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2017年中国地热发电发展现状与前景展望

2016-12-05 09:17:58 中国产业信息网

一、地热资源分布与利用方式

(1)中国地热资源分布情况

 我国是地热资源相对丰富的国家,地热资源总量约占全球的7.9%,可采储量相当于4626.5亿t标准煤。我国的高温地热资源(热储温度≥150℃)主要分布在藏南、滇西、川西以及台湾省,环太平洋地热带通过我国的台湾省,高温温泉达90处以上;地中海喜马拉雅地热带通过西藏南部和云南、四川西部。西藏高温热田主要集中在羊八井裂谷带,其中藏南西部、东部及中部约有108个高温热田,构成中国高温热田最富集的地带;云南是全国发现温泉最多的省,高温热田主要分布在怒江以西的腾冲-瑞丽地区,约20处;川西分布着8个高温地热区,为藏滇高温地热带的一部分。我国主要以中低温地热资源为主,中低温地热资源分布广泛,几乎遍布全国各地,主要分布于松辽平原、黄淮海平原、江汉平原、山东半岛和东南沿海地区,其主要热储层为厚度数百米至数千米第三系砂岩、砂砾岩,温度在40~80℃左右,已发现全国共有地热温泉3000多个,其中高于25℃的约2200个。从温泉出露的情况来看,我国主要有四个水热活动密集带:藏南-川西-滇西水热活动密集带;台湾水热活动密集带;东南沿海地区水热活动密集带;胶东、辽东半岛水热活动密集带。从地质构造上看,我国地热资源主要分布于构造活动带和大型沉积盆地中,主要类型为沉积盆地型和隆起山地型。

中国地热资源按其属性可分为三种类型:

①高温(>150℃)对流型地热资源,这类资源主要分布在西藏、腾冲现代火山区及台湾,前二者属地中海地热带中的东延部分,而台湾位居环太平洋地热带中。

②中温(90-150℃)、低温(〈90℃)对流型地热资源,主要分布在沿海一带如广东、福建、海南等省区;

③中低温传导型地热资源

中国地热资源分布图
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资料来源:公开资料整理

中国主要盆地地热资源量估算表
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智研咨询发布的《2017-2022年中国地热发电和直接利用市场研究及投资前景预测报告》显示,以各省(区、市)的情况而论,地热资源最丰富的是西藏自治区,探明地热资源可开采热能1732.2MW,其次是云南、广东、河北、天津等省(市)。以上五省(区、市)探明地热资源可开采热能合计3157.1MW,约占全国总量的3/4。

中国各省(自治区、直辖市)探明地热资源量简表
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资料来源:公开资料整理

就目前已勘查可利用地热资源而论,以中国西南地区最为丰富,已探明可利用地热能达2 204.45MW,占全国勘查探明可利用地热能总量的51.05%;其次是华北和中南地区,分别探明可利用地热能达745.33MW和 685.75MW,占全国可利用地热能总量的17.27%和15.89%;再次为华东地区,占9.92%;而以东北、西北地区最少,已探明可利用地热能分别仅占全国总量的2.53%和3.34%。

全国各地区探明地热资源可开采量比较表
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资料来源:公开资料整理

2)中国地热资源的利用方式

随着我国向西部转移的战略目标的实施,中西部地区的地热工作已逐步得到加强,并已取得显著进展。在地热发电、采暖、温室、养殖、康复医疗、提取化工原料、旅游以及瓶装矿泉水等方面已获得广泛利用。

地热发电。我国拥有150℃以上的高温温泉区近百处,集中分布在藏南、滇西和川西地区,成为我国开发利用高温地热能资源最有远景的地区。著名的羊八井地热田是我国兴建的第一座地热电站,自1977年9月建成试验发电以来,装机容量已达25.15兆瓦,占拉萨电网总装机容量的41.5%,在冬季枯水季节,地热发电量占拉萨电网的60.0%,成为其主力电网之一。

地热采暖。我国地热采暖有很大的增长,尤其在北方,如北京、天津、大港、任丘、大庆、西安、咸阳、开封等地,取得了良好效果,既节约了常规能源,又减少了环境污染。

地热农业利用。我国中西部大部分地区属农业区,无论是山区或平原地区,地热资源均十分丰富,为地热在农牧副渔等方面的广泛利用提供了优越的资源条件。地热资源已有效地利用于温室种植(蔬菜、花卉等)、水产养殖、禽类孵化等方面,效益显著。

