地熱能梯級利用在國內外存在一定差異。
在全球范圍內，地熱能梯級利用受到廣泛關注。例如，“發電 + 供暖 + 工業應用 + 現代農業” 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。
在中國，地熱能梯級利用也在不斷發展。河北、河南及山東等北方省份開發供熱（換熱器 + 熱泵）梯級化利用模式；長江經濟帶省市開展土壤源供熱制冷模式；西藏地區開發地熱發電示范項目。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，提高地熱水利用率。常見的中深層地熱能利用技術包括 “保水取熱” 換熱技術、水熱型地熱技術、廢棄油田改造地熱井換熱技術等。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，主要體現于地熱流體熱量利用率低，地熱井回灌技術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，其次是洗浴和養殖、種植。
總體而言，國外地熱能梯級利用可能在技術成熟度和應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根據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，但仍有較大的發展空間。
國外在地熱能梯級利用技術方面較為成熟。許多國家為了提高地熱利用率，采用梯級開發和綜合利用的辦法，如熱電聯產聯供，熱電冷三聯產，先供暖后養殖等。有效開發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業發展，相關勘探開發利用技術不斷進步，超高溫的地熱勘查、深層地熱探測、干熱巖資源開發等正成為地熱資源開發的熱點和制高點。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，還能實現不同溫度范圍的多種利用方式，如 200～400℃直接發電及綜合利用；150～200℃雙循環發電，制冷，工業干燥，工業熱加工等。
國外地熱能梯級利用應用范圍廣泛。例如波蘭，目前有六個地熱區域供熱廠在運營，總裝機容量為 76 兆瓦，生產熱力 227 吉瓦。地熱能在波蘭最具吸引力的直接應用是空間供暖、溫泉浴療、休閑娛樂、水產養殖和其他小規模應用。地下熱水的溫度從 20 到 100 攝氏度，生產井流量在 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。在歐洲，地熱發電、直接利用和地源熱泵三種地熱利用方式都得到較好的應用和發展，且已具備相關的成熟技術。2018 年歐洲地熱裝機量超過 3GW，全年有 127 座地熱發電廠正在運行或調試中，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。
我國結合地熱能資源分布和市場需求，進行不同地區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供熱（換熱器 + 熱泵）梯級化利用模式；長江經濟帶省市（江浙滬、湖北、湖南、安徽、江西等）開展土壤源供熱制冷模式；西藏地區開發地熱發電示范項目。我國地熱能應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中國各地地熱能資源分布特點，結合地熱能產業政策，在充分考慮當地市場需求的基礎上，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模式，像水電開發一樣，基于深層地熱埋深越深資源量越大、開發難度越大的特點，應該采用梯級開發模式。
中國在中深層地熱能利用技術方面取得了不少突破。中國煤炭地質總局水文地質局中深層地熱 “取熱不取水” 技術成果顯著，實現了工程突破，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；實現了地熱取熱方式的根本性轉變，利用外部水流介質在全封閉金屬套管中循環獲取巖層地熱能；實現了工程應用的突破，在河北工程大學新校區建設了能源站進行供暖。此外，河北省煤田地質局與中科院廣州能源研究所合作，在唐山海港經濟開發區馬頭營干熱巖地熱深井內，開展 “超長重力熱管取熱試驗” 取得關鍵技術重大突破，實現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。目前我國地熱直接利用規模長期穩居世界第一，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、黃河中下游城市群已形成規模利用的良好局面。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，標志著華南地區深層地熱勘探取得新突破。但我國深層地熱相關基礎研究較為薄弱，深層地熱開發利用技術水平有待全面提升。
國內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方面較為成熟，應用范圍廣泛，多個國家處于世界前列，通過立法和激勵政策積極推進產業發展，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上也有不少突破，如 “取熱不取水” 技術和 “無泵式” 開采技術等，但仍面臨一些挑戰，如深層地熱相關基礎研究薄弱、技術水平有待提升等。我國也在結合各地資源分布和市場需求，探索不同地區的地熱能梯級利用模式。總體而言，國內外在技術成熟度和應用范圍上存在差異，但都在積極推動地熱能的開發利用，以實現能源結構轉型和可持續發展。
