中低溫地熱雙循環(huán)發(fā)電技術(shù)的研究進(jìn)展

  國內研究進(jìn)展

 

  我國開(kāi)展地熱雙循環(huán)發(fā)電研究在時(shí)間上大致分為三個(gè)階段。 第一階段為70年代初至80年代中期。此階段中，在全國各地陸續建成地熱雙循環(huán)發(fā)電實(shí)驗性機組多臺，對地熱雙循環(huán)發(fā)電做出了初步嘗試，但由于地熱資源（水溫偏低）的限制或是技術(shù)上的不完善，這些電站陸續停產(chǎn)或是拆除。  第二階段為80年代中期至90年代中期。此階段，沒(méi)有進(jìn)行自主技術(shù)的地熱雙循環(huán)實(shí)驗性電站的建立。1993年西藏地區所建成的雙循環(huán)地熱電站（聯(lián)合國開(kāi)發(fā)計劃署援助項目），使用機組為以色列ORMAT公司產(chǎn)品，裝機容量為1MW， 井口溫度為110°C 。此外，臺灣土場(chǎng)地區在1983年建成雙循環(huán)地熱電站一座，井口溫度為173°C，裝機容量0.3MW。

 

  1983年，卡林納循環(huán)首次公開(kāi)，地熱雙循環(huán)發(fā)電技術(shù)有了突破。全國有地熱研究基礎的高校和研究機構，陸續對卡林納循環(huán)進(jìn)行了初步研究，對其在1991年建造的實(shí)驗電站運行參數進(jìn)行了分析。呂燦仁等對卡林納循環(huán)進(jìn)行了熱力學(xué)分析，通過(guò)“P”準則分析了卡林納循環(huán)相較朗肯循環(huán)效率較高的原因，強調其工質(zhì)與熱源匹配性上的優(yōu)勢；薄涵亮等提出了卡林納循環(huán)所應用到的氨水混合物熱力性質(zhì)的高精度計算方法，在此基礎上通過(guò)分析和計算得出結論：特定工況下，卡林納循環(huán)存在最佳透平背壓和最佳氨水混合物配比。

 

  第三階段為90年代中期至今。自93年至03年10年間，我國沒(méi)有新建地熱電站，地熱研究普遍集中于高溫地熱資源，中低溫地熱發(fā)電技術(shù)研究處于摸索階段。楊嘉祥等人進(jìn)行了可適用于地熱源的低溫余熱發(fā)電小型設備實(shí)物化，劉齊壽、鄭丹星和金紅光等研究人員陸續提出一些以氨水混合物為工質(zhì)、基于卡林納循環(huán)的復合循環(huán)，并對這些循環(huán)進(jìn)行了模擬計算和分析，結果顯示此類(lèi)循環(huán)普遍擁有較好的應用前景。

 

  國外研究進(jìn)展

 

  1967年，前蘇聯(lián)在帕拉唐卡（Paratunka）建立了世界上第一座地熱雙循環(huán)電站，裝機容量500kW，使用有機工質(zhì)。目前該電站還在擴容，隨著(zhù)四號機的完善，總裝機容量將達到18MW[14]。美國自70年代開(kāi)始，在雙循環(huán)發(fā)電技術(shù)實(shí)用領(lǐng)域一直領(lǐng)先，陸續在加州和愛(ài)德華州等地建成多個(gè)地熱雙循環(huán)發(fā)電站，裝機容量從10kW至1500kW，再至10MW，至80年代仍不斷擴大。近幾年，美國除夏威夷地區新建雙循環(huán)地熱發(fā)電機組外，并無(wú)相關(guān)報道。  90年代以前，雙循環(huán)發(fā)電技術(shù)主要應用有機朗肯循環(huán)（ORC）。代表性企業(yè)為始建于1965年的奧馬特（ORMAT）公司，其機組主要對應低溫熱源（工業(yè)余熱等），可以利用90°C左右載熱體進(jìn)行發(fā)電。自80年代中期，卡林納循環(huán)也被引入地熱雙工質(zhì)發(fā)電系統之中。1991年，該循環(huán)發(fā)明人Dr.AlexKalina的Exergy公司在美國能源部（D.O.E）的支持下，在加州CanogaPark建造了3MW的試驗電站，并進(jìn)行了現場(chǎng)運行測試。其后，意大利Ansaldo能源公司獲得授權，將卡林納循環(huán)技術(shù)商業(yè)化應用于地熱電站。目前，唯一所知的應用卡林納循環(huán)技術(shù)的商業(yè)地熱發(fā)電站為冰島Húsavík電站。

 

  截至2005年，全球雙循環(huán)地熱發(fā)電總裝機容量已達685MW，占全球地熱發(fā)電總裝機容量的8%，共有機組192臺，占全球機組總數（469臺）的41%，有越來(lái)越多的國家加入地熱雙循環(huán)發(fā)電研究的隊伍中來(lái)。