我國小型地熱發(fā)電現狀

  通過(guò)多年實(shí)踐，已經(jīng)總結出一條經(jīng)驗：中低溫地熱發(fā)電是不經(jīng)濟的，特別是100℃以下地熱水發(fā)電。日本在20世紀80年代曾建造過(guò)兩座1000kW的小型地熱試驗電站，用150℃的地熱流體發(fā)電。試驗結束后就停運拆除了，因為經(jīng)濟性不好。我國在20世紀七八十年代，曾掀起一陣地熱水發(fā)電的熱潮，各地相互效仿，紛紛利用八九十度的地熱水建造地熱試驗電站。據統計，包括臺灣省在內的全國小型地熱電站共有12座。但是這些小型地熱電站由于各種原因，有的運行一段時(shí)間后停運了，有的僅試運轉若干小時(shí)就放棄了。目前，除利用高溫地熱資源發(fā)電的我國最大的西藏羊八井地熱電站外，其他多數利用100℃以下地熱水發(fā)電的小型地熱試驗電站，只有廣東豐順、湖南灰湯兩座還在運行，原因不外乎是技術(shù)上的和經(jīng)濟上的問(wèn)題，而后者是主要的。這里略述小型地熱發(fā)電，一方面是因為它涉及中低溫地熱資源，究竟它能否用于發(fā)電；另一方面也想闡明我國新能源發(fā)展方針中的“因地制宜”原則。它說(shuō)明，論證某一地熱資源能否用來(lái)發(fā)電，不能簡(jiǎn)單地只按某一溫度界限來(lái)判定，還必須加入因地制宜這一因素。

 

  廣東豐順鄧屋地熱電站是我國最早(1970年)建成的小型地熱發(fā)電機組，利用一級閃蒸系統發(fā)電，熱水溫度91℃，功率86kW。由于初次建造，運行后發(fā)現一些問(wèn)題，也取得了經(jīng)驗，于是又先后建造了一座300kW的一次閃蒸地熱發(fā)電機組和一座300kW的雙循環(huán)地熱發(fā)電機組。多年來(lái)，300kW的一次閃蒸發(fā)電機組一直在運行，為當地提供電力，是最成功的小型地熱發(fā)電站。該機組耗用91℃地熱水230-280t/h，三十多年來(lái)始終不減，說(shuō)明該熱儲有良好的補給條件。當地電網(wǎng)需要這部分電力，機組年運行8000h以上，還能提供50人的就業(yè)機會(huì )，發(fā)電后的排水供當地家庭使用。這些都體現了因地制宜的發(fā)展原則。

 

  湖南寧鄉灰湯地熱電站是另一座目前尚存仍間斷運行的小型地熱電站。電站不能連續運行和滿(mǎn)發(fā)的原因不在電站本身，而在當地對地熱資源缺乏統一管理，造成單位之間相互爭水，相互干擾，致使熱田水源急劇下降，導致機組出力降低，有時(shí)甚至被迫停機。該電站鉆有生產(chǎn)井兩眼，井內最高溫度102 ℃，單井開(kāi)采量3300m3/d。電站建設總投資按當年的價(jià)格為165.4萬(wàn)元(含65萬(wàn)元的資源勘探費)，單價(jià)為2200元/kW。根據電站長(cháng)期運行情況分析，認為這類(lèi)幾百千瓦級的單級閃蒸地熱發(fā)電機組，如能保證年利用小時(shí)數超過(guò)6000h，其經(jīng)濟性是完全可行的，而且還具備與小火電競爭的能力。

 

