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地熱發電的關鍵技術:中低溫地熱雙循環發電技術
文章來源:地大熱能 發布作者:地大熱能 發表時間:2022-05-26 16:23:54瀏覽次數:2083
地大熱能地熱+多能互補新聞網訊:最早從事地熱發電的國家是意大利,于1904年在拉德瑞羅(Larderello)地熱田首次利用干蒸汽發電試驗成功,并于1913年建成第一臺工業用的250千瓦地熱發電機組,成為地熱發電商業化的開端。隨著能源需求的擴大和能源危機的影響,中低溫地熱發電技術已引起各國普遍關注,目前已在美國、冰島、日本、意大利、德國等近20個國家得到推廣應用。
適用于中低溫地熱發電的兩大技術——單級閃蒸發電和雙工質發電已占據全球市場的50%,其中雙工質發電技術具有廣闊的應用前景。截至2009年底,全球地熱雙工質發電裝機容量已達1178兆瓦,占全球地熱發電總裝機容量的11%,共有發電機組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、美國聯合技術、德國西門子等公司均已自主研發了地熱發電核心動力部件和中低溫地熱發電成套設備,并幾乎占據了全球中低溫地熱發電市場,未來幾年更多的國家將加入地熱雙工質循環發電研究的隊伍。
2010年世界地熱大會統計,全球已有24個國家建有地熱電站,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,全球地熱發電國家有望新增10個,全球地熱裝機總容量可達到18500兆瓦。
中低溫地熱發電主要是應用雙工質循環法,即利用地下熱水加熱某種低沸點的有機工質,這種工質的沸點溫度僅30余度,因此,靠中低溫地下熱水加熱后,就能產生 3~5 bar 的壓力,就可以推動汽輪機發電。從汽輪機流出的發電后的有機工質氣體,可以由壓縮機再將其轉化為液態,再去參與下一輪循環。
地熱雙循環發電技術又名中間介質地熱發電法與其他地熱發電技術最大的區別在于使用兩種流體作為發電系統的工質其他地熱發電技術通常是地熱水蒸汽 或汽水混合物直接或閃蒸進入發電系統做功轉換為電能。對于中低溫地熱資源,產生蒸汽的參數低,其做功能力不足等特點限制了地熱發 電的應用。而地熱雙循環發電系統,地熱流體攜熱進入熱交換器,將熱傳遞給另一種工質 通常為低沸點工質,該種工質得熱蒸發進入汽輪機做功。
兩者相比,后者更適合中低溫地熱源發電,且有避免地下水污染等優勢。
上世紀 70 年代利用中低溫地下熱水的7個發電廠壽命不長,埋沒在“技術上可行、經濟上不可行”的歷史性偏見中。我國西藏和云南的高溫地熱資源可利用其蒸汽發電;應用雙工質循環技術可以使中低溫地下熱水發電,然后再作綜合利用。世界少數發達國家研究的“增強型地熱系統”有巨大潛力,有望在不遠的將來替代人類的基礎能源需求。
中低溫地熱雙循環發電技術,利用在各自獨立的系統內工作的兩種不同工質,從中低溫地熱源取熱、做功發電。一方面,有效降低了可采地熱源的溫度,擴大了發電地熱源的溫度范圍,另一方面,具有避免地下水與環境之間有可能造成相互污染等優點。正是基于以上優勢,中低溫地熱雙循環發電技術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 的發電能力,屬世界上資源潛 力的中上水平,這樣的品位優勢是其它可再生能源望塵莫及的。地熱電廠一年可以運行 6000 h 以上,是太陽能和風能年運行小時的 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,地熱發電技術成熟, 雖投資成本略高,但可以做到具有競爭力的商業性應用,在我國能源結構中發揮作用。
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