地大熱能：簡(jiǎn)述地熱發(fā)電利用形式

  地熱能是可持續利用的地球內部的一種低品位清潔能源，地熱能相對于風(fēng)能、太陽(yáng)能等低品位能源具有連續性和穩定性等方面的優(yōu)勢。地熱能按照地熱水溫度的高低可以分為三種：大于150 ℃為高溫熱源，介于90～150 ℃為中溫熱源，低于90 ℃為低溫熱源。我國目前對地熱資源利用以直接利用為主，如地熱供暖、溫室、家庭用熱水、水產(chǎn)養殖等；但隨科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，地熱能地利用逐步趨向發(fā)電模式的間接利用方向發(fā)展，特別是對于中高溫熱源。近幾年，美國、印尼、冰島、新西蘭等國家成為地熱發(fā)電裝機容量發(fā)展速度最快的國家。預計到2050年，全球地熱發(fā)電利用的裝機容量將達到70GW。

 

  按照目前現存地熱電站發(fā)電利用方式，地熱發(fā)電模式主要分為四種類(lèi)型：干蒸汽地熱發(fā)電模式、閃蒸地熱發(fā)電模式、雙循環(huán)（有機朗肯循環(huán)）地熱發(fā)電模式和干熱巖發(fā)電模式四種。

 

  地熱干蒸汽發(fā)電模式是利用地熱蒸汽直接推動(dòng)汽輪機運轉產(chǎn)生軸功，進(jìn)而產(chǎn)生電能。系統優(yōu)點(diǎn)是運行安全可靠，但這種發(fā)電模式適合于高溫高壓的地熱能。

 

  雙循環(huán)發(fā)電系統也稱(chēng)有機朗肯循環(huán)系統。系統的核心是以低沸點(diǎn)有機物為循環(huán)工質(zhì)，有機工質(zhì)單獨在封閉系統中循環(huán)流動(dòng)。

 

  有機工質(zhì)在換熱器中從地熱流體中獲得熱量后變?yōu)檎羝?，蒸汽進(jìn)入汽輪機輸出軸功帶動(dòng)發(fā)電機轉動(dòng)發(fā)電，從汽輪機排出的乏汽在冷凝器中冷卻為液體，然后由泵加壓進(jìn)入熱交換器，完成一個(gè)封閉的循環(huán)；地熱流體在經(jīng)過(guò)換熱器后被注入回灌井注入地下。有機工質(zhì)主要為碳氫化合物及其含氟、氯物質(zhì)。當地熱流體的溫度較低時(shí)，采用“降壓擴容法”系統效率較低，而且技術(shù)上有一定困難，而利用有機朗肯循環(huán)發(fā)電系統則較為合適。雙循環(huán)電系統可利用低品位，腐蝕性大的地熱流體作為熱源，適合于中，低溫地熱發(fā)電。

 

  地熱水（汽）擴容發(fā)電模式為高溫地熱流體首先經(jīng)過(guò)汽、水分離器進(jìn)行分離，原理是當地熱水壓力驟然降低，部分熱水閃蒸成飽和蒸汽，這部分蒸汽從分離器中單獨引出后推動(dòng)汽輪機發(fā)電。根據地熱水（汽）的具體狀態(tài)，發(fā)電系統分為一級擴容、二級擴容及多級擴容模式等。三級以上擴容發(fā)電模式結構相對復雜，目前尚未采用。一級擴容模式的優(yōu)點(diǎn)是系統結構簡(jiǎn)單，運行可靠，操作方便；缺點(diǎn)是排水溫度高，造成循環(huán)熱效率一般低于10%。二級擴容系統的設備和系統相對復雜，系統熱效率相對較高；在相同冷熱源的條件下，系統熱效率比一級擴容循環(huán)高20%～30%。

 

  干熱巖發(fā)電模 式 是 利用地下深層干熱巖體加熱流體發(fā)電的設想，發(fā)電原理為打兩口深斜井，從其中一口井中將冷水注入到干熱 巖 體中加 熱直蒸汽狀 態(tài)，從另一口井中抽取出，現存系統發(fā)電功率可達2300Kw。對干熱巖發(fā)電模式研究的還有英國、法國、德國、日本和俄羅斯，但迄今為止無(wú)大規模應用。

 

  我國在20世紀70-80年代，在適宜的地區，開(kāi)展了地熱發(fā)電系統試驗研究，并先后在廣東豐順、江西溫場(chǎng)、山東招遠、北京懷來(lái)、遼寧熊岳、湖南灰湯、廣西象州等地建立擴容或有機朗肯循環(huán)發(fā)電站。但由于經(jīng)濟及安全等問(wèn)題，地熱發(fā)電電站幾乎處于全部停運。在2010年世界地熱大會(huì )報告中提到，近30年內中國地熱發(fā)電幾乎沒(méi)有實(shí)質(zhì)進(jìn)展，目前只有羊八井地熱電廠(chǎng)仍在運行。

 

  但是隨著(zhù)能源短缺問(wèn)題日益嚴重和經(jīng)濟發(fā)展需要，關(guān)注地熱發(fā)電方面發(fā)電技術(shù)的研發(fā)和應用的科研隊伍不斷壯大，如我國西安交通大學(xué)、浙江大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)及北京工業(yè)大學(xué)等院校的科研工作者都積極投入到其中，地熱發(fā)電電站不斷出現；如2008年一臺1000Kw雙螺桿膨脹動(dòng)力地熱發(fā)電機組示范工程在羊八井安裝，年發(fā)電量達到600-700萬(wàn)度，可節約3500 t標煤。