美国地热发电装机容量及国内利用现状

1. 地热的来源与分类

地热并不是什么新鲜事物，早在1904年，意大利垃德勒罗（Larderello）附近即已用地热蒸汽发电，但作为实际上推广应用还远未落实。地热发电的基本原理与一般的蒸汽发电大体相同，它是利用地下蒸汽通过汽轮机——发电机组发电的。地热蒸汽是地下水在某种地质条件下受地热的作用而产生的（见图7—4）。它的过程如下：作为热源的岩浆侵入地壳某处并加热不透水的晶型岩层、使其上的地下水升温到270℃左右；但由于顶岩封盖压力很高，所以水蒸汽仍处于液体状态，需要打井才能喷出地面。

图7—4 地表下的蒸汽来源

1972年有人估计，在地壳表面三公里以内，可利用地热能约为2× 1020卡（接近全世界煤储量的含热量）。按10％的转换率计，相当于五十年内5800万瓩的发电量。也有人估计地热资源量为5×1023～9.8× 1025卡。

地热来源有干蒸汽，湿蒸汽和热水三种形式。其中干蒸汽最好，温度在150℃以上，属于高温地热田，可直接用来发电。但其量也最少。

湿蒸汽储量可能比干蒸汽多二十倍，温度在90～150℃之间，属于中温地热田，用前必须脱水，所以技术上较困难一些；不过可副产脱盐水，是一个数量很大的淡水来源。

热水储量最大，温度一般在90℃以下，属于低温地热田。只能直接用于取暖或供热，不能用来发电。

2. 地热发电站

1977年底全世界地热发电站的容量约为146万瓩。其中装机容量最大的有美国（60万瓩）、意大利（42.1万瓩）、新西兰（20.2万瓩）、日本（12万瓩）。根据1980年年底的统计资料，目前世界各国地热发电站的容量达到380万瓩。

地热发电的潜力还很大。表7—6列出了美国地热发电的可能装机容量。如果立即开始一个广泛的科研规划，那么到2000年美国地热发电可达4亿瓩，占全国总发电量的21％左右。相当于节省46亿桶石油。约占计划进口量的50％。如果这些估计准确，地热发电将对这个国家非常重要。

表7—6 国地热发电的可能容量(www.xing528.com)

全世界可用于地热发电的资源，1985年估计为17000万瓩；2000年为50000万瓩。就全世界而言，这种能源也是不可忽视的。

3. 地热发电与环境

应用地热发电对环境的影响有下述几方面：

①地热蒸汽的温度和压力都不如火力发电站高，因此地热利用率低，象盖塞斯老发电机组的热效率只有14.3％，以致冷却水用量多于普通电站，热污染也比较严重。

②地热电站也可利用冷却塔将余热释放到大气中，以避免上述的热污染。冷却塔的补充水来源于蒸汽本身，因此不需要外来水源。地热蒸汽在通过汽轮机之前，先进入离心分离器，除去岩粒和灰尘；然后冷凝成温水。再通过冷却塔，使其中75～80％转变为蒸汽，余下的冷水返回冷凝器利用。过剩的冷水由于积累了硼、氨等不受欢迎的污染物，应排注地下，而不应排入水体。这虽然解决了污染问题，但可能会引发地震；不过也可能因陆续注入而使岩层逐渐滑动，反而缓慢地解除积压，以致避免地震的突然发生。到底结果如何，必须严密监测加以控制。

③从冷却塔排出的废蒸汽和废水中可能含有H2S等有毒气体，应予重视并及时加以处理，以免污染厂区附近的空气。

④地热属于再生比较慢的一种资源。地热蒸汽产区只能利用一段时间，其长短难于估计，可能在30～3000年之间。由于取用的水多于回注的水，利用地热发电，最后可能会引起地面沉降，此点须加以注意。

我国的地热资源也比较丰富，据不完全统计，全国突露地面的地下热水点有2500多处，其中80℃以上的有600多处，遍及全国各省、市、自治区。我国地热资源大部分属于低温热水（我国地热资源的分类法是：低温热水为20或25～40℃，中温热水为40～60℃，高温热水＞60℃）。全国分布不均，主要重点地区有京津地区、东南沿海地区（闽、粤、赣南、湖南）、西藏和云南等。其中广东、福建、台湾三省温泉最多，西藏地区的地热源温度很高。

我国利用地热发电还刚刚开始、近年来一些地方只是利用地下热水建立小型发电站取得成功，这是地热能利用的一个良好开端。虽然利用地热发电比燃煤对环境污染少，也比核电站安全可靠，但要取用这种能源有三个问题，即蕴藏的地区不易找到，只有少数存在于接近地面处且蒸汽温度往往偏低，因此在国外大多数倾向于利用其它新的能源。看来，地热发电能否大量推广利用，仍属未定之列。而且我国已经发现的地热温度较低，品位差，用来取暖及供热当更合适。以北京的地热田为例，它属低温热水类，深埋在400～2500米之间，温度在38～70℃范围内，在东南城区面积约有50～60平方公里。全部北京凹陷面积总计至少比此要大10倍，可供36～72年利用。据粗略估计，近来用于染织、空调、养鱼、取暖、医疗和洗浴等方面，效果良好，每年可节约煤炭4300吨。

以上简要地讨论了人类未来的能源问题，正如本章一开头指出的，人们不必为未来的能源供应而悲观失望，不但化石能源还可以供应几百年，而且能源供应渠道甚多，数量丰富，特别是太阳能，将永远为人类提供数量巨大的、洁净的、环境影响又少的能源。另外，如果反应堆产生的大量放射性废物处理问题得到解决，以热中子堆-快中子增殖堆-受控热核聚变堆为代表的核能系列，有可能成为人类未来能源的主力，可供上亿年之用。不过，能源资源虽然十分丰富，但限于目前许多技术问题还没有解决，能源的地区分布又不均衡，绝大多数发展中国家的工业生产仍然被陈旧落后的工艺所统治。发达国家奢侈的生活造成能源浪费严重，再加上各国能源需求增长过快，以致当前能源供不应求的矛盾成了人们十分关注的问题。因此，当前的一个重要任务，就是从保护环境质量的观点出发，大力控制化石燃料的环境污染问题，节约利用不可再生的化石燃料；并根据国情，因地制宜和结合新能源的特点，合理开发利用各种新能源，制定持续利用能源资源的规划。