  江西宜春溫湯地熱試驗電站算得上是又一座因地制宜建造的地熱發(fā)電機組。它是這些小電站中功率最小的一座，只有50kW。地熱水溫也是最低的，只有67℃。盡管這座地熱發(fā)電試驗機組目前已經(jīng)拆除，另建了溫泉療養院，但是它的因地制宜思路和所取得的經(jīng)驗仍值得我們總結。溫湯距宜春市45km，是一個(gè)當時(shí)僅有500戶(hù)人家的山區小鎮，但卻是公社所在地。該鎮無(wú)電，當時(shí)也沒(méi)有興建小水電或拉電網(wǎng)的計劃。但是卻有一個(gè)67℃熱水泉眼，供全村居民及中小學(xué)學(xué)生洗臉洗浴用。江西省地質(zhì)局水文地質(zhì)大隊當時(shí)住在該村，作為江西省地熱開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)勘探區，打了不少地熱勘探井。1971年，正值全國掀起地熱發(fā)電的“熱潮”，水文隊就邀天津大學(xué)教師在溫湯試建小型地熱電站為全村供電。由于水溫很低，發(fā)電功率很小，如果按一般條件是不可能建造的，因為熱水深井泵、冷卻水循環(huán)泵、工質(zhì)泵等大量廠(chǎng)用電遠遠超出發(fā)電功率，電站不但無(wú)電可向外輸送，反而還要有外電源來(lái)供給廠(chǎng)用電。但是因地制宜的思路打開(kāi)了成功建站的可能性。當時(shí)思考和分析有以下獨特的條件可以借助。

 

  ①電站站址在鎮內，處于山區的中下部，有可利用的地形條件。于是利用從高處下來(lái)的一條小河，在距電站約200m的地方，建了一個(gè)高1m多的攔河壩，并利用壩址與電站之間的4m落差，修了一根水泥管，將水從河里直接引至電站，這樣，利用地形取得的5m水頭足夠克服電站冷凝器的阻力40kW-50kW的冷水循環(huán)泵就可以取消。

 

  ②水文隊根據地熱地質(zhì)勘探的經(jīng)驗，已掌握從小河邊的一眼鉆孔灌入河水，就能借助地下深遠通道的U形管原理，使電站的生產(chǎn)井從不自流到自流，而且灌多少河水，就產(chǎn)出多少熱水，水頭可以從地面冒至電站廠(chǎng)房的屋頂(至少有5m)，從而可以省去地熱井的深井泵，又可減少幾十千瓦的廠(chǎng)用電。

 

  ③這樣，利用氯乙為工質(zhì)的溫湯雙循環(huán)地熱試驗電站唯一的廠(chǎng)用電只有一臺7kW的工質(zhì)泵。電站按毛功率57kW設計，減去7kW廠(chǎng)用電，就有50kW的凈功率向外供電。同時(shí)還創(chuàng )造了一套無(wú)外電源可以自己?jiǎn)?dòng)的辦法。這樣，只要將電站地熱水的閥門(mén)打開(kāi)，熱水進(jìn)入蒸發(fā)器加熱氯乙烷（12.5℃），氯乙烷蒸氣就可進(jìn)入汽輪機，帶動(dòng)發(fā)電機發(fā)出電力，前后不需要1 min的時(shí)間。在三個(gè)月的試運行期間，由于人手缺乏，只好白天停運體息，晚上運行供電。有時(shí)上海醫療隊來(lái)到公社醫院要給病人胸透，醫院的醫生就來(lái)電站打招呼，希望供 2h的電。電站就立即打開(kāi)熱水閥門(mén)，電一會(huì )兒就送過(guò)去了。后來(lái)，當地有了小水電和小電網(wǎng)供電，這套地熱發(fā)電設備也就完成了歷史使命。電站當時(shí)的運行參數是地熱水90t/h，冷卻水300t/h，熱水進(jìn)入溫度67℃，排出溫度57℃，利用了10℃溫差。凈功率為50kW。電站的57℃排水供給居民作為生活熱水。以后江西省地質(zhì)局在溫湯建造了大型溫泉療養院，地熱利用又進(jìn)入一個(gè)新的階段。

 

  上述幾個(gè)實(shí)例說(shuō)明，中低溫地熱水(特別是100℃以下地熱水)發(fā)電是不經(jīng)濟的。但是作為特殊情況，例如邊遠山區缺電，又有地熱資源，也可以因地制宜地來(lái)籌建小型地熱發(fā)電機組。但是決策一定要進(jìn)行充分的可行性論證。