西藏地熱資源及地熱發(fā)電的現狀與發(fā)展

  1 西藏電力工業(yè)概況

 

  西藏自治區幅員遼闊、山川縱橫、可再生能源資源十分豐富，水能資源可開(kāi)發(fā)容量居全國第3位，地熱能、太陽(yáng)能資源為全國首位。

 

  西藏的發(fā)電史可上溯到1929年，當時(shí)的西藏地方政府在拉薩市北郊奪底建了一座92 kW的奪底水電站，主要為鑄幣廠(chǎng)和達賴(lài)住所及少數貴族供電，幾年后被山洪沖毀。西藏電力工業(yè)的發(fā)展始于西藏和平解放后。1956年在周恩來(lái)總理親切關(guān)懷下，在奪底易地重建了奪底電站，裝機容量3×220 kW。1958年列為國家“二五”計劃重點(diǎn)電力建設項目，興建了納金水電站，裝機容量6×1 250 kW，標志著(zhù)西藏現代電力工業(yè)起步?！凹{金日夜發(fā)電忙，拉薩城里放光芒”的歌曲在全國廣為歌唱。

 

  西藏電力工業(yè)的發(fā)展傾注了中央3代領(lǐng)導集體的心血和全國各族人民的無(wú)私援助。在中央相繼召開(kāi)的3次西藏工作座談會(huì )均明確指出發(fā)展電力工業(yè)對于西藏社會(huì )穩定、經(jīng)濟發(fā)展的重要性，提出：“要充分利用水力、地熱資源，發(fā)展動(dòng)力和燃料工業(yè)”?！耙浞终J識開(kāi)發(fā)能源對建設團結、富裕、文明的新西藏具有特殊重要性?！薄皼](méi)有現代化的能源建設就沒(méi)有西藏的現代化”。并對西藏電力發(fā)展方針作了明確指示“大力加強并適當超前發(fā)展能源、交通、郵電通訊等基礎設施建設。能源建設以水電為主，根本改變電力供應嚴重不足的狀況，消滅無(wú)電縣”。十一屆三中全會(huì )以來(lái)，在中央的關(guān)懷和全國人民的支持下，西藏電力工業(yè)得到快速發(fā)展。到目前為止，西藏全區電力裝機容量311 MW，年發(fā)電量6.58億kW.h。形成了覆蓋西藏中部地區3地市(拉薩市、山南地區、日喀則地區)的藏中電網(wǎng)雛型和4個(gè)地區獨立電網(wǎng)和一批以縣電站為主的獨立縣電網(wǎng)，全區大部分縣以上城鎮基本解決了供電問(wèn)題。電力的發(fā)展為西藏社會(huì )穩定、進(jìn)步和經(jīng)濟發(fā)展做出了積極的貢獻。

 

  2 西藏地熱資源和開(kāi)發(fā)利用

 

  2.1 西藏地熱資源及開(kāi)發(fā)

 

  西藏地熱資源豐富，全區共有水熱爆炸、間歇噴泉、熱泉、冒汽地面和泉體等水熱活動(dòng)顯示600處，根據對350處顯示點(diǎn)統計結果，熱泉水總流量為2×104L/s，地熱能總量276.28×104 kJ/s，折合標準煤為300萬(wàn)t/a，發(fā)電潛力800 MW。目前探明儲量的地熱田有4個(gè)：阿里地區朗久地熱田，發(fā)電能力3 000 kW，已裝機2×1 000 kW(1臺機發(fā)電)；那曲地區那曲地熱田，發(fā)電能力5 000 kW，已裝機1 000 kW；拉薩市羊易鄉地熱田，發(fā)電能力約30 MW，尚未開(kāi)發(fā)利用。目前已探明儲量并開(kāi)發(fā)利用較好的是羊八井地熱田淺層熱儲，裝機(8×3 000+1×1 000) kW。    羊八井地熱田位于拉薩市西北當雄縣境內，距拉薩市區約90 km，海拔4 300 m，是我國正在開(kāi)發(fā)的最大濕蒸汽田。羊八井地熱田分為淺層熱儲和北部深層熱儲。淺層熱儲勘探工作始于1975年，已探明熱田面積14 km2，評價(jià)發(fā)電能力為32 MW。生產(chǎn)井井口溫度110～170 ℃，井口工作壓力0.294 2 MPa左右。

 

