地熱能梯級利用在國內(nèi)外存在一定差異。

在全球范圍內(nèi)，地熱能梯級利用受到廣泛關(guān)注。例如，“發(fā)電 + 供暖 + 工業(yè)應(yīng)用 + 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)” 的梯級利用方式可以最大限度地提高能效，大大降低碳排放總量。全球地熱儲量十分巨大，已知的地熱資源比較集中地分布在三個主要地帶：一是環(huán)太平洋沿岸的地熱帶；二是從大西洋中脊向東橫跨地中海、中東到我國滇、藏地熱帶；三是非洲大裂谷和紅海大裂谷的地熱帶。這些地帶多火山、地震，為高溫地熱資源比較集中的地區(qū)。

在中國，地熱能梯級利用也在不斷發(fā)展。河北、河南及山東等北方省份開發(fā)供熱（換熱器 + 熱泵）梯級化利用模式；長江經(jīng)濟帶省市開展土壤源供熱制冷模式；西藏地區(qū)開發(fā)地熱發(fā)電示范項目。此外，中深層地熱能梯級利用也在推進，采用臺式換熱器 + 熱泵機組供暖系統(tǒng)，提高地熱水利用率。常見的中深層地熱能利用技術(shù)包括 “保水取熱” 換熱技術(shù)、水熱型地熱技術(shù)、廢棄油田改造地熱井換熱技術(shù)等。我國中深層地熱熱儲類型多且分布廣、資源儲量豐富，但利用尚處于起步階段，主要體現(xiàn)于地熱流體熱量利用率低，地熱井回灌技術(shù)不成熟和地熱尾水尚不能做出較好的處理等。目前，中深層地熱資源的利用模式仍比較單一，未形成梯級開發(fā)綜合利用模式，利用率低，大多為直接利用，主要用于供暖，其次是洗浴和養(yǎng)殖、種植。

總體而言，國外地熱能梯級利用可能在技術(shù)成熟度和應(yīng)用范圍上相對較為廣泛，而中國地熱能梯級利用在不同地區(qū)根據(jù)資源分布特點和市場需求，有針對性地開展多元化、梯級化利用模式探索，雖然取得了一定進展，但仍有較大的發(fā)展空間。

國外在地熱能梯級利用技術(shù)方面較為成熟。許多國家為了提高地熱利用率，采用梯級開發(fā)和綜合利用的辦法，如熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供，熱電冷三聯(lián)產(chǎn)，先供暖后養(yǎng)殖等。有效開發(fā)利用地熱資源的國家已達 80 多個，美國、冰島、法國、德國、新西蘭、日本等國家在地熱資源開發(fā)利用方面處于世界前列。美國正在實施的地熱能前沿瞭望臺研究計劃，冰島正在實施的深部超臨界地熱探測計劃，均取得諸多研究成果。各國通過立法和出臺激勵政策積極推進地熱資源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，相關(guān)勘探開發(fā)利用技術(shù)不斷進步，超高溫的地熱勘查、深層地熱探測、干熱巖資源開發(fā)等正成為地熱資源開發(fā)的熱點和制高點。國外對地熱能的非電力利用，也就是直接利用，十分重視。因為進行地熱發(fā)電，熱效率低，溫度要求高，而地熱能的直接利用，不但能量的損耗要小得多，還能實現(xiàn)不同溫度范圍的多種利用方式，如 200～400℃直接發(fā)電及綜合利用；150～200℃雙循環(huán)發(fā)電，制冷，工業(yè)干燥，工業(yè)熱加工等。

國外地熱能梯級利用應(yīng)用范圍廣泛。例如波蘭，目前有六個地熱區(qū)域供熱廠在運營，總裝機容量為 76 兆瓦，生產(chǎn)熱力 227 吉瓦。地熱能在波蘭最具吸引力的直接應(yīng)用是空間供暖、溫泉浴療、休閑娛樂、水產(chǎn)養(yǎng)殖和其他小規(guī)模應(yīng)用。地下熱水的溫度從 20 到 100 攝氏度，生產(chǎn)井流量在 150 升 / 秒以上，井深 1000 至 3000 米。大部分深層地熱裝置是基于對井系統(tǒng)。在歐洲，地熱發(fā)電、直接利用和地源熱泵三種地熱利用方式都得到較好的應(yīng)用和發(fā)展，且已具備相關(guān)的成熟技術(shù)。2018 年歐洲地熱裝機量超過 3GW，全年有 127 座地熱發(fā)電廠正在運行或調(diào)試中，地熱供暖 / 制冷方面，2018 年歐洲正在運行了地熱供暖 / 制冷廠超 300 個。

