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【地热】地热资源及其发电应用，读这一篇便可成为行家！

发布时间：2019-12-19 来源：未知 点击次数： 打印 作者：admin

来源：地质论坛

 

 
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地热是来自地球内部核裂变产生的一种能量资源，透过地幔的高温岩浆传达至地壳。地表浅层以干型（干热岩、岩浆）和湿型（地下水）两种形式赋存。地热发电是较重要也很有前景的利用方式。地热发电系统主要包括四种形式：地热蒸汽发电系统、双循环发电系统、热干岩发电系统、全流发电系统。

导语

▶▶  01 ◀◀

地热概念、规模及利用
什么是地热？
地热资源是一种可再生的清洁能源，是来自地球内部核裂变产生的一种能量资源。地表浅层以干型（干热岩、岩浆）和湿型（地下水）两种形式赋存。与风能、太阳能等相比，不受季节、气候、昼夜变化等外界因素干扰的新能源。
地热资源按其属性可分为三种类型：
高温（>150℃）对流型地热资源，这类资源主要分布在西藏、腾冲现代火山区及台湾，前二者属地中海地热带中的东延部分，而台湾位居环太平洋地热带中。
中温（90-150℃）、低温（〈90℃）对流型地热资源，主要分布在沿海一带如广东、福建、海南等省区；
中低温传导型地热资源
地热规模及利用方式
地球内部是一个高温高压的世界，是一个巨大的“热库”，蕴藏着无比巨大的热能。地热能约为世界上油气资源能量的5万倍。壳浅部5 km内储存的天然热量相当于标准煤5000亿吨，其热流总量巨大，相当于标准煤5亿t吨。
直接利用：取暖、温泉沐浴、医疗、农作物温室、水产养殖及烘干谷物等等。
间接利用：地热发电、旅游、工业应用（如提取稀有元素、放射性元素）
▶▶  02 ◀◀
地热发电历史
点亮第一盏地热电灯
1904年意大利在Larderello地热田首次利用干蒸汽发电试验，点亮第一盏地热电灯，标志着地热发电正式进入历史。意大利成为世界上从事地热发电的国家。
中国70年代开始利用地热发电
我国拥有150℃以上的高温温泉区近百处，集中分布在藏南、滇西和川西地区，成为我国开发利用高温地热能资源最有远景的地区。著名的羊八井地热田是我国兴建的第一座地热电站，自1977年9月建成试验发电以来，装机容量已达25.15兆瓦，占拉萨电网总装机容量的41.5%，在冬季枯水季节，地热发电量占拉萨电网的60.0%，成为其主力电网之一。
当下21国利用地热发电
近年来世界地热发电发展迅速，全球地热发电国家达到25个之多，总装机容量达13200MW。

 

