【文章內(nèi)容簡介】 提倡科學合理利用能源的今天，地熱直接熱利用方式不符合“分配得當、各得其所、溫度對口、梯級利用”的原則。干熱巖是一種可再生的潔凈能源，具有儲量大、分布廣，潔凈環(huán)保、用途廣泛、穩(wěn)定性好、可循環(huán)利用等特點，與風能、太陽能等相比，不受季節(jié)、氣候、晝夜變化等外界因素干擾等優(yōu)點，可有效與風能、太陽能等可再生資源多能互補，加快調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、強化霧霾治理、積極改善氣候變化挑戰(zhàn)。圖 23我國地熱資源分布圖通過在鉆孔中以加壓的方式將水注入到 3000米～3500米深度的高溫巖體（通常為花崗巖）中，這些水被加熱呈沸騰狀態(tài)并通過裂隙從附近的另外一處鉆孔中噴出地面，噴出的熱水被注入到一個熱交換器中，將其他沸點較低的液體加熱，將生成的氣體驅(qū)動蒸汽渦輪機進行發(fā)電。冷卻后的水可以進一步提取熱能后再次注入鉆孔中循環(huán)利用。采用 2口井為一井組，一口回灌井注水，旁邊生產(chǎn)井抽水。井之間間距500米采用雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)（也稱中間介質(zhì)法）即中低溫的 125℃地熱水流經(jīng)熱源換熱器，將地熱水具有的熱能傳給另一種低沸點的工作流體（如異丁烷、異戊烷、氟利昂等），低沸點物質(zhì)被加熱后沸騰產(chǎn)生蒸汽，進入汽輪機做功，排汽在冷凝器中冷凝成液體，經(jīng)工質(zhì)循環(huán)泵回到蒸發(fā)器被加熱，循環(huán)使用。地熱水放熱后溫度降低至 90℃后經(jīng)板式換熱器換熱為某鎮(zhèn)供暖系統(tǒng)提供熱源，地熱水溫度降至 30℃后被回灌到地下。雙循環(huán)發(fā)電技術(shù)降低了地熱發(fā)電的溫度范圍，并相應增大了地熱發(fā)電資源總量，地熱發(fā)電不需要龐大的鍋爐設備，不消耗燃料，技術(shù)較為成熟，且經(jīng)濟上也具有很強的可行性。圖 24回灌井、生產(chǎn)井網(wǎng)示意圖熱儲層巖性為細砂、中細砂、砂礫石，自北向南埋深和厚度逐漸加大,粒徑由粗變細；自上而下由松散到密實、微膠結(jié)、半膠結(jié)。地熱水總體流向為 NW→SE,地溫梯度多在 ～℃/100m，由于區(qū)內(nèi)深大斷裂較發(fā)育,發(fā)現(xiàn)有明顯的地熱異常,根據(jù)區(qū)內(nèi)地下水的溫度及含水層組特征將熱區(qū)地下水劃分為中溫熱水松散巖類孔隙含水層、低溫溫水松散巖類孔隙含水層、中溫溫水碳酸鹽巖類裂隙巖溶水含水層及變質(zhì)巖高溫裂隙極弱含水層(干熱巖)。某鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)附近下古生界頂面埋深 2200米左右，根據(jù)附近區(qū)域鉆探資料分析，該地區(qū)下古生界碳酸鹽巖厚度約 1000米左右，3500米處太古界混合花崗片麻巖溫度為 130℃左右。按熱儲法計算儲存的熱量：Q=Qr+QwQr=Adρrcr(1φ)(trt0)Qw=QLρwcw (tr t0)式中：Q熱儲中儲存的熱量，單位為焦（J）；Qr巖石中儲存的熱量，單位為焦（J）；QL熱儲中儲存的水量，單位為 m179。Qw水中儲存的熱量，單位為焦（J）；A計算區(qū)面積，單位為平方米（m2）d熱儲厚度，單位為米（m）；ρr熱儲巖石密度，單位為千克每 m179。（kg/m3）cr熱儲巖石比熱，單位為焦每千克攝氏度[J/(kg.℃)]。 φ儲熱巖石的空隙度，無量綱；tr熱儲溫度，單位為攝氏度（℃）；t0當?shù)仄骄鶜鉁兀瑔挝粸閿z氏度（℃）；ρw水的密度單位，為千克每 m179。（kg/m3）；cw水的比熱，單位為焦每千克攝氏度[J/(kg.℃)]。計算結(jié)果：上第三系計算單元：按示范區(qū)5km2計算，1017J。如果考慮在示范區(qū)周圍大面積利用地熱資源，按照 20km2計算，該地區(qū)地熱總熱量 1017J。上古生界計算單元：按示范區(qū)5km2計算，1017J。