地热工业利用。我国中西部地区地热水中含有许多贵重的稀有元素、放射性元素、稀有气体和化合物,如:溴、碘、硼、钾、氦、重水和钾盐等,是国防工业、原子能工业、化工工业及农业不可缺少的原料。仅在化工工业和轻纺工业等方面获得较好的利用。

地热医疗与旅游。由于地热水具有较高的温度、特殊的化学成分、气体成分、少量生物活性离子以及放射性物质等,并在一些地热区形成矿泥,对人体具有明显的医疗、保健作用,用于医疗、保健早为人们所关注。我国中西部的许多地区既拥有医疗矿水资源,又拥有温泉旅游观光资源,不少已成为著名的矿泉旅游疗养胜地,如陕西省临憧的华清池、河南省的汝州、内蒙古自治区的阿尔山等地,均在温泉区建有疗养院。

矿泉饮料业。我国中西部地区的许多热矿水中,含有锂、锶、溴、碘、锌、硒等微量元素和碳酸气等,已分别达到我国饮用天然矿泉水国家标准,有的不只单项达标,而是多项达标,对人体具有良好的医疗保健作用。矿泉饮料业已取得一定进展,效益显著。

二、地热发电发展现

中国地热资源多为低温地热 ,主要分布在西藏、四川、华北、松辽和苏北。有利于发电的高温地热资源,主要分布在滇、藏、川西和台湾。据估计,喜马拉雅山地带高温地热有255处 5800MW。迄今运行的地热电站有 5处共 27.78MW,中国尚有大量高低温地热,尤其是西部地热亟待开发地热发电信息。

中国最著名的地热发电在西藏羊八井镇。羊八井地热位于拉萨市西北90公里的当雄县境内,这里有规模宏大的喷泉与间歇喷泉、温泉、热泉、沸泉、热水湖等,地热田面积达17.1平方公里,是我国目前已探明的最大高温地热湿蒸汽田,这里的地热水温度保持在47℃左右,是我国大陆开发的第一个湿蒸汽田,也是世界上海拔最高的地热发电站。过去,这里只是一块绿草如茵的牧场,从地下汩汩冒出的热水奔流不息、热汽日夜蒸腾。1975年,西藏第三地质大队用岩心钻在羊八井打出了我国第一口湿蒸汽井,第二年我国大陆第一台兆瓦级地热发电机组在这里成功发电。

位于藏北羊井草原深处的羊八井地热电厂,是我国目前最大的地热试验基地,也是当今世界唯一利用中温浅层热储资源进行工业性发电的电厂,同时,羊八井地热电厂还是藏中电网的骨干电源之一,年发电量在拉萨电网中占45%。

 三、地热发电经济性分析

 国外对地热能的非电力利用,也就是直接利用,十分重视。因为进行地热发电,热效率低,温度要求高。所谓热效率低。就是说,由于地热类型的不同,所采用的汽轮机类型的不同,热效率一般只有6.4~18.6%,大部分的热量白白地消耗掉。所谓温度要求高,就是说,利用地热能发电,对地下热水或蒸汽的温度要求,一般都要在150℃以上;否则,将严重地影响其经济性。而地热能的直接利用,不但能量的损耗要小得多,并且对地下热水的温度要求也低得多,从 15~180℃这样宽的温度范围均可利用。在全部地热资源中,这类中、低温地热资源是十分丰富的,远比高温地热资源大得多。但是,地热能的直接利用也有其局限性,由于受载热介质—热水输送距离的制约,一般来说,热源不宜离用热的城镇或居民点过远;不然,投资多,损耗大,经济性差,是划不来的。

地热能的直接利用发展十分迅速,已广泛地应用于工业加工、民用采暖和空调、洗浴、医疗、农业温室、农田灌溉、土壤加温、水产养殖、畜禽饲养等各个方面,收到了良好的经济技术效益,节约了能源。地热能的直接利用,技术要求较低,所需设备也较为简易。在直接利用地热的系统中,尽管有时因地热流中的盐和泥沙的含量很低而可以对地热加以直接利用,但通常都是用泵将地热流抽上来,通过热交换器变成热气和热液后再使用。这些系统都是最简单的,使用的是常规的现成部件。