地热发电重要发展时期
20世纪70年代初期，全球出现石油危机，再加上自然环境口趋恶化，常规能源储量口渐减少，许多国家为了寻找可替代能源，掀起了一个以开发新能源和可再生能源的热潮。地热能以资源覆盖面广，对生态环境污染小，运营成本低等优势而受到人们的青睐。
▶▶  03 ◀◀
地热发电方式
地热蒸汽发电系统
可细分为干蒸汽式发电和闪化蒸汽式发电。
干蒸汽式发电：是最简便而有效的工作流体，只要由管线直接导入蒸汽涡轮机就可产生电力；
闪化蒸汽式发电：即高温地热水经单段或多段闪化成为蒸汽，再由汽水分离装置去除热水，以蒸汽推动涡轮机发电。该系统之运用技术已趋成熟且安全可靠，是目前地热发电最主要的形式。
单一的蒸汽朗肯循环发电技术循环效率较低，仅为20% 以下;尾水排放温度较高，一般在 100℃ 以上，地热能利用不够充分。
双循环发电系统
又称“双循环式”发电或介质发电系统。系以低沸点的物质（如：丁烷等）作为介质（即工作流体），与地热井产生的热流体借由热交换器达到加热，使其气化以推动涡轮机产生电力，且工作流体可循环使用。值得注意的是，其中可作为介质的氟氯昂（Freon）因“蒙特利尔公约”之故，已全面禁用。
双工质循环和卡琳娜循环发电技术系统较为复杂，涉及到两套工质系统，但循环效率高，尾水排放温度可以降至 60℃ 以下。
全流发电系统
又称“总流式”发电，地热井产生的热流体，包括蒸汽及热水的两相混合体，同时导入特殊设计的涡轮机，由动能及压力能带动传动轴连接发电机以产生电力。
热干岩发电系统
须先凿通两口深达数千米的深井，再将冷水注入其中一井，由干热岩层所提供的地热加热，创造出新的地热资源，可以获得更高温度的地热资源，可以达到175～225℃，使其产生水蒸气从另一井汇集后，推动涡轮机发电。
美国的 Fenton EGS、法国的 SoultzEGS、英国的 Rosemanowes EGS、日本的 Hijiori EGS、澳大利亚的 Cooper EGS等经过40年的野外试验研究，已经在钻井探测、水力压裂、人造热储和采热循环等方面获得了技术成就。在干热岩领域，中国前期投入较小，主要资助开展学术交流、探索研究，并未形成国家层面的干热岩技术研发基地和装备条件。
全球地热发电仍然以地热蒸汽发电系统为主，热干岩层发电发展道路漫漫，一直处于研究阶段，我国热干岩层发电只是继欧美国家之后的一次研发成功，离商业化发电的距离甚远。
▶▶  04 ◀◀
地热发电前景分析
具有绝对的商业化优势
火力发电不是未来方向，水力发电成本一直高居不下，季节性强，而水资源困乏、水污染严重的现状。其它新能源，比如风力、太阳能、燃料电池、潮汐能等发电方式，在其稳定性和商业价值方面扩大不是一个短期的问题，其发电成本经济也不是很快在技术上所能解决的。地热发电不受季节、气候、昼夜变化等外界因素干扰，只要在热显示区，准确勘测地热田内部结构情况，完善目前的地热发电技术便可大规模复制。
地热发电技术发展趋势
未来的地热发电技术中，可以采用联合循环的方式。在地热水的高温阶段，采用扩容式蒸汽发电系统，利用地热能的高温部分;在地热水温度不能满足扩容发电方式运行条件时，采用双工质循环或卡琳娜循环技术，充分利用地热能的低温部分，最大限度地提高地热发电循环的效率。
▶▶  05 ◀◀
地热“十三五”规划
政策引导给地热发展注入强大动力
“十三五”期间地热能开发将拉动总计2600亿元投资。在此过程中，将探索建立地热能开发的特许经营权招标制度和PPP模式，并且将放开城镇供热市场准入限制，引导地热能开发企业进入城镇供热市场。“十三五”期间，新增地热发电装机容量500兆瓦，到2020年，地热发电装机容量约530兆瓦。

2017-2022年中国地热能行业专项调研及投资价值预测报告表明，“十三五”时期，中国将新增地热能供暖(制冷)面积11亿平方米，其中新增浅层地热能供暖(制冷)面积7亿平方米，可拉动投资约1400亿元;新增水热型地热供暖面积4亿平方米，可拉动投资约800亿元;新增地热发电装机容量500MW，可拉动投资约400亿元。所以“十三五”期间地热能开发利用总共可拉动投资约2600亿元。

雄安新区建设或是地热高速发展契机

京津冀地区地热资源本身丰富，且开发和利用程度较高，正在成为我国最大的地热城市群。

雄安新区大地热流、地温梯度均较高，深部地层增温性好，地热资源赋存条件较好。热储层较多，水热型地热资源主要赋存于新近系明化镇组、馆陶组，寒武系—奥陶系以及中上元古界热储中，热储资源总量丰富，开发利用潜力巨大。雄安新区11个自然村6200多户村民在内的30多万个家庭开始享受地热供暖，对缓解京津冀大气污染、将雄安新区打造成为绿色智慧新城具有重要意义。


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