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曾梅香:我国地热发电现状与展望-地热能-阿嘉新

Sien 绿色浅层地热能 2020年08月26日

地热能是一种储存在地球上的具有巨大潜力的可再生能源,它实际上包括两种介质;一是岩体的热源;另一个是水(矿)热资源。地热利用可分为地热发电和地热直接利用。经过几十年几代人的努力,目前常规地热能源是直接开发利用热液地热能源,我国已经处于世界先进水平,地热能源利用总量居世界前列。相对而言,近30年来地热发电发展缓慢,中低温地热发电停滞不前,高温地热发电装机容量很小,干热岩资源发电仍属空白。简要介绍了我国地热发电的历史和现状,并对其发展前景进行了分析。

一、地热发电技术

要使地热发电,我们必须首先将热能转化为动能,然后将动能转化为电能。用于发电的地热资源主要有三种,即热液资源、地压资源和干热岩资源。目前,只有热液资源被用于商业发电,其余仍处于试验阶段。用作地下热能的热载体可以是蒸汽或热水,因此地热发电可以分为两类:地热蒸汽发电和地下热水发电。地热蒸汽发电是最简单的,因为地热蒸汽既是热载体又是工作介质。地下热水发电必须与蒸汽和水分开,水应排出,使蒸汽进入汽轮机做功。该系统称为闪蒸系统(减压和膨胀系统);或者用地下热水加热一些低沸点工质,进入汽轮机做功。该系统称为双流体系统(低沸点双介质系统);还有一个全流系统,其中蒸汽-水混合物直接送到膨胀机做功,产生机械功驱动发电机发电。目前,实用的地热发电技术主要有闪速膨胀法、复式质量法和螺杆膨胀发电机组。

二、我国地热发电历史与现状

(一)中低温地热流体发电

20世纪70年代,中国先后在广东、江西、湖南、广西、山东、辽宁、河北等地建设了7座小型地热试验电站,利用100以下的地热流体发电:

1970年,广东省丰顺县登芜市92地下热流体闪蒸发电试验成功,时任地质部长李四光先生也发来贺电。第一代装机容量为86千瓦。1978年,使用双质量法的第二个试验装置的发电能力为200千瓦。1984年,第三个300千瓦机组投入生产。其中,1号和2号机组在试验完成后不久就关闭,3号机组(300千瓦,水温92,闪蒸)运行至2008年,因设备老化、腐蚀等问题而关闭。

1971年在江西省宜春县建成的温塘地热试验电站(两台装机容量100千瓦),是世界上因地制宜利用中低温地热水发电的典范。温汤热水温度只有67,因此设计为双循环地热发电试验装置,工作介质为氯乙烷。由于氯乙烷的沸点只有12.5,当67的热水流入蒸发器时,加热器中的低沸点工质氯乙烷立即蒸发,蒸汽压力立即上升。主阀一打开,蒸汽就驱动涡轮发电机组发电。辅助动力只需一台7kW的工质泵,可获得50kW的净功率。这是世界上地热水温最低的小型地热试验电站(美国阿拉斯加州切纳电站记录的世界中低温地热发电下限为74),整个电站的厂用电也最少,非常成功。这一成就还获得了1978年的国家科学会议奖。

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