地热能梯级利用在国内外存在一定差异。
在全球范围内，地热能梯级利用受到广泛关注。例如，“发电 + 供暖 + 工业应用 + 现代农业” 的梯级利用方式可以最大限度地提高能效，大大降低碳排放总量。全球地热储量十分巨大，已知的地热资源比较集中地分布在三个主要地带：一是环太平洋沿岸的地热带；二是从大西洋中脊向东横跨地中海、中东到我国滇、藏地热带；三是非洲大裂谷和红海大裂谷的地热带。这些地带多火山、地震，为高温地热资源比较集中的地区。
在中国，地热能梯级利用也在不断发展。河北、河南及山东等北方省份开发供热（换热器 + 热泵）梯级化利用模式；长江经济带省市开展土壤源供热制冷模式；西藏地区开发地热发电示范项目。此外，中深层地热能梯级利用也在推进，采用台式换热器 + 热泵机组供暖系统，提高地热水利用率。常见的中深层地热能利用技术包括 “保水取热” 换热技术、水热型地热技术、废弃油田改造地热井换热技术等。我国中深层地热热储类型多且分布广、资源储量丰富，但利用尚处于起步阶段，主要体现于地热流体热量利用率低，地热井回灌技术不成熟和地热尾水尚不能做出较好的处理等。目前，中深层地热资源的利用模式仍比较单一，未形成梯级开发综合利用模式，利用率低，大多为直接利用，主要用于供暖，其次是洗浴和养殖、种植。
总体而言，国外地热能梯级利用可能在技术成熟度和应用范围上相对较为广泛，而中国地热能梯级利用在不同地区根据资源分布特点和市场需求，有针对性地开展多元化、梯级化利用模式探索，虽然取得了一定进展，但仍有较大的发展空间。
国外在地热能梯级利用技术方面较为成熟。许多国家为了提高地热利用率，采用梯级开发和综合利用的办法，如热电联产联供，热电冷三联产，先供暖后养殖等。有效开发利用地热资源的国家已达 80 多个，美国、冰岛、法国、德国、新西兰、日本等国家在地热资源开发利用方面处于世界前列。美国正在实施的地热能前沿瞭望台研究计划，冰岛正在实施的深部超临界地热探测计划，均取得诸多研究成果。各国通过立法和出台激励政策积极推进地热资源产业发展，相关勘探开发利用技术不断进步，超高温的地热勘查、深层地热探测、干热岩资源开发等正成为地热资源开发的热点和制高点。国外对地热能的非电力利用，也就是直接利用，十分重视。因为进行地热发电，热效率低，温度要求高，而地热能的直接利用，不但能量的损耗要小得多，还能实现不同温度范围的多种利用方式，如 200～400℃直接发电及综合利用；150～200℃双循环发电，制冷，工业干燥，工业热加工等。
国外地热能梯级利用应用范围广泛。例如波兰，目前有六个地热区域供热厂在运营，总装机容量为 76 兆瓦，生产热力 227 吉瓦。地热能在波兰最具吸引力的直接应用是空间供暖、温泉浴疗、休闲娱乐、水产养殖和其他小规模应用。地下热水的温度从 20 到 100 摄氏度，生产井流量在 150 升 / 秒以上，井深 1000 至 3000 米。大部分深层地热装置是基于对井系统。在欧洲，地热发电、直接利用和地源热泵三种地热利用方式都得到较好的应用和发展，且已具备相关的成熟技术。2018 年欧洲地热装机量超过 3GW，全年有 127 座地热发电厂正在运行或调试中，地热供暖 / 制冷方面，2018 年欧洲正在运行了地热供暖 / 制冷厂超 300 个。
我国结合地热能资源分布和市场需求，进行不同地区地热能梯级利用模式探索。河北、河南及山东等北方省份开发供热（换热器 + 热泵）梯级化利用模式；长江经济带省市（江浙沪、湖北、湖南、安徽、江西等）开展土壤源供热制冷模式；西藏地区开发地热发电示范项目。我国地热能应用存在多元化程度不够和梯级化程度不够的问题，针对这些问题再根据中国各地地热能资源分布特点，结合地热能产业政策，在充分考虑当地市场需求的基础上，开展地热能多元化、梯级化利用方式分析。例如深层地热宜采用梯级开发模式，像水电开发一样，基于深层地热埋深越深资源量越大、开发难度越大的特点，应该采用梯级开发模式。
中国在中深层地热能利用技术方面取得了不少突破。中国煤炭地质总局水文地质局中深层地热 “取热不取水” 技术成果显著，实现了工程突破，首次成功施工了我国第一眼大口径长距离换热 U 型对接井；实现了地热取热方式的根本性转变，利用外部水流介质在全封闭金属套管中循环获取岩层地热能；实现了工程应用的突破，在河北工程大学新校区建设了能源站进行供暖。此外，河北省煤田地质局与中科院广州能源研究所合作，在唐山海港经济开发区马头营干热岩地热深井内，开展 “超长重力热管取热试验” 取得关键技术重大突破，实现了中深层地热资源的 “无泵式” 开采。
我国中深层地热能利用取得了一定成果，但也面临一些挑战。目前我国地热直接利用规模长期稳居世界第一，已建成地热供暖和制冷面积 13.3 亿平方米，折合装机 92.4 吉瓦，年可替代标准煤 2441 万吨，可减排二氧化碳超过 6000 万吨，在北京城市副中心、雄安新区、黄河中下游城市群已形成规模利用的良好局面。我国首口超 5000 米深层地热科学探井 —— 福深热 1 井成功钻探至 5200 米，刷新了我国地热科学探井的最深纪录，并在多个地层获得地热资源，标志着华南地区深层地热勘探取得新突破。但我国深层地热相关基础研究较为薄弱，深层地热开发利用技术水平有待全面提升。
国内外地热能梯级利用存在一定差异。国外在地热能梯级利用技术方面较为成熟，应用范围广泛，多个国家处于世界前列，通过立法和激励政策积极推进产业发展，在超高温地热勘查、深层地热探测等方面取得诸多成果。而我国在中深层地热能利用技术上也有不少突破，如 “取热不取水” 技术和 “无泵式” 开采技术等，但仍面临一些挑战，如深层地热相关基础研究薄弱、技术水平有待提升等。我国也在结合各地资源分布和市场需求，探索不同地区的地热能梯级利用模式。总体而言，国内外在技术成熟度和应用范围上存在差异，但都在积极推动地热能的开发利用，以实现能源结构转型和可持续发展。
