地大熱能地?zé)崮?多能互補新聞網(wǎng)訊：地?zé)崮?/a>是蘊藏在地球內(nèi)部的一種潛力巨大的可再生能源，實際上包括兩類介質(zhì)；一種是巖體熱資源；另一種是水（礦）熱資源。地?zé)崂?/a>可以分為地?zé)岚l(fā)電和地?zé)嶂苯永?/a>兩大類。經(jīng)過幾十年幾代人的努力，目前，常規(guī)地?zé)?/a>也就是水熱型地?zé)?/a>的直接開發(fā)利用，我國已處于世界先進水平，利用的地?zé)崮?/a>總量居世界前列。相對而言，地?zé)岚l(fā)電近30年來發(fā)展緩慢，中低溫地?zé)岚l(fā)電停滯，高溫地?zé)岚l(fā)電裝機容量很小，干熱巖資源發(fā)電尚屬空白。

一、地?zé)岚l(fā)電技術(shù)

要讓地?zé)?/a>發(fā)電，首先要將熱能轉(zhuǎn)化成動能，然后將動能再轉(zhuǎn)變成電能。用于發(fā)電的地?zé)豳Y源，主要有三種，即水熱資源、地壓資源、干熱巖資源。目前只有水熱資源用于商業(yè)發(fā)電，其余還處于試驗階段。作為地下熱能的載熱體可以是蒸汽或是熱水，因此地?zé)岚l(fā)電分為地?zé)?/a>蒸汽發(fā)電和地下熱水發(fā)電兩大類。地?zé)?/a>蒸汽發(fā)電最為簡單，因為地?zé)嵴羝仁禽d熱體又是工質(zhì)。地下熱水發(fā)電須先汽水分離，水要排掉，使蒸汽進入汽輪機做功，這種系統(tǒng)叫閃蒸系統(tǒng)（減壓擴容系統(tǒng)）；或利用地下熱水來加熱某種低沸點工質(zhì)，進入汽輪機做功，這種系統(tǒng)稱雙流體系統(tǒng)（低沸點雙工質(zhì)系統(tǒng)）；還有一種全流系統(tǒng)，將汽水混合物直接送入一個膨脹機做功，產(chǎn)生機械功帶動發(fā)電機發(fā)電。目前實際應(yīng)用的地?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)主要有擴容閃蒸法、雙工質(zhì)法、螺桿膨脹動力機組。

二、我國地?zé)岚l(fā)電歷史與現(xiàn)狀

（一）中低溫地?zé)?/a>流體發(fā)電

20世紀70年代，我國先后在廣東、江西、湖南、廣西、山東、遼寧、河北等地共建成7處、利用100℃以下中低溫地?zé)?/a>流體發(fā)電的小型地?zé)嵩囼炿娬荆?/p>

1970年廣東豐順縣鄧屋，利用92℃地下熱流體采用閃蒸法發(fā)電試驗成功，當時的地質(zhì)部部長李四光先生還發(fā)去了賀電。首次發(fā)電裝機容量為86kW。1978年采用雙工質(zhì)法的第二臺試驗機組發(fā)電量為200kW。1984年第三臺300kW機組投入生產(chǎn)。其中1號機組、2號機組完成試驗不久后都停運了，3號機組（300kW，水溫92℃，閃蒸）一直運行至2008年因設(shè)備老化、腐蝕等問題停運。

1971年在江西宜春縣建立的溫湯地?zé)嵩囼灠l(fā)電站（2臺機組裝機容量100kW），是世界上因地制宜利用中低溫地?zé)崴?/a>發(fā)電的范例。溫湯熱水溫度只有67℃，設(shè)計為一套雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電試驗裝置，工質(zhì)采用氯乙烷。由于氯乙烷的沸點只有12.5℃，當67℃的熱水流入蒸發(fā)器，加熱器內(nèi)的低沸點工質(zhì)氯乙烷立即汽化，蒸汽壓力立即升高，主汽門一開，蒸汽就推動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。廠用電只需一臺7kW工質(zhì)泵，就能得到50kW的凈電。這是全世界地?zé)崴疁囟?/a>最低的一座小型地?zé)嵩囼炿娬荆?a href="http://createlifehome.cn/t/美國.html" >美國阿拉斯加Chena電站記錄的世界上中低溫地?zé)岚l(fā)電下限為74℃），整個電站的廠用電也是最少的，非常成功，這一成果還獲得了1978年全國科學(xué)大會獎。