  由于淺層熱儲發(fā)電熱效率低，生產(chǎn)井和發(fā)電設備過(guò)流部件結垢、腐蝕嚴重，1987年后羊八井熱田開(kāi)發(fā)開(kāi)始向尋找北區深部熱儲轉移。當年施工了ZK352孔，井深950 m，井底溫度202 ℃，未獲得可利用熱流體。據物、化探的地質(zhì)資料也表明該區深部有可能賦存有高溫熱儲。1988～1991年間，羊八井北區深部勘探工作由于缺乏資金而中斷。但在此期間，國內外地熱專(zhuān)家對羊八井熱田北區深層熱儲的構造特征、地下水運移通道、是否有含水層、高溫地熱深井鉆探工藝和方法等重大技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了理論上的研究和探討。1992年西藏自治區人民政府在拉薩召開(kāi)了西藏高溫地熱開(kāi)發(fā)利用國際研討會(huì )。與會(huì )國內外地熱專(zhuān)家對羊八井北區深層熱儲存在的可能性勘探靶區、工藝等問(wèn)題進(jìn)行研討和交流，一致認為羊八井北區深層高溫熱儲有非常好的開(kāi)發(fā)前景。會(huì )后，勘探工作重新開(kāi)始，當年施ZK4 002孔，1993年完孔，井深2 006.8 m，測得井底溫度329 ℃，因施工工藝和技術(shù)手段等原因，仍未獲得熱流體。1995年，在總結ZK4 002孔經(jīng)驗教訓的基礎上，經(jīng)國內外專(zhuān)家咨詢(xún)論證，又施工ZK4 001孔，1996年10月完孔，井深1 459 m，汽水混合物總量302 t/h，井口工作溫度200 ℃，工作壓力1.470 9 MPa，用端壓法計算單井發(fā)電能力12 MW。至此，羊八井地熱田深部高溫熱儲第1次展現在人們面前，為羊八井地熱開(kāi)發(fā)利用掀開(kāi)了新的一頁(yè)。

 

  2.2 羊八井地熱電廠(chǎng)

 

  羊八井地熱電廠(chǎng)從1977年9月第1臺1 MW試驗機組試運行成功到1991年9號機并網(wǎng)發(fā)電，歷時(shí)14 a，總裝機容量8×3 000+1×1 000 kW(第1臺試驗機組已退役)，年發(fā)電量1.1億kW.h，累計發(fā)電量12億kW.h，為緩解拉薩市電力緊缺，促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展做出了重大貢獻。    羊八井1 MW試驗機組是在當時(shí)地熱資源未探明，依據少量井口參數，根據有關(guān)專(zhuān)家對熱田資料綜合分析而推薦的參數，對四川1臺閑置的國產(chǎn)25 MW汽輪發(fā)電機組進(jìn)行了改裝建設，其主要參數如下：

 

  汽輪機進(jìn)汽壓力      4.24絕對大氣壓

 

  進(jìn)氣溫度         145 ℃

 

  排汽壓力         0.1絕對大氣壓

 

  生產(chǎn)井汽水比       10%

 

  進(jìn)汽蒸汽干度       99%

 

  1號機建成后，由于機組設計進(jìn)汽參數比熱田實(shí)際參數高，出力達不到設計要求未能連續發(fā)電。后通過(guò)一系列試驗研究和改進(jìn)，到1978年10月才基本投入正常運行。但1號機的試驗為地熱發(fā)電積累了經(jīng)驗和數據，也為后來(lái)3 000 kW地熱機組設計提供了寶貴的資料。

 

  2～9號機單機容量均為3 000 kW機組(其中1臺為日本進(jìn)口機組)；3 000 kW機組設計和制造上吸取了1號機的經(jīng)驗和教訓，主要有以下特點(diǎn)：

 

  (1)采用2級擴容。

 

  (2)生產(chǎn)井的汽水混合物經(jīng)井口分離器分離后用汽、水2根母管分送到各機組擴容器，使熱效率由3.5%提

 

  高到6.0%。

 

  (3)根據熱田的實(shí)際參數，計算了最佳值，使汽輪機的參數和熱田參數相匹配。主要參數如下：

 

  汽輪機：

 

  額定功率      3 MW

 

  最大功率      3.56 MW

 

  額定轉速      3 000 r/min

 

  一次進(jìn)汽壓力    1.70絕對大氣壓

 

  二次進(jìn)汽壓力    0.50絕對大氣壓

 

  排汽壓力      0.09絕對大氣壓

 

  一次蒸汽汽耗量   22.7 t/h

 

  二次蒸汽汽耗量   22.8 t/h 擴容器：   一級工作壓力

 

  1.8絕對大氣壓  二級工作壓力    0.6絕對大氣壓

 

  凝汽器：

 

  工作壓力      0.08絕對大氣壓

 

  射水抽氣器：

 

  工作壓力      4.0絕對大氣壓

 

  工作水量      750 t/h

 

  抽氣量       185 kg/h

 

  發(fā)電機(QFD-3-2型)：

 

  額定功率      3 MW

 

  額定電壓      3 150 V

 

  額定轉速      3 000 r/min

 

  羊八井地熱田淺層熱儲開(kāi)發(fā)利用中的主要問(wèn)題是結垢、腐蝕和回灌。

 

  由于地熱水在擴容過(guò)程中析出大量的鈣離子，產(chǎn)生鈣垢。主要結垢部位在生產(chǎn)井、擴容器和汽輪機葉片。目前生產(chǎn)井主要采用重力錘機械通井，平均每口井1～2 d就要通井一次，此方法雖簡(jiǎn)易，但對井壁損傷較大?；瘜W(xué)洗井或用阻垢劑雖試驗效果較好，但長(cháng)期運行費用高，經(jīng)濟性差。擴容器和汽輪機葉片的結垢問(wèn)題目前只能采用縮短檢修周期，定期清垢的方法。