如果考慮在規(guī)劃區(qū)周圍大面積利用地熱資源，按照 20km2計算，1017J。合計：示范區(qū)內(nèi) 1017J，1017J。 天燃氣2011年，某借助國家西氣東輸主管道榆林到濟南輸氣管線建設之機,建成了某支線。這條管道北起*村，南至某，東到某，西至某岸，輻射面積達到2260平方公里，已覆蓋了15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，118個新農(nóng)村用上了天然氣，用氣人口達到了63余萬人。2013年，某市南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)高壓天然氣干線管網(wǎng)開工建設，這條南部高壓天然氣輸氣管線是該市“氣化鄉(xiāng)村”工程的一部分，該工程北起某城區(qū)東外環(huán)高壓中心站，南至某鎮(zhèn)，途徑城郊、某、某、某等鄉(xiāng)鎮(zhèn)。從某分輸站出中壓，向某鎮(zhèn)、某鎮(zhèn)輸氣，與“某—某”管線連接，形成環(huán)狀供氣管網(wǎng)。該市南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)高壓天然氣管線建成后，將福澤南部5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)40余萬人口，實現(xiàn)某市15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)全部氣化。在未來，該管線還將與西氣東輸管線連接，形成雙氣源供氣，將更加有力地提高某市天然氣的供應保障能力。2015年度某市最高燃氣日用量為112萬立方米，因此可有效保證本示范項目用氣。某市天燃氣管道線路圖某鎮(zhèn)天燃氣管道線路 存在問題目前，某市電力能源生產(chǎn)以燃煤火力發(fā)電為主，太陽能光伏、水電、風力發(fā)電、地熱能發(fā)電等新能源應用比例較低，電力能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)亟需調(diào)整。同時，燃煤嚴重污染環(huán)境，以煤為主的能源構(gòu)成以及燃煤在陳舊的設備和爐灶中仍沿用落后的技術(shù)被直接燃燒使用，成為某市大氣污染嚴重的主要根源。據(jù)歷年的資料估算，燃煤排放的主要大氣污染物，如粉塵、二氧化硫、氮氧化物、一硫化碳等，對大氣污染影響巨大。因此，在當?shù)仉娏δ茉瓷a(chǎn)端大力推廣可再生能源、新能源的應用，提高占比，成為當?shù)厣鐣茉聪M結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要舉措。2 能源需求預測 能源需求現(xiàn)狀電量：2010年至2015年，某市用電量由原來的43億千瓦時上升到55億千瓦時，隨著國家級某經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)的掛牌成立、政府招商引資力度不斷加大、產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)和多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)園發(fā)展態(tài)勢良好，一大批規(guī)模以上企業(yè)落戶某，再加上某汽配產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級和城市發(fā)展框架進一步拉大，預測到2020年，全市用電量將達到80億千瓦時左右。負荷：某供電區(qū)工業(yè)基礎(chǔ)好，負荷電量增長速度較快，根據(jù)2000年至2014年某負荷電量數(shù)據(jù)顯示，“十五”、“十一五”、“十二五”%、%、%?！笆濉?、“十一五”、“十二五”%、%、%。“十二五”由于受市場價格影響，高耗能行業(yè)減產(chǎn)，導致某市電量、負荷在2012年、2013年均出現(xiàn)負增長。