摘要: 随着化石能源对环境与大气污染问题对人们生活生产带来的巨大挑战，绿色环保的可再生能源利用逐步引起了人们的关注，而地热资源作为可再生的绿色清洁能源具有巨大的开发潜力，是 21 世纪最受人们关注的新能源之一。相对于太阳能和风能发电的间隙性，地热能发电相对较为稳定，本文通过对地热温泉发电的可行性进行了分析研究，研究显示地热具有一定的发电潜力，可以成为未来多能源发电的组成部分，有利于区域微网的建设与实现。
关键词: 地热分布; 中低温发电; 新能源
1 引言
地热能是蕴藏在地球内部的巨大自然能源，已成为21世纪能源发展中不可忽视的可再生能源之一，也是最现实和最具竞争力的资源之一。地热能最大优势在于它的稳定性、连续性和高利用效率。所以地热能在未来能源结构中发挥的最重要作用就是提供稳定、连续的基础负荷。相比风能、太阳能等其他可再生能源，地热发电具有很高的利用效率。增加我国地热发电的装机容量，既可以改善人民生活水平，促进经济发展，又可以在温室气体减排的国际谈判中争取话语权。
2 常用地热发电技术
2.1闪蒸发电技术
闪蒸发电技术是目前地热发电最常用的技术。闪蒸法是采用降压扩容的方法从地热水中产生蒸汽。当地热水的压力降到低于它的温度所对应的饱和压力时，地热水就会沸腾，一部分地热水将转换成蒸汽，直到温度下降到等于该压力下所对应的饱和温度时为止。这个过程进行得很迅速，称之为闪蒸过程。中低温地热水的闪蒸蒸汽的压力低于大气压力，因此汽轮机是负压湿蒸汽汽轮机，蒸汽比容大，机组及管道阀门的体积相对较大。但由于系统以水为工质，技术成熟，设备系统相对简单，操作简便，运行安全可靠。
为了增加每吨地热水的发电量，可以采用两级闪蒸以至三级闪蒸的方法。采用两级闪蒸可以使每吨地热水发电量增加20%以上。但蒸汽量增加的同时所需的冷却水量也有较大增长，从而实际上二级闪蒸后净发电量的增加低于20%。
2.2 双工质循环发电技术
国外从事有机朗肯循环系统设计安装的公司有十多个，并几乎占据了全球中低温地热发电市场。我国最早的双工质地热电站建在江西温汤，1978年广东丰顺建成2号机以异丁烷为中间介质的双工质试验电站，目前这两个电站都已经停机，由中国科学院广州能源研究所承担的国家“863项目”已建成5千瓦中低温地热双工质试验系统，2011年项目已顺利通过验收。双工质循环汽轮发电机组成套设备虽然投资较大，但已能付诸商业应用。
双工质循环发电技术的特点是采用一种低沸点的流体，如正丁烷、异丁烷、氯乙烷、氨和二氧化碳等作为循环工质。由于这些工质多半是易燃易爆的物质，必须形成封闭的循环，以免泄漏到周围的环境中去。所以有时也称为封闭式循环系统，在这种发电方式中，地热水仅作为热源使用，本身并不直接参与到热力循环中去。
首先，从井中泵上的地热水流过表面式蒸发器，以加热蒸发器中的工质。工质在定压条件下吸热汽化，产生的饱和工质蒸汽进人汽轮机做功，汽轮机再带动发电机发电。然后做完功的工质乏汽再进人冷凝器被冷凝成液态工质。液态工质又由工质泵升压打进蒸发器中完成工质的封闭式循环。
2.3全流发电技术
全流循环发电是针对汽水混合型热水提出的一种新颖的热力循环方式。其核心技术是一个全流膨胀机，地热水进人全流膨胀机进行绝热膨胀，膨胀结束后汽水混合流体进人冷凝器冷凝成水，然后再由水泵将其抽出冷凝器而完成整个热力循环。从理论上看，在全流循环中地热水从初始状态一直膨胀到冷凝温度，其全部热量最大限度的被用来做功，因而全流循环具有最大的做功能力。要实现全流系统发电，必须解决好两方面问题。一是研制适合于两相流体工作的膨胀机，二是汽水两相地热流体在膨胀机内工作时所产生的结垢和腐蚀问题。