湖南寧鄉(xiāng)縣灰湯地?zé)嵩囼炿娬疽彩且粋€比較成功的電站，1975年建成，利用98℃的溫泉，年裝機容量為300kW，電站由省電力系統(tǒng)統(tǒng)一管理，設(shè)備的建造和維護正規(guī)，正常運行30多年后到2008年終因設(shè)備老化停運。

河北懷來縣后郝窯，利用85℃的地?zé)崃黧w建立發(fā)電站，也是采用雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，工質(zhì)為氯乙烷，裝機容量為200kW。

遼寧營口市熊岳地?zé)嵩囼炿娬荆瑹崴疁囟?4℃，采用正丁烷作為雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的工質(zhì)，裝機容量為200 kW。

山東招遠縣湯東泉地?zé)犭娬?/a>，熱水溫度98℃，裝機容量為300kW。

廣西象州市熱水村地?zé)犭娬?/a>，熱水溫度79℃，裝機容量200kW。

從以上資料可以看出：我國的中低溫地?zé)犭娬?/a>基本上是在計劃經(jīng)濟時代建立的，雖然總裝機容量1.6MW微不足道，但都是當時科學(xué)工作者因地制宜、自主探索獲得的寶貴經(jīng)驗，創(chuàng)造了利用67℃地?zé)崃黧w的世界最低溫度發(fā)電歷史，沒用進口設(shè)備，沒請外國專家，都是大學(xué)老師出圖紙，工廠試生產(chǎn)，其技術(shù)是與世界同步的擴容閃蒸法和雙工質(zhì)循環(huán)法。但這些小型地?zé)岚l(fā)電站均是試驗研究性質(zhì)，由于試驗經(jīng)費減少、設(shè)備腐蝕等原因，其中5處在20世紀70年代末就認為沒有經(jīng)濟效益而停止運行，僅廣東省豐順縣鄧屋和湖南省寧鄉(xiāng)縣灰湯各300kW均運行至2008年，最終因設(shè)備過于老化而停運。

（二）高溫地?zé)崮馨l(fā)電

我國高溫地?zé)崮馨l(fā)電有西藏的羊八井、朗久、那曲、羊易，云南騰沖，臺灣的清水、土場。目前僅羊八井地?zé)?/a>電站仍在運行，其他電站均運行時間不長，因結(jié)垢等原因停運。

西藏羊八井地?zé)?/a>電站是我國目前唯一仍在運行且效益較好的一個地?zé)岚l(fā)電站。1975年發(fā)現(xiàn)的羊八井地?zé)嵴羝铮挥诶_市西北90公里青藏公路線上，為一面積30平方公里的斷陷盆地，有十多個地?zé)犸@示區(qū)，沸泉組成的熱水湖、大小噴氣孔、熱水泉星羅棋布。羊八井地?zé)?/a>蒸汽田內(nèi)的第一口鉆孔探至地下38~43米深時，蒸汽和熱水混合物從鉆桿外沿噴出，高達15米以上，井口最大壓力3.1kg/cm2，蒸汽流量10t/h，井下溫度達到150℃左右。羊八井地?zé)?/a>蒸汽田是我國目前已知的熱儲溫度最高的地?zé)崽?/a>。我國第一座地?zé)嵴羝娬驹?a href="http://createlifehome.cn/t/西藏羊八井.html" >西藏羊八井于1976年建立，第一臺1MW試驗機組于1977年發(fā)電成功，此后羊八井地?zé)犭娬?/a>經(jīng)過不斷擴容，至1991年陸續(xù)組裝完成了另8臺3MW機組，同時第一臺1MW試驗機組退役。此后維持裝機容量24.18MW，每年發(fā)電量1億度左右，在當時拉薩電網(wǎng)中曾承擔(dān)41%的供電負荷，冬天甚至超過了60%，被譽為世界屋脊上的一顆明珠。2008年“國家863計劃”支持在羊八井地?zé)犭娬拘略霭惭b了1MW低溫雙螺桿膨脹發(fā)電機組，利用電站排放的80℃廢熱水發(fā)電運行，2009年羊八井地?zé)?a href="http://createlifehome.cn/t/電站發(fā)電.html" >電站發(fā)電量達到1.419億度。至今羊八井地?zé)犭娬疽堰\行40多年，每年運行6000小時以上，年均發(fā)電量超過1.2 億度。此外羊八井還建有地?zé)釡厥曳N植多種蔬菜，一年四季向拉薩供應(yīng)新鮮蔬菜。目前西藏羊八井地?zé)犭娬究傃b機容量為25.18 MW。

