中國儲能網訊：作為可再生能源的一員，地熱能資源豐富。我國藏滇地熱帶有高溫地熱資源分布，可用于地熱蒸汽發(fā)電；中低溫地下熱水直接利用的能量居世界第一，其中的溫度較高者，可以先發(fā)電，再將排水作綜合利用。我國已開始干熱巖地熱資源發(fā)電領域的研究。
濕蒸汽發(fā)電原理圖。
地熱能利用
地球是一個巨大的熱庫，地熱能是地球內部包含的熱能，也稱為地熱。地熱能包括地殼板塊碰撞以及放射性元素衰變所釋放的能量?？衫玫牡責豳Y源集中在地熱異常區(qū)，構成地熱田。
對于地熱資源來說，深度在0～200米的地熱資源是淺層地熱能，主要用于供暖和制冷，最近20年來，北美、西歐國家的淺層地熱能利用發(fā)展比較快，中國的發(fā)展后來居上；深度在200米～3000米的地熱資源是常規(guī)地熱能，也稱為水熱型地熱能；深度在3000米～10000米的地熱資源是干熱巖。
根據國土資源部中國地質調查局2015年調查評價結果，全國336個地級以上城市淺層地熱能年可開采資源量折合7億噸標準煤；全國水熱型地熱資源量折合1.25萬億噸標準煤，年可開采資源量折合19億噸標準煤；埋深在3000～10000米的干熱巖資源量折合856萬億噸標準煤。
地熱能利用可分為地熱發(fā)電和直接利用。我國中低溫地熱資源的直接熱利用一直居世界第一位。據2015年世界地熱大會的統(tǒng)計，中國地熱直接利用的設備容量占世界總設備容量的25.4%，地熱直接利用的年利用熱能占世界總利用熱能的29.7%。
地熱發(fā)電
地熱能是最連續(xù)、穩(wěn)定的可再生能源，地熱井可以連續(xù)不斷地噴出（或泵出）熱流體。地熱發(fā)電不受天氣、晝夜、季節(jié)影響，能夠連續(xù)穩(wěn)定輸出電能。地熱發(fā)電只在檢修過程中暫停，平均一年可利用6000小時以上，最高已達8280小時。但是，地熱資源分布受地質條件制約，資源分布不均，地熱資源勘查歷時較長，鉆井風險大，地熱發(fā)電初投資較高。
地熱發(fā)電利用率是光伏發(fā)電的5.2倍、風力發(fā)電的3.5倍。
地熱資源儲存在地下，長期開采會造成資源虧損和熱儲壓力降低。尤其是高溫地熱田，高壓蒸汽和熱水的大流量開采，遠大于地下資源的天然補給量，其影響更為明顯。為了減緩熱儲壓力的降低速率和保護環(huán)境，在地熱資源開采的同時應實施地熱回灌，將經過利用后剩余的乏汽和尾水回灌到地下熱儲層中，這是保障地熱資源可持續(xù)開發(fā)的必要措施。
地熱發(fā)電分為地熱干蒸汽發(fā)電、地熱濕蒸汽發(fā)電、地熱雙工質發(fā)電、地熱全流發(fā)電、干熱巖發(fā)電。世界大功率地熱發(fā)電主要是地熱干蒸汽發(fā)電和地熱濕蒸汽發(fā)電。地熱干蒸汽發(fā)電系統(tǒng)簡單，經濟性高。干熱巖發(fā)電利用干熱巖地熱資源，通過熱交換產生熱水和蒸汽，再驅動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。
干熱巖是地熱能中最具開發(fā)潛力的一種可再生清潔能源，是21世紀人類的前瞻性能源，是繼光伏、風電之后又一個全球追逐的新能源熱點。
目前，探索干熱巖發(fā)電的有8個國家，包括美國、英國、法國、德國、瑞士、日本、瑞典、澳大利亞。美國規(guī)劃到2050年，實現(xiàn)干熱巖發(fā)電裝機容量1億千瓦。中國、印度、韓國等也已開始干熱巖地熱資源研究。
中國地熱發(fā)電
