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术语表 · 地热

地温梯度

地壳温度随深度增加的速率,远离板块边界的地区平均约为每公里 25–30 °C。

热量从地球内部向外流动,来源是原始残余热以及地壳中铀、钍、钾的放射性衰变,全球平均热流约为 87 mW/m²(Davies and Davies 2010)。上地壳的温度分布遵循傅里叶定律:

dT/dz = q / k

式中 q 为热流密度 (W/m²),k 为岩石热导率 (W/m·K)。按大陆典型值 q ≈ 65 mW/m²、k ≈ 2.5 W/m·K 计算,梯度约为 26°C/km。

典型范围:

  • 稳定的大陆地盾:10–20°C/km
  • 大陆地壳平均:25–30°C/km
  • 有保温盖层的沉积盆地(巴黎盆地、潘诺尼亚盆地、上莱茵地堑):35–60°C/km
  • 火山区和裂谷带(冰岛、肯尼亚裂谷、新西兰、印度尼西亚):100°C/km 以上,1–3 km 深处就有 250–350°C 的热储

梯度决定了要达到某个温度需要钻多深,而钻井成本随深度急剧上升。按平均 30°C/km 计,要达到发电所需的 150°C 约需钻 5 km;在火山地热田,可能不到 1 km。所以常规水热型地热发电集中在板块边界,低梯度地区则依靠中等深度的集中供热、近地表的地源热泵,或者增强型地热系统。

相关术语

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  • 增强型地热系统(EGS)

    通过水力压裂或剪切刺激高温低渗岩体人工造出的地热储层,让水在井间循环以提取热量。

  • 双工质循环电站

    地热电站的一种:热卤水加热另一种低沸点工质,由工质驱动汽轮机,使约 100–180 °C 的地热资源也能发电。

  • 地源热泵

    通过地埋管或钻孔与大地换热的热泵,利用稳定的地温获得较高的季节效率。

  • 集中供热

    通过保温管网把热水或蒸汽从集中热源输送到许多建筑,用于供暖和热水的系统。

  • 容量系数

    电厂在一段时间内的实际发电量,与按额定容量满发同样时间的发电量之比。