西藏的地?zé)犭娬具€有羊易地?zé)犭娬荆诠ぷ鳒囟?09℃，裝機容量30MW；阿里朗久地?zé)犭娬荆?臺1MW機組，總裝機容量2MW；那曲地?zé)犭娬?992年由聯(lián)合國捐贈建設(shè)，采用美國ORMAT技術(shù)，井口工作溫度110℃，裝機容量1MW，但該地?zé)犭娬?000年停產(chǎn)。

其他高溫地?zé)岚l(fā)電站有云南騰沖地?zé)崽?/a>，井口工作溫度250℃，裝機容量12MW；臺灣清水地?zé)犭娬居?977年建立，2臺1.5MW機組，裝機容量3MW；臺灣土場地?zé)犭娬?983年建成，井口工作溫度173℃，雙工質(zhì)，1臺機組裝機容量0.3MW。

三、地?zé)岚l(fā)電大有可為

目前國際上評價一個國家地?zé)岚l(fā)展的程度，往往是以這個國家地?zé)岚l(fā)電的產(chǎn)出作為判斷根據(jù)。因為地?zé)岚l(fā)電要求比較高的技術(shù)，地?zé)岚l(fā)電能產(chǎn)生二次能源，為國家的經(jīng)濟發(fā)展提供動力。根據(jù)國際地?zé)釁f(xié)會（IGA）的統(tǒng)計，至2015年全球有34個國家建有地?zé)犭娬荆傃b機總?cè)萘窟_到18500MW，地?zé)岚l(fā)電10年內(nèi)增長率為13.4%。同時預(yù)測利用現(xiàn)有技術(shù)，世界地?zé)岚l(fā)電潛力至2050年裝機容量可望達到70GW；若采用新的技術(shù)（增強型地?zé)嵯到y(tǒng)EGS），則裝機容量可以翻一翻（140吉瓦）。若用地?zé)岚l(fā)電替代燃煤發(fā)電，至2050年將可減少二氧化碳排放每年10億噸，若替代天然氣發(fā)電則可每年減少5億噸。

我國地?zé)岚l(fā)電探索起步不算晚，但近30年來發(fā)展緩慢，在世界各國中處于較為落后的局面，地?zé)岚l(fā)電裝機容量世界排名第15位，年發(fā)電量排在世界第14位。從地?zé)岚l(fā)電基礎(chǔ)理論和設(shè)備裝配角度看，我國利用技術(shù)水平已相當成熟。從資源儲量角度分析：全國已發(fā)現(xiàn)地?zé)狳c3200多處，其中具備高溫地?zé)?/a>發(fā)電潛力有255處，預(yù)計可獲發(fā)電裝機5800MW；干熱巖蘊藏熱能量巨大，我國大陸3000米至10000米深處干熱巖資源總計為2.5×1025J，相當于860萬億噸標準煤，是我國目前年度能源消耗總量的26萬倍；中低溫地?zé)豳Y源豐富，在東南沿海、華北等地具有很好的中低溫地?zé)岚l(fā)電前景，目前開發(fā)利用量不到資源保有量的千分之一，總體資源保證程度相當好。

