2020年全球地熱發電報告

發布時間: 2021-01-12 11:37:48   來源:中國電力網  作者:龐名立

  地熱發電(Geothermal Power)是利用地下蒸汽或熱水等地球內部的熱能資源來發電。地下的干蒸汽可直接引入汽輪發電機組發電。地下的熱水可用減壓擴容的方法,使部分熱水汽化,產生蒸汽以驅動汽輪發電機發電;或利用地下熱水的熱量來加熱低沸點的有機化合物液體(如氯乙烷、異丁烷等)使其沸騰汽化,將氣體引入汽輪發電機發電。

  在20世紀,對電力的需求導致人們考慮將地熱能用作發電源。皮耶羅·吉諾里·孔蒂(Piero Ginori Conti)王子于1904年7月4日在意大利拉德瑞羅地熱田測試了第一臺地熱發電機。它成功點亮了四個燈泡。后來在1911年,世界上第一個商業地熱電站(Larderello Geothermal Power Station)在那里建立。1920年代在日本別府和加利福尼亞的間歇泉建造了實驗發電機,但是直到1958年,意大利才是世界上唯一的地熱發電工業生產國使用的技術包括干蒸汽發電站,閃蒸蒸汽發電站和二元循環發電站。目前有26個國家使用地熱發電,而有70個國家使用地熱加熱。2010年全球地熱裝機容量為9998MW,到2019年增長到13931MW,十年間增長了40%。

  地熱發電站類型

  地熱發電站與其他蒸汽輪機熱力發電站相似,由燃料源(在地熱的情況下是地球的核心)產生的熱量用于加熱水或其他工作流體。然后,使用工作流體來轉動發電機的渦輪,從而產生電力。然后,流體被冷卻并返回到熱源。地熱發電站分為三種類型:干蒸汽發電站、閃蒸電站和二元循環發電站。

  ⑴ 干蒸汽發電站(Dry steam power stations)

  干式蒸汽站是最簡單,最古老的設計。這種類型的電站并不常見,因為它需要一種能產生干蒸汽的資源,但是效率最高,設施最簡單。在這些地方,儲層中可能有液態水,但沒有水產生,只有蒸汽產生。干蒸汽發電直接使用150℃或更高的地熱蒸汽來轉動渦輪機。當渦輪旋轉時,它為發電機供電,然后發電機發電并增加了功率場。然后,蒸汽被排放到冷凝器。在這里,蒸汽變回液體,然后冷卻水。水冷卻后,它沿管道向下流動,將冷凝水導回深井,在那里可以將其重新加熱并再次生產。在加利福尼亞州的間歇泉,在發電的頭三十年后,蒸汽供應已經耗盡,發電量大大減少。為了恢復以前的能力,在1990年代和2000年代開發了補充注水技術,包括利用附近市政污水處理設施的廢水。

  ⑵ 閃蒸發電站(Flash steam power stations)

  閃蒸發電站將深的高壓熱水吸入低壓罐,并使用產生的閃蒸蒸汽驅動渦輪機。他們要求流體溫度至少為180℃,通常更高。這是當今運行中最常見的站類型。閃蒸發電廠使用的地熱水庫的溫度高于360℉(182℃)。熱水在自身壓力下流經地下的水井。隨著向上流動,壓力降低,一些熱水沸騰成蒸汽。然后將蒸汽與水分離,并用于驅動渦輪/發電機。任何剩余的水和冷凝的蒸汽都可以注入到儲層中,從而成為潛在的可持續資源。

  ⑶ 二元循環發電站(Binary cycle power stations)

  二元循環發電站是最新的發展,可以接受低至57℃的流體溫度。中等熱的地熱水由沸點比水低得多的二次流體通過。這導致二次流體閃蒸,然后驅動渦輪。這是當今正在建造的最常見的地熱電站。使用有機朗肯循環(Organic Rankine )和卡利納循環(Kalina cycles )。這類站的熱效率通常約為10~13%。

  地熱裝機容量最大的國家

  2019年占地熱裝機總容量最多的是美國(18.3%)、印度尼西亞(15.3%)、菲律賓(13.8%)、土耳其(10.9%)、新西蘭(6.9%)。中國排序第19名,地熱裝機容量進展不大。

  地熱發電占全球發電份額很少,來支撐國家經濟的還沒有,但有的國家地熱發電份額很可觀,地熱發電可滿足一些國家的電力需求。靠地熱發電占本國一次能源消費最多的國家是肯尼亞(51%)、冰島(30%)、菲律賓(27%)、薩爾瓦多(25%)、新西蘭(14.5%)、尼加拉瓜(9.9%),并滿足冰島90%以上的供熱需求。主要優點是它不受天氣條件的影響,并且具有很高的容量系數;由于這些原因,在某些情況下,地熱發電廠有能力提供基本負荷的電力,并提供短期和長期靈活性的輔助服務。


地熱裝機容量最大的國家(MW)

  世界上最大的地熱發電站

  目前世界上裝機容量在10MW以上有73座地熱發電站,裝機容量為13931MW,到2022年估計將擴展259.9MW。


世界上最大的地熱發電站

  中國最早最大的地熱發電站

  羊八井地熱田(Yangbajain Geothermal Field)是中國西藏自治區當雄縣附近,占地40平方公里(15平方英里)。在地面上傳遞的自然熱能高達每秒107,000千卡。成立于1977年。 它是西藏第一座地熱電站,也是中國最大的地熱蒸汽發電廠。從1981年 4,000千瓦電力開始沿著一條沿著堆龍河向東南延伸的輸電線路輸送到拉薩。它是拉薩的主要電力來源,直到羊卓雍湖抽水蓄能電廠(Yamdrok Hydropower Station)在1998年投入運行。 鉆孔內的最高溫度為125.5°C(257.9°F)。 到2000年底,羊八井地熱站已安裝了8臺蒸汽渦輪發電機,每臺的容量為3,000 kW,總功率為25181kW。地熱田地向南部的拉薩市提供25,181千瓦,或每年1億千瓦。 截至2000年,洋八井發電廠每天使用的淺水庫水量為1200噸,但壓力迅速下降,渦輪機無法滿負荷運轉。正在鉆較深的井,以開采較低層的導熱液。


羊八井地熱電站

      關鍵詞: 地熱發電
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