地熱發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)：中低溫地熱雙循環(huán)發(fā)電技術(shù)

地大熱能地熱+多能互補新聞網(wǎng)訊：最早從事地熱發(fā)電的國家是意大利,于1904年在拉德瑞羅(Larderello)地熱田首次利用干蒸汽發(fā)電試驗成功,并于1913年建成第一臺工業(yè)用的250千瓦地熱發(fā)電機組,成為地熱發(fā)電商業(yè)化的開(kāi)端。隨著(zhù)能源需求的擴大和能源危機的影響,中低溫地熱發(fā)電技術(shù)已引起各國普遍關(guān)注,目前已在美國、冰島、日本、意大利、德國等近20個(gè)國家得到推廣應用。

適用于中低溫地熱發(fā)電的兩大技術(shù)——單級閃蒸發(fā)電和雙工質(zhì)發(fā)電已占據全球市場(chǎng)的50%,其中雙工質(zhì)發(fā)電技術(shù)具有廣闊的應用前景。截至2009年底,全球地熱雙工質(zhì)發(fā)電裝機容量已達1178兆瓦,占全球地熱發(fā)電總裝機容量的11%,共有發(fā)電機組526臺,占全球機組總數的44%。

目前以色列奧瑪特、日本三菱重工、美國聯(lián)合技術(shù)、德國西門(mén)子等公司均已自主研發(fā)了地熱發(fā)電核心動(dòng)力部件和中低溫地熱發(fā)電成套設備,并幾乎占據了全球中低溫地熱發(fā)電市場(chǎng),未來(lái)幾年更多的國家將加入地熱雙工質(zhì)循環(huán)發(fā)電研究的隊伍。

2010年世界地熱大會(huì )統計,全球已有24個(gè)國家建有地熱電站,總裝機容量為10715兆瓦。2005—2010年全球約每年增加裝機容量350兆瓦。按照現有工程量計算,到2015年底,全球地熱發(fā)電國家有望新增10個(gè),全球地熱裝機總容量可達到18500兆瓦。

中低溫地熱發(fā)電主要是應用雙工質(zhì)循環(huán)法，即利用地下熱水加熱某種低沸點(diǎn)的有機工質(zhì)，這種工質(zhì)的沸點(diǎn)溫度僅30余度，因此，靠中低溫地下熱水加熱后，就能產(chǎn)生 3～5 bar 的壓力，就可以推動(dòng)汽輪機發(fā)電。從汽輪機流出的發(fā)電后的有機工質(zhì)氣體，可以由壓縮機再將其轉化為液態(tài)，再去參與下一輪循環(huán)。

地熱雙循環(huán)發(fā)電技術(shù)又名中間介質(zhì)地熱發(fā)電法與其他地熱發(fā)電技術(shù)最大的區別在于使用兩種流體作為發(fā)電系統的工質(zhì)其他地熱發(fā)電技術(shù)通常是地熱水蒸汽 或汽水混合物直接或閃蒸進(jìn)入發(fā)電系統做功轉換為電能。對于中低溫地熱資源，產(chǎn)生蒸汽的參數低，其做功能力不足等特點(diǎn)限制了地熱發(fā) 電的應用。而地熱雙循環(huán)發(fā)電系統，地熱流體攜熱進(jìn)入熱交換器，將熱傳遞給另一種工質(zhì) 通常為低沸點(diǎn)工質(zhì)，該種工質(zhì)得熱蒸發(fā)進(jìn)入汽輪機做功。

兩者相比，后者更適合中低溫地熱源發(fā)電，且有避免地下水污染等優(yōu)勢。

上世紀 70 年代利用中低溫地下熱水的7個(gè)發(fā)電廠(chǎng)壽命不長(cháng)，埋沒(méi)在“技術(shù)上可行、經(jīng)濟上不可行”的歷史性偏見(jiàn)中。我國西藏和云南的高溫地熱資源可利用其蒸汽發(fā)電；應用雙工質(zhì)循環(huán)技術(shù)可以使中低溫地下熱水發(fā)電，然后再作綜合利用。世界少數發(fā)達國家研究的“增強型地熱系統”有巨大潛力，有望在不遠的將來(lái)替代人類(lèi)的基礎能源需求。

中低溫地熱雙循環(huán)發(fā)電技術(shù)，利用在各自獨立的系統內工作的兩種不同工質(zhì)，從中低溫地熱源取熱、做功發(fā)電。一方面，有效降低了可采地熱源的溫度，擴大了發(fā)電地熱源的溫度范圍，另一方面，具有避免地下水與環(huán)境之間有可能造成相互污染等優(yōu)點(diǎn)。正是基于以上優(yōu)勢，中低溫地熱雙循環(huán)發(fā)電技術(shù)值得在有適宜地熱條件的地區大力推廣。

高溫地熱資源是高品位的能源，我國西藏羊八井一眼井具有 12.58 MW 的發(fā)電能力，屬世界上資源潛 力的中上水平，這樣的品位優(yōu)勢是其它可再生能源望塵莫及的。地熱電廠(chǎng)一年可以運行 6000 h 以上，是太陽(yáng)能和風(fēng)能年運行小時(shí)的 2 倍以上。

在我國提倡節能、減排的形勢下，地熱能作為可再生能源的一員，資源潛力豐富，地熱發(fā)電技術(shù)成熟， 雖投資成本略高，但可以做到具有競爭力的商業(yè)性應用，在我國能源結構中發(fā)揮作用。