我國境內(nèi)的環(huán)太平洋地?zé)釒?/a>和地中海—喜馬拉雅(滇藏)地?zé)釒?/a>蘊藏有豐富的高溫地?zé)豳Y源。我國擁有150℃以上高溫溫泉區(qū)近百處，主要集中分布在西藏南部、滇西地?zé)釒?/a>和臺灣地?zé)釒?/a>。西藏有沸泉44個，根據(jù)地球化學(xué)溫標推算高溫水熱對流系統(tǒng)有61個，估計發(fā)電潛力可達1930.11MWe30a。羊八井地?zé)嵴羝飪?nèi)的ZK4001地?zé)峋?/a>，井口工作壓力15×105Pa，工作溫度200℃，汽水總量302t/h，其中蒸汽流量37t/h，單井發(fā)電潛力即可達到12.58MW。羊易地?zé)崽?/a>具有30MW裝機的建站條件，遠景發(fā)電潛力可達50MW。高溫地?zé)?/a>蒸汽首先用于發(fā)電，地?zé)犭姀S發(fā)電尾水向城市建筑物供暖，可實現(xiàn)高溫地?zé)岚l(fā)電—尾水供暖的梯級利用，達到經(jīng)濟、環(huán)境效益的雙贏，無論從資源角度、還是從市場方面，有著廣闊的前景。西藏有高溫地?zé)?/a>蒸汽發(fā)電成功經(jīng)驗，地?zé)豳Y源豐富但開發(fā)利用程度較低，進一步開發(fā)羊八井深部熱能，可提高羊八井地?zé)?a href="http://createlifehome.cn/t/電站發(fā)電.html" >電站發(fā)電能力。加大加快青藏路沿線地?zé)豳Y源開發(fā)力度，以現(xiàn)有地?zé)犭娬緸榛A(chǔ)，建立高溫地?zé)衢_發(fā)利用示范基地，以此帶動云南、福建、臺灣等地區(qū)的高溫地?zé)衢_發(fā)利用。

改進中低溫（100℃以下） 地?zé)岚l(fā)電技術(shù)，使經(jīng)濟上更具競爭力。轉(zhuǎn)變“中低溫地?zé)岚l(fā)電在技術(shù)上可行、但經(jīng)濟上不可行”的歷史偏見和認知誤區(qū)。太陽能光伏發(fā)電10萬元裝機1kW，年運行2000小時；而中低溫地?zé)岚l(fā)電1萬元裝機1kW，可實現(xiàn)年運行6000小時以上，優(yōu)勢顯而易見。經(jīng)濟性要從長遠的角度看，不能只從單一的經(jīng)濟利益來評價地?zé)岚l(fā)電，還應(yīng)認識到生產(chǎn)的是無碳的二次能源，包括能源結(jié)構(gòu)的改善、環(huán)境效益等。

另外，大量的礦山企業(yè)、燃煤電站和諸多油田廢棄油井所排放的高于80℃以上的廢水，采用雙流體系統(tǒng)發(fā)電，可以物盡其才廢物利用。尤其是油氣田伴生的中低溫地?zé)豳Y源總量非常巨大，綜合開發(fā)利用將給我國地?zé)岚l(fā)電帶來新的機遇。油田區(qū)注水采油，使許多油田含水率已達90%，實際上是“水田”。地?zé)岚l(fā)電成本高在于鑿井費用，利用油氣田已有井孔，可大量節(jié)省打井費用，減少60%投資。油氣田綜合開發(fā)利用地?zé)豳Y源，發(fā)電成本是增強地?zé)嵯到y(tǒng)（EGS）的1/4或1/5。已有統(tǒng)計預(yù)算：僅是我國任丘油田可供發(fā)電的中低溫(90～150℃)地?zé)豳Y源就可建2000MW以上的地?zé)犭娬尽Ｓ蜌馓飬^(qū)開發(fā)地?zé)豳Y源，可以產(chǎn)生油—熱—電聯(lián)產(chǎn)井綜合效益，將是今后地?zé)岙a(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個方向。