我國結(jié)合地熱能資源分布和市場需求，進行不同地區(qū)地熱能梯級利用模式探索。河北、河南及山東等北方省份開發(fā)供熱（換熱器 + 熱泵）梯級化利用模式；長江經(jīng)濟帶省市（江浙滬、湖北、湖南、安徽、江西等）開展土壤源供熱制冷模式；西藏地區(qū)開發(fā)地熱發(fā)電示范項目。我國地熱能應(yīng)用存在多元化程度不夠和梯級化程度不夠的問題，針對這些問題再根據(jù)中國各地地熱能資源分布特點，結(jié)合地熱能產(chǎn)業(yè)政策，在充分考慮當?shù)厥袌鲂枨蟮幕A(chǔ)上，開展地熱能多元化、梯級化利用方式分析。例如深層地熱宜采用梯級開發(fā)模式，像水電開發(fā)一樣，基于深層地熱埋深越深資源量越大、開發(fā)難度越大的特點，應(yīng)該采用梯級開發(fā)模式。

中國在中深層地熱能利用技術(shù)方面取得了不少突破。中國煤炭地質(zhì)總局水文地質(zhì)局中深層地熱 “取熱不取水” 技術(shù)成果顯著，實現(xiàn)了工程突破，首次成功施工了我國第一眼大口徑長距離換熱 U 型對接井；實現(xiàn)了地熱取熱方式的根本性轉(zhuǎn)變，利用外部水流介質(zhì)在全封閉金屬套管中循環(huán)獲取巖層地熱能；實現(xiàn)了工程應(yīng)用的突破，在河北工程大學新校區(qū)建設(shè)了能源站進行供暖。此外，河北省煤田地質(zhì)局與中科院廣州能源研究所合作，在唐山海港經(jīng)濟開發(fā)區(qū)馬頭營干熱巖地熱深井內(nèi)，開展 “超長重力熱管取熱試驗” 取得關(guān)鍵技術(shù)重大突破，實現(xiàn)了中深層地熱資源的 “無泵式” 開采。

我國中深層地熱能利用取得了一定成果，但也面臨一些挑戰(zhàn)。目前我國地熱直接利用規(guī)模長期穩(wěn)居世界第一，已建成地熱供暖和制冷面積 13.3 億平方米，折合裝機 92.4 吉瓦，年可替代標準煤 2441 萬噸，可減排二氧化碳超過 6000 萬噸，在北京城市副中心、雄安新區(qū)、黃河中下游城市群已形成規(guī)模利用的良好局面。我國首口超 5000 米深層地熱科學探井 —— 福深熱 1 井成功鉆探至 5200 米，刷新了我國地熱科學探井的最深紀錄，并在多個地層獲得地熱資源，標志著華南地區(qū)深層地熱勘探取得新突破。但我國深層地熱相關(guān)基礎(chǔ)研究較為薄弱，深層地熱開發(fā)利用技術(shù)水平有待全面提升。

國內(nèi)外地熱能梯級利用存在一定差異。國外在地熱能梯級利用技術(shù)方面較為成熟，應(yīng)用范圍廣泛，多個國家處于世界前列，通過立法和激勵政策積極推進產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在超高溫地熱勘查、深層地熱探測等方面取得諸多成果。而我國在中深層地熱能利用技術(shù)上也有不少突破，如 “取熱不取水” 技術(shù)和 “無泵式” 開采技術(shù)等，但仍面臨一些挑戰(zhàn)，如深層地熱相關(guān)基礎(chǔ)研究薄弱、技術(shù)水平有待提升等。我國也在結(jié)合各地資源分布和市場需求，探索不同地區(qū)的地熱能梯級利用模式。總體而言，國內(nèi)外在技術(shù)成熟度和應(yīng)用范圍上存在差異，但都在積極推動地熱能的開發(fā)利用，以實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展。