地热能直接利用中所用的热源温度大部分都在40℃以上。如果利用热泵技术,温度为20℃或低于20℃的热液源也可以被当作一种热源来使用(例如美国、加拿大、法国、瑞典及其他国家的做法)。热泵的工作原理与家用电冰箱相同,只不过电冰箱实际上是单向输热泵,而地热热泵则可双向输热。冬季,它从地球提取热量,然后提供给住宅或大楼(供热模式);夏季,它从住宅或大楼提取热量,然后又提供给地球蓄存起来(空调模式)。不管是哪一种循环,水都是加热并蓄存起来,发挥了一个独立热水加热器的全部的或部分的功能。

由于电流只能用来传热,不能用来产生热,因此地热泵将可以提供比自身消耗的能量高3-4倍的能量。它可以在很宽的地球温度范围内使用。在美国,地热泵系统每年以 20%的增长速度发展,而且未来还将以两位数的良好增长势头继续发展。据美国能源信息管理局预测,到2030年地热泵将为供暖、散热和水加热提供高达68Mt油当量的能量。

对于地热发电来说,如果地热资源的温度足够高,利用它的好方式就是发电。发出的电既可供给公共电网,也可为当地的工业加工提供动力。正常情况下,它被用于基本负荷发电,只在特殊情况下,才用于峰值负荷发电。其理由,一是对峰值负荷的控制比较困难,再就是容器的结垢和腐蚀问题,一旦容器和涡轮机内的液体不满和让空气进入,就会出现结垢和腐蚀问题。

地热能直接利用于烹饪、沐浴及暖房,已有悠久的历史。至今,天然温泉与人工开采的地下热水,仍被人类广泛使用。据联合国统计,世界地热水的直接利用远远超过地热发电。中国的地热水直接利用居世界首位,其次是日本。

地热水的直接用途非常广泛,主要有采暖空调、工业烘干、农业温室、水产养殖、旅温泉疗养保健等。

四、地热发电发展面临的问题

(一)政府扶持力度不足

我国的地热资源虽然十分丰富,但国家对地热发电产业的支持仍不足,我国的地热发电还没有引起政府的足够重视,未来规划也不够清晰。政府的引领和推动将是地热发电产业发展的关键。地热发电在国外大放异彩与政府的扶持密不可分,多国政府都在支持地热能发展方面做出了努力。目前,我国对于地热发电产业的扶持力度还远远不够,并且存在政府部门重复管理、评价信息缺失、资源利用浪费、不合理开发等问题。

(二)科学创新力度不够

目前在中低温余热发电技术方面,江西华电电力的螺杆膨胀动力发电机的技术比较成熟,既可用于工业余热废热回收发电,也可用于新能源发电,在国际上也处于先进水平。但地热发电遇到的其他技术问题还很多,有时甚至是基础性的,热源探查技术落后,钻探技术还不成熟,成井工艺方面也有待提高,有时需要打很多废井才能找到热源,增加生产成本,严重影响热能的充分利用和热源的使用寿命。综合技术也十分缺乏,缺少懂地面技术又懂地下勘探的企业。

 我国现阶段的地热发电设备陈旧,导致热电转换效率低和电力传输损耗大。再加上地热发电的成本较高,如西藏羊八井地热电厂发电的度电成本约为1元/千瓦时,而美国地热发电由于自动化程度较高,度电成本只有2.4美分/千瓦时,10万千瓦的地热发电厂,只需要2个工人。

 技术难题制约了地热发电产业的发展,中国地热科技创新需要转变理念,即当技术上可行、经济上不合算时,不要完全否定,而是要通过技术创新,以降低成本、提高效率来提升经济效益。

五、地热发电发展潜力与前景

中国的煤矿资源很缺乏,天然气、石油储量虽然不少,但是按人口平均也不丰富,随着经济的快速增长,电网的负荷也在快速增长。火力发电虽然取得进步,但是并不是未来的主要方向,水力发电虽可建立在中国几个水力资源丰富的区域,但水力发电的成本一直高居不下,季节性强,而水资源困乏、水污染严重的现状,让水力发电的未来堪忧。其它新能源,比如风力、太阳能、燃料电池、潮汐能等发电方式,在其稳定性和商业价值方面扩大不是一个短期的问题,其发电成本经济也不是很快在技术上所能解决的。而反观地热发电的优势,只要在热显示区,能准确勘测地热田内部结构情况。完善目前的地热发电技术,是除火力、水力发电之后较容易解决技术问题的第三种发电方式。




责任编辑: 李颖

标签: 地热

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