 

  腐蝕主要發(fā)生在射水抽氣、循環(huán)水和熱力系統。目前在射水抽氣、循環(huán)水系統中采用玻璃鋼材料、冷油器汽輪機汽封片采用不銹鋼、凝汽器淋水板用滲鋁，汽缸內壁和凝汽器內壁涂以特別的RTV防銹漆等措施，取得了一定效果，但汽輪機低壓部分、水泵、閥門(mén)等設備仍有不同程度的腐蝕。

 

  在發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生了大量地熱廢水，以前是直接放到河中，對下游和熱田周邊地區造成了污染。自1987年起，隨著(zhù)熱田開(kāi)發(fā)規模的擴大，開(kāi)始研究回灌問(wèn)題。回灌的目的有2個(gè)：

 

  一是解決地表水污染，二是防止熱田衰竭和地面沉降。1987年開(kāi)始了一期回灌試驗工程，1993年完成了二期回灌工程。目前正在對2期回灌工程進(jìn)行改造，到2000年，回灌量可望達到90%以上。

 

  羊八井地熱田的開(kāi)發(fā)利用為我國地熱開(kāi)發(fā)事業(yè)積累了寶貴經(jīng)驗，獲得高度評價(jià)，1986年羊八井地熱發(fā)電技術(shù)獲水電部科技術(shù)進(jìn)步一等獎。先后有十幾個(gè)國家的地熱界專(zhuān)家學(xué)者到羊八井地熱電廠(chǎng)參觀(guān)考察和技術(shù)交流。國家領(lǐng)導人已多次親臨羊八井視察。1990年7月25日，江澤民總書(shū)記視察羊八井電廠(chǎng)時(shí)欣然為電廠(chǎng)題詞：“開(kāi)發(fā)地熱資源，造福西藏人民”。這是對西藏地熱工作者的鼓勵和鞭策。

 

  西藏地熱開(kāi)發(fā)利用得到了聯(lián)合國開(kāi)發(fā)計劃署和意大利政府先后2次和西藏自治區人民政府進(jìn)行地熱開(kāi)發(fā)合作，并給予資金方面的大力援助?，F在地熱開(kāi)發(fā)已成為西藏對外合作和交流、展示西藏改革開(kāi)放成果的窗口。

 

  3 西藏地熱開(kāi)發(fā)利用前景

 

  西藏可大規模開(kāi)發(fā)利用的能源資源除水能外首推地熱能。過(guò)去已建的水電站大多為小型徑流式水電站無(wú)調節能力，加上西藏年降水量的80%左右集中在夏季(7、8、9月)，河流枯豐差大且枯水期時(shí)間長(cháng)，以至電網(wǎng)內枯水期嚴重缺電。目前規劃設計的新建水電站注意了調節能力，解決枯年電力短缺問(wèn)題，但開(kāi)發(fā)地熱發(fā)電仍有顯著(zhù)地位。已完成勘探工作的羊易鄉高溫地熱和正在進(jìn)一步勘探的羊八井北區高溫地熱田靠近拉薩電網(wǎng)負荷中心，開(kāi)發(fā)后可改善電網(wǎng)電源結構，調節枯豐。此外地熱電站還具有工期短、相對造價(jià)低的優(yōu)勢，這就為地熱發(fā)電利用提供了良好的發(fā)展前景。目前羊易鄉地熱電站已完成可行性研究，規劃裝機容量(2×12)MW。羊八井北區高溫熱田已完成初步勘探，估測近期可開(kāi)發(fā)容量為(2×12)MW，遠期開(kāi)發(fā)容量可達50～60 MW。

 

  地熱能除直接用于發(fā)電外，發(fā)電后的熱排水還可用于供暖、種植、養殖、旅游等綜合利用。距藏北那曲鎮(那曲地區行署所在地)2 km的那曲地熱田除已安裝4臺1 MW雙循環(huán)發(fā)電機組外，正在作那曲地區供暖前期工作。該項目實(shí)施后可改善那曲鎮群眾生產(chǎn)生活條件，結束長(cháng)期以來(lái)取暖靠牛糞的歷史，改善當地生態(tài)環(huán)境，其經(jīng)濟效益、社會(huì )效益、環(huán)境效益均遠大于單純發(fā)電效益。羊八井地熱田已建有8萬(wàn)m2的地熱溫室，除供當地軍民食用外，還供給拉薩。近來(lái)又建成地熱游泳池，成為拉薩地區旅游觀(guān)光和休閑的好去處，每年吸引了大量的中外游客。

 

  國家為加快開(kāi)發(fā)可再生資源，已制定了一系列鼓勵政策，在國家政策引導和支持下，西藏地熱開(kāi)發(fā)利用在不久的將來(lái)展現嶄新的姿顏，為西藏社會(huì )經(jīng)濟可持續發(fā)展做出新的貢獻。