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高温地热电力资源特点
来源:地大热能 2017-08-30
  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。
 
  

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