關人士分析，“十三五”期間如果有5%的供暖通過地熱實現，蘊含的商機將超過百億元。初步估算，“十三五”期間，淺層地熱能供暖(制冷)可拉動投資約1400億元，水熱型地熱能供暖可拉動投資約800億元，地熱發電可拉動投資約400億元，合計約為2600億元。此外，地熱能開發利用還可帶動地熱資源勘查評價、鉆井、熱泵、換熱等一系列關鍵技術和設備制造產業的發展。
 
　　近年來，隨著技術的不斷成熟，地熱能已經成為能源型、技術型資源。面對“十三五”16億平方米的地熱能供暖目標，豐富的資源儲備將為地熱能產業的發展提供充沛動力支撐，助力行業實現跨越式發展。

         國家發改委等三部門印發的《地熱能開發利用“十三五”規劃》開宗明義，第一句話就明確“地熱能是一種綠色低碳、可循環利用的可再生能源”。而政策的引導將極大地推進地熱能的發展，地熱能也有可能成為中國“十三五”期間增長最迅速的可再生能源。

        “十三五”將迎來地熱能發展好時機。地熱具有巨大的發電潛力，如果用一句話形容我國地熱能的利用史，那就是“曾經很闊”。2017年，三部委聯合印發了《地熱能開發利用“十三五”規劃》。這是地熱領域首個國家層面的規劃，被業內視為地熱產業發展的里程碑，同時也標志地熱將迎來高速發展的時期。

        地熱能是一種新的潔凈能源，在當今人們的環保意識日漸增強和能源日趨緊缺的情況下，對地熱資源的合理開發利用已愈來愈受到人們的青睞。其中距地表2000米內儲藏的地熱能為2500億噸標準煤。全國地熱可開采資源量為每年68億立方米，所含地熱量為973萬億千焦耳。在地熱利用規模上，我國近些年來一直位居世界首位，并以每年近10%的速度穩步增長。

        同時，集中供暖將有很大增長空間，而壓減燃煤消費、大氣污染防治等要求，為地熱能提供了難得的發展機遇。據權威媒體報道消息稱，針對長江經濟帶地區城鎮居民供暖的迫切需求，加快推廣以熱泵技術應用為主的地熱能利用，以重慶、上海、蘇南地區城市群、武漢及周邊城市群、貴陽、銀川等地為重點，整體推進淺層地熱能供暖(制冷)項目建設。另一方面，在環境約束較高的青藏高原及毗鄰區，水熱型地熱能供暖將被納入城鎮基礎設施建設中。

        技術應用層面，據此前報道，迄今我國用戶供暖末端以散熱器、地板輻射采暖為主、所需熱源溫度與地熱資源溫度相當、資源側與需求側匹配良好，地熱供暖運行成本很低，是地熱資源比較理想的開發利用模式。與此同時，高溫蒸汽發電行業因成本較低，技術發展已相對成熟。尤其是高溫干蒸汽發電，已在多地區得到普及。

        “十三五”時期，我國將新增地熱能供暖(制冷)面積11億平方米，其中：新增淺層地熱能供暖(制冷)面積7億平方米，新增水熱型地熱供暖面積4億平方米。截至目前，我國地熱能供暖行業已有一定發展，北京、天津、河北、陜西等地的地熱直接集中供熱利用已形成一定規模。公開資料顯示，截至2020年，地熱能年利用總量相當于替代化石能源7000萬噸標準煤，相應減排二氧化碳1.7億噸，節能減排效果顯著。

        可再生能源的發展一般能夠得到政府優惠政策的支持，例如稅收減免、政府補貼以及獲得優先貸款的權力。在相關優惠政策的指引下，投資者們將更有興趣對地熱項目進行投資建設。

        按照當前政策導向，優先開發淺層地熱能資源已成為既定方針，這也決定了未來一段時期，通過地源熱泵技術實現地熱能供暖將成為行業主流。在此過程中，將探索建立地熱能開發的特許經營權招標制度和PPP模式，并且將放開城鎮供熱市場準入限制，引導地熱能開發企業進入城鎮供熱市場。隨著相關扶持政策的逐漸明朗，行業景氣度將不斷提升，相關企業將充分享受政策帶來的紅利。

         據相關人士分析，“十三五”期間如果有5%的供暖通過地熱實現，蘊含的商機將超過百億元。初步估算，“十三五”期間，淺層地熱能供暖(制冷)可拉動投資約1400億元，水熱型地熱能供暖可拉動投資約800億元，地熱發電可拉動投資約400億元，合計約為2600億元。此外，地熱能開發利用還可帶動地熱資源勘查評價、鉆井、熱泵、換熱等一系列關鍵技術和設備制造產業的發展。

        在我國的地熱資源開發中，經過多年的技術積累，地熱發電效益顯著提升。除地熱發電外，直接利用地熱水進行建筑供暖、發展溫室農業和溫泉旅游等利用途徑也得到較快發展。全國已經基本形成以西藏羊八井為代表的地熱發電、以天津和西安為代表的地熱供暖、以東南沿海為代表的療養與旅游和以華北平原為代表的種植和養殖的開發利用格局。

       近年來，隨著技術的不斷成熟，地熱能已經成為能源型、技術型資源。面對“十三五”16億平方米的地熱能供暖目標，豐富的資源儲備將為地熱能產業的發展提供充沛動力支撐，助力行業實現跨越式。

          憑據地熱資本的特點和采用技術方案的分歧，可把地熱發電劃分為很多的方式，但今朝泛起較多的有下面4種方式：
 
　?。?）直接蒸汽法。在干蒸汽田上從熱井噴出的是溫度和壓力都比力高的蒸汽，將其過濾后，置接用管道輸人電廠驅動汽輪發機電組旋轉發電。
 
　?。?）汽水份離法。把從地熱井噴出的蒸汽和熱水夾雜物引進汽水份離裝配將分手出的蒸汽送進汽輪機。
 
　?。?）減壓擴容法。把噴出或用水泵抽出）的溫度較高的熱水導人擴容蒸發裝備，由于壓力下降，一部門水蒸發變為水蒸汽將蒸發出的水蒸汽送進汽輪機。
 
　?。?）低沸點工質法。以地下熱水為放熱物資經由過程熱交換器把熱量傳給低沸點的工質，使其沸騰并發生蒸汽，然后用這類蒸汽驅動汽輪發機電組。
 
　　我國在地熱發電方面，已建成著名世界的西躲羊八井電站現有裝機容量到達25MW發電方式是將地熱井出來的汽水夾雜物經汽水份離器分手出來的蒸汽送人汽輪機分手出來的熱水經減壓擴容發生的蒸汽也送人汽輪機。羊八井地熱電站的出力穩定其發電量已占到拉薩電網的40%。