截至2015年，世界地熱發(fā)電裝機容量為12635兆瓦；截至2018年為14600兆瓦。地熱發(fā)電裝機容量排名前5位的國家依次為：美國、印度尼西亞、菲律賓、土耳其、新西蘭。土耳其是近15年來增長最快的國家，2019年，土耳其地熱裝機容量將達到1595兆瓦，保持世界第4位。
20世紀70年代初，世界面臨第一次石油危機，各國普遍重視新能源的開發(fā)，中國開始開發(fā)地熱能。中國地熱發(fā)電從1970年開始起步。1970年廣東豐順建成第一座地熱試驗電站，機組功率為0.03萬千瓦，隨后，在河北后郝窯、湖南灰湯等地建立了7個中低溫地熱發(fā)電站。這些中低溫地熱資源發(fā)電系統(tǒng)、設備主要是對廢舊的小發(fā)電機組進行改造，又自行設計了地熱管路系統(tǒng)，僅供當?shù)厥褂?，沒有連接地區(qū)電網。截至目前，廣東豐順地熱電站仍在運行，其他電站陸續(xù)關停。
當時，江西省宜春縣（現(xiàn)為市）溫塘使用67℃溫泉水發(fā)電（雙工質發(fā)電），容量為50千瓦，是世界最低溫度地熱發(fā)電。1977年，西藏羊八井高溫地熱發(fā)電試驗機組試驗發(fā)電成功。
我國西藏和云南地熱帶有高溫地熱資源分布，可用于地熱蒸汽發(fā)電；中低溫地下熱水直接利用的能量居世界第一，其中的溫度較高者，可以先發(fā)電，再將排水進行綜合利用。
截至目前，中國地熱發(fā)電站包括：西藏羊八井，容量為26.18兆瓦；廣東豐順，容量為0.3兆瓦；云南瑞麗，容量為1.2兆瓦；河北獻縣，容量為0.28兆瓦；四川康定，容量為0.2兆瓦；西藏羊易，容量為16兆瓦。在運地熱電站共6個，容量共44.16兆瓦。
羊八井地熱電站
【延伸閱讀】
地熱資源是西藏蘊藏的瑰寶。羊八井地熱電站位于中國西藏自治區(qū)拉薩市西北90公里，海拔4300米，被譽為世界屋脊上的一顆明珠。電站使用羊八井地熱田125℃～160℃中高溫濕蒸汽，進行地熱濕蒸汽發(fā)電。目前，羊八井地熱電站裝機容量為26.18兆瓦。
70年代中期，我國開始在西藏研究高溫地熱的蒸汽發(fā)電，開始在羊八井進行地熱田勘探，并同步進行地熱電站的設計和籌建。隨著第一批高溫地熱井的鉆成，井口噴出兩相（蒸汽和熱水）地熱流體，1977年，1兆瓦的羊八井高溫地熱發(fā)電試驗機組試驗發(fā)電成功。至1991年，羊八井地熱電站陸續(xù)完成8臺機組安裝。
1981年，在1兆瓦試驗機組的基礎上，工作人員研制了3兆瓦地熱試驗發(fā)電機組，將單級擴容系統(tǒng)改為兩級擴容系統(tǒng)，效率得到大幅提升，開創(chuàng)了低參數(shù)兩級擴容系統(tǒng)的先例。此項技術于1987年榮獲國家科技進步一等獎。
上世紀90年代初，羊八井地熱電站夏季發(fā)電量占到拉薩電網的50%，冬季達到60%，為拉薩市社會發(fā)展作出了重要貢獻。截至目前，羊八井地熱電站累計發(fā)電33.77億千瓦時，減排二氧化碳約338萬噸。
【鏈接】
《新能源技術叢書 地熱利用技術》一書，為國家科學技術學術著作出版基金資助項目。
本書內容豐富。書中包含的專業(yè)技術涉及地熱資源勘探、高溫地熱發(fā)電、中低溫地熱直接利用、淺層地熱能利用和干熱巖開發(fā)，此外，還介紹了世界上正在試驗的前沿開發(fā)技術。
版面內容來源于《地熱能開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》、科技部《中國地熱能利用技術及應用》《地熱利用技術》《中國電力百科全書》（新能源發(fā)電卷）、《中外能源》、國網西藏電力有限公司等，王杏蕓、王建君對本文有貢獻。 特別感謝：鄭克棪