向深部干熱巖進軍。干熱巖資源量占全部地?zé)豳Y源的98%，潛力無比巨大。地殼中干熱巖所蘊含的能量相當于全球所有石油、天然氣和煤炭所蘊藏能量的30倍，是一種可再生能源，可以說取之不盡、用之不竭，是地?zé)岚l(fā)電領(lǐng)域新的突破點。目前，全球眾多經(jīng)濟發(fā)達國家對干熱巖的發(fā)電研究方興未艾。世界上第一個商用增強型地?zé)岚l(fā)電廠已經(jīng)在德國建成，2007 年投入運行每年可發(fā)電2200 千瓦時。建造一個干熱巖發(fā)電廠一般需要5年時間，其使用壽命一般在15～20年左右。我國增強型地?zé)嵯到y(tǒng)（EGS）的具體目標是：初步將2020年作為技術(shù)成熟期，2035年形成規(guī)模開發(fā)，2050年將地?zé)岚l(fā)電的目標設(shè)定為全國總裝機容量的5%～10%，這是非常高的目標。為實現(xiàn)這一目標，地?zé)峤缭谂Α?/p>

科考認為西藏南部上地殼中的熔融層是尋找增強型地?zé)嵯到y(tǒng)的有利地區(qū)，羊八井深部和云南騰沖熱海熱田的發(fā)電潛力可達到100GWe。2007～2008年中、澳簽訂合作協(xié)議共同承擔(dān)“中國工程地?zé)嵯到y(tǒng)資源潛力的研究”項目，兩國科學(xué)家多次在云南、廣東、福建、江蘇等地考察，選擇福建漳州和江蘇北部為前景區(qū)。

2010年國土資源部啟動“我國干熱巖勘查關(guān)鍵技術(shù)研究”。2012年科技部863項目啟動“干熱巖熱能開發(fā)與綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研究”。高溫巖體地?zé)豳Y源豐富、地?zé)崽荻雀叩?a href="http://createlifehome.cn/t/青海.html" >青海共和盆地作為我國干熱巖優(yōu)先開發(fā)地區(qū)，投入了深部地球物理勘探，實施了干熱巖科學(xué)鉆探，2017年8月位于青海省共和縣的GR1井實施固井一次成功，井深3705米探獲236℃優(yōu)質(zhì)干熱巖，成為國內(nèi)溫度最高的干熱巖井。

2019年自然資源部中國地質(zhì)局正式印發(fā)《青海共和盆地干熱巖勘查與試驗性開發(fā)科技攻堅戰(zhàn)實施方案（2018~2025）》，明確總體目標：通過協(xié)同攻關(guān)，最終突破干熱巖勘查開發(fā)重大技術(shù)難題，實現(xiàn)干熱巖勘探開發(fā)重大儀器國產(chǎn)化，建立中國首個可復(fù)制推廣的經(jīng)濟型、規(guī)模化干熱巖開發(fā)示范工程。一旦試驗成功并廣泛推廣應(yīng)用，則又是地?zé)岚l(fā)電的一個歷史里程碑。

最后，國家給予政策和財政支持。相比風(fēng)能、太陽能等其他可再生能源，地?zé)岚l(fā)電具有很高的利用效率。據(jù)《聯(lián)合國世界能源評價報告》（2007），地?zé)岚l(fā)電的利用效率高達72%～76%，是風(fēng)能的3～4倍、太陽能的4～5倍。增加我國地?zé)岚l(fā)電的裝機容量，既可以促進經(jīng)濟發(fā)展，又可以在減排的國際談判中爭取話語權(quán)。建議參照其他可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，給予地?zé)岚l(fā)電上網(wǎng)電價補貼，鼓勵和吸引更多企業(yè)和資金投入到地?zé)岚l(fā)電項目中來。