2020年全球地热发电报告


来源:中国电力网   时间:2021-01-12 12:59:11


地热发电(Geothermal Power)是利用地下蒸汽或热水等地球内部的热能资源来发电。地下的干蒸汽可直接引入汽轮发电机组发电。地下的热水可用减压扩容的方法,使部分热水汽化,产生蒸汽以驱动汽轮发电机发电;或利用地下热水的热量来加热低沸点的有机化合物液体(如氯乙烷、异丁烷等)使其沸腾汽化,将气体引入汽轮发电机发电。

在20世纪,对电力的需求导致人们考虑将地热能用作发电源。皮耶罗·吉诺里·孔蒂(Piero Ginori Conti)王子于1904年7月4日在意大利拉德瑞罗地热田测试了第一台地热发电机。它成功点亮了四个灯泡。后来在1911年,世界上第一个商业地热电站(Larderello Geothermal Power Station)在那里建立。1920年代在日本别府和加利福尼亚的间歇泉建造了实验发电机,但是直到1958年,意大利才是世界上唯一的地热发电工业生产国使用的技术包括干蒸汽发电站,闪蒸蒸汽发电站和二元循环发电站。目前有26个国家使用地热发电,而有70个国家使用地热加热。2010年全球地热装机容量为9998MW,到2019年增长到13931MW,十年间增长了40%。

地热发电站类型

地热发电站与其他蒸汽轮机热力发电站相似,由燃料源(在地热的情况下是地球的核心)产生的热量用于加热水或其他工作流体。然后,使用工作流体来转动发电机的涡轮,从而产生电力。然后,流体被冷却并返回到热源。地热发电站分为三种类型:干蒸汽发电站、闪蒸电站和二元循环发电站。

⑴ 干蒸汽发电站(Dry steam power stations)

干式蒸汽站是最简单,最古老的设计。这种类型的电站并不常见,因为它需要一种能产生干蒸汽的资源,但是效率最高,设施最简单。在这些地方,储层中可能有液态水,但没有水产生,只有蒸汽产生。干蒸汽发电直接使用150℃或更高的地热蒸汽来转动涡轮机。当涡轮旋转时,它为发电机供电,然后发电机发电并增加了功率场。然后,蒸汽被排放到冷凝器。在这里,蒸汽变回液体,然后冷却水。水冷却后,它沿管道向下流动,将冷凝水导回深井,在那里可以将其重新加热并再次生产。在加利福尼亚州的间歇泉,在发电的头三十年后,蒸汽供应已经耗尽,发电量大大减少。为了恢复以前的能力,在1990年代和2000年代开发了补充注水技术,包括利用附近市政污水处理设施的废水。

⑵ 闪蒸发电站(Flash steam power stations)

闪蒸发电站将深的高压热水吸入低压罐,并使用产生的闪蒸蒸汽驱动涡轮机。他们要求流体温度至少为180℃,通常更高。这是当今运行中最常见的站类型。闪蒸发电厂使用的地热水库的温度高于360℉(182℃)。热水在自身压力下流经地下的水井。随着向上流动,压力降低,一些热水沸腾成蒸汽。然后将蒸汽与水分离,并用于驱动涡轮/发电机。任何剩余的水和冷凝的蒸汽都可以注入到储层中,从而成为潜在的可持续资源。

⑶ 二元循环发电站(Binary cycle power stations)

二元循环发电站是最新的发展,可以接受低至57℃的流体温度。中等热的地热水由沸点比水低得多的二次流体通过。这导致二次流体闪蒸,然后驱动涡轮。这是当今正在建造的最常见的地热电站。使用有机朗肯循环(Organic Rankine )和卡利纳循环(Kalina cycles )。这类站的热效率通常约为10~13%。

地热装机容量最大的国家

2019年占地热装机总容量最多的是美国(18.3%)、印度尼西亚(15.3%)、菲律宾(13.8%)、土耳其(10.9%)、新西兰(6.9%)。中国排序第19名,地热装机容量进展不大。

地热发电占全球发电份额很少,来支撑国家经济的还没有,但有的国家地热发电份额很可观,地热发电可满足一些国家的电力需求。靠地热发电占本国一次能源消费最多的国家是肯尼亚(51%)、冰岛(30%)、菲律宾(27%)、萨尔瓦多(25%)、新西兰(14.5%)、尼加拉瓜(9.9%),并满足冰岛90%以上的供热需求。主要优点是它不受天气条件的影响,并且具有很高的容量系数;由于这些原因,在某些情况下,地热发电厂有能力提供基本负荷的电力,并提供短期和长期灵活性的辅助服务。

地热装机容量最大的国家(MW)

世界上最大的地热发电站

目前世界上装机容量在10MW以上有73座地热发电站,装机容量为13931MW,到2022年估计将扩展259.9MW。

世界上最大的地热发电站

中国最早最大的地热发电站

羊八井地热田(Yangbajain Geothermal Field)是中国西藏自治区当雄县附近,占地40平方公里(15平方英里)。在地面上传递的自然热能高达每秒107,000千卡。成立于1977年。 它是西藏第一座地热电站,也是中国最大的地热蒸汽发电厂。从1981年 4,000千瓦电力开始沿着一条沿着堆龙河向东南延伸的输电线路输送到拉萨。它是拉萨的主要电力来源,直到羊卓雍湖抽水蓄能电厂(Yamdrok Hydropower Station)在1998年投入运行。 钻孔内的最高温度为125.5°C(257.9°F)。 到2000年底,羊八井地热站已安装了8台蒸汽涡轮发电机,每台的容量为3,000 kW,总功率为25181kW。地热田地向南部的拉萨市提供25,181千瓦,或每年1亿千瓦。 截至2000年,洋八井发电厂每天使用的浅水库水量为1200吨,但压力迅速下降,涡轮机无法满负荷运转。正在钻较深的井,以开采较低层的导热液。

羊八井地热电站

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