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3 先进地热发电技术研究
3.1 闪蒸一双工质联合循环发电技术
当地热流体中含有大量可能腐蚀或沉积在换热器表面上的溶解物时，采用闪蒸一双工质循环可提供较好的解决方法。这种特殊的能量转换系统，实际上是用闪蒸蒸汽来加热双工质循环，它可设计成单级闪蒸和两级闪蒸两种加热方法。
地热电站的主要目的是生产电能和提供热水。为此目的.若将闪蒸系统发电与双工质循环发电联合起来，会使电站的出力提高，从而提高了对资源的有效利用。闪蒸和双工质联合发电，实际上是将闪蒸器产生的蒸汽用于水蒸气发电，而产生的饱和水用于低沸点工质发电。这种发电的能量转换系统，能使地热资源得到充分的利用。该系统包括闪蒸系统发电和双工质循环发电两部分，和这两个发电系统相连接的是闪蒸器。
3.2 地压地热发电
地压地热是指在某些大型含油气盆地深处(3-6公里)存在着的高温高压热流体，其中还含有大量的甲烷天然气。这种资源的能量由以下三方面所组成:高压地热流体所具有的机械能、高温地热能和高温高压下溶解于地热流体中的甲烷等天然气的化学能。利用地压地热发电的方案有多种，其中一种基本的发电方案是:地热水在高压及低压分离器中将天然气分离出来送往用户或发电;高压地热水通过水力涡轮发电机组利用其势能来发电。然后高温地热水在一个双工质循环中再利用其热能来发电。
3.3 干热岩地热发电
干热岩地热资源，是比水热资源或地压地热资源所蕴藏的能量更为巨大、并广布于全球的一种地热资源。这些资源的岩石温度很高，但很少有水和蒸汽作为载热体，因此需要用一种特殊方法才能把其中的热能取出来。首先在热岩体的地面上先钻一口深井，通过水力压裂的方法建立高渗透性的裂缝体系(人工热储)，然后再钻一口深井至该热储底部，通过这口深井，由地面注人冷水进人热储底部，冷水在人工热储内流动时被加热成热水或湿蒸汽，然后由顶部的另一口深井流出地表用于发电，而冷却水则被再次注人地下热交换系统循环使用。
干热岩地热发电在许多方面要比天然蒸汽或热水发电优越。首先干热岩体的能量储存很大，它可以比较稳定地供给热量，使用寿命长。而且干热岩加热产生的热水或湿蒸汽比一般热水田的汽水挟带的杂质少，因为注人的地表水是清洁的，而它在地下停留的时间短，来不及溶解大量矿物质。目前从事干热岩开发利用的国家有美国、日本、德国、法国和意大利等。我国应积极开展这方面的试验研究，并与国际合作，跟踪国外干热岩体的开发利用示范动态，研究制定我国干热岩体试验计划。
4 结语
利用中低温地热资源发电已逐渐引起了更多的关注，其技术经济可行性已得到国内地热界的基本认可。
国内中低温地热发电得到充分验证的一个案例就是中国科学院广州能源研究所在广东丰顺建成的国内首座300千瓦地热电站，目前已稳定运行近40年。国家863计划、科技支撑计划分别在中低温地热发电、地热防腐防垢、地热综合利用技术等领域设置了应用基础研究课题，研发了一批地热发电及综合利用关键技术，为我国开展规模化地热发电系统示范及成套设备的研制开发提供技术支撑。
参考文献：
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论文作者:杜长春
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2017/12/22
标签：地热论文; 闪蒸论文; 工质论文; 双工论文; 热水论文; 蒸汽论文; 低温论文; 《电力设备》2017年第26期论文;