高温地热电力资源特点

  化石能源越来越受到碳减排的制约，发展清洁能源成为各国加快发展的关键，2011年日本地震福岛核电站事故，又使核电发展在全球降温。中国国民经济的高速发展下碳排放已居世界第一，继续增大碳排放量，国际压力势必越来越大。美国能源部可再生能源和能源效率办公室在《地热系统技术的评估》一书的封面上对地热能作了如下评述：“地热将你带到洁净、丰富、可靠、经济能源的繁荣未来”。因此，发展地热能等清洁能源是中国未来能源保障的必然选择。

 

  地热发电需要在超高温地层温度条件下钻成采热井眼，而中国目前在深层高温地热钻井方面尚没有相关的技术储备。本文对深层高温地热钻井的问题进行了初步分析，并提出深层高温地热钻井需采用的关键技术，旨在推动中国深层高温地热发电钻井技术的发展。

 

  地热发电可以分为中低温地热发电与高温地热发电。中低温地热取自浅表水动力系统，埋深较浅，对钻井技术的要求相对较低。高温地热取自深层水动力系统，发电效率高，是世界上大多数地热电站的热源。

  高温地热因发电热利用率较高，是一种较高效的利用方式。早期普遍尝试采用浅层高温地热发电，在世界一些地热田，钻数百米的浅井，就可以获得200℃以上的热水（汽），从而实现高温地热发电。其基本特征是采出热水属地表浅层地下水动力系统，补给路径短。实践发现，这类地热发电存在的问题是：（1）地热能不稳定，出水量与温度变化较大，因此发出电量稳定性也较差，不利于电网运行；（2）地下水在热源处经过的路径短，因此采出量与采出水温度都会较快衰减，发电难以持久。

 

  深层高温地热的特征是地下水通过地质断裂向下补充到热储层，再沿裂缝达到可采层位，其钻井深度通常超过1000m。

 

  这类地热的特点是：（1）采出热水温度高，通常高达300℃以上，发电效率高；（2）单井采出的热能多，单井发电能可达数兆瓦以上；（3）稳定采出热水时间长，可稳定发电达30a以上；（4）可以在浅层回灌，对环境影响较小。

 

  目前世界上建成的地热电站，大部分都是高温深层地热电站。如肯尼亚，虽然早期曾尝试过浅层高温地热发电，但后来规模化商业应用的却是深层高温地热发电，其钻井深度一般超过2800m。