表 24 某供電區(qū)電量負荷歷史數(shù)據(jù)單位：MW，108KWh2000年2005年2010年2011年2013年2014年遞增率十五十一五十二五最大負荷129280634803794%%%供電量%%%Tmax543457577397719367146956某地區(qū)天然燃供應主要由國家西氣東輸主管道榆林到濟南輸氣管線提供，在經(jīng)過某支線工程和“氣化鄉(xiāng)村”工程高壓天然氣管線建成后，某地區(qū)北起某，南至某，東到某，西至某岸，天然氣供應輻射面積達到2260平方公里，已覆蓋了15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，118個新農(nóng)村用上了天然氣，用氣人口達到了63余萬人。在未來形成雙氣源供氣后，將更加有力地提高某市天然氣的供應保障能力。2015年某市最高燃氣日用量達到了112萬立方米，因此可有效保證本示范項目用氣充足。 未來能源需求預測根據(jù)《某供電區(qū)“十三五”電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃及2025年展望》并結(jié)合《河南省“十三五”電網(wǎng)規(guī)劃》，預計2016年某供電區(qū)最大負荷為781MW，2020年最大負荷1116MW，“十三五”%。表25 某供電區(qū)負荷預測表單位：MW年度2015年2016年2017年2018年2019年2020年“十三五”年均增長率（%）最大負荷78183990196810391116%三、風光水火儲多能互補系統(tǒng)工程初步方案1 多能互補 擬使用的能源種類以太陽能為主要能源，風能、地熱能、天然氣等潔凈能源為輔助能源，示范工程所采用能源均為非化石能源。 正常年份一次能源需求規(guī)模及所占比例該示范工程正常年份一次能源需求為天然氣，需要4857萬m179。，在正常年份一次能源構(gòu)成中，%。 擬采用的技術(shù)和設備（1）單晶硅太陽能光伏組件和并網(wǎng)逆變器；（2）微風風力發(fā)電機組；（3）地熱能熱電聯(lián)供能源站；（4）燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)；（5）智能化能源分配控制系統(tǒng)。2 集成優(yōu)化利用示范基地太陽能、風能、地熱能和天然氣等資源組合優(yōu)勢，建設“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源示范項目，提高能源供需協(xié)調(diào)能力，推動能源清潔生產(chǎn)和就近消納，減少棄風、棄光、棄水限電，促進可再生能源消納。本工程各能源并網(wǎng)關(guān)口配置電流互感器、電壓互感器和測量表計等；相關(guān)主要用能單位關(guān)口亦配置電流互感器、電壓互感器和測量表計等，通過智能化能源分配控制系統(tǒng)實時監(jiān)測示范工程供能單位和主要用能單位能量流的實時變化。光伏發(fā)電站配套安裝光伏功率預測系統(tǒng)，風電場配套安裝風電預測系統(tǒng)。根據(jù)分析和計算數(shù)據(jù)，對未來一定時段的系統(tǒng)出力作出預先報告，優(yōu)先保證太陽能、風能等的出力，提前對多種能源的調(diào)度作出預響應，智能化地對多種能源進行動態(tài)調(diào)節(jié)。本示范工程計劃于2019年全部建成投運，通過多種形式能源的互補和能源儲存、轉(zhuǎn)換，達到供能和用能的基本平衡，實現(xiàn)棄風率控制在5%以內(nèi)，棄光率控制在3%以內(nèi)的目標。光伏發(fā)電和風力發(fā)電出力足時，減小或停止地熱能發(fā)電；光伏發(fā)電和風力發(fā)電出力少時，起動和加大地熱能發(fā)電的出力，若仍有缺口，啟動天然氣發(fā)電。3 工程配套 地熱能熱電聯(lián)產(chǎn)表 31地熱能熱電聯(lián)產(chǎn)主要建筑物、構(gòu)筑物配套工程一覽表序號配套工程類型建造方案1主要配套建筑物（總建筑面積3500m2～4000m2)發(fā)電機房與換熱站機房并列位于一棟建筑物內(nèi)，約占建筑面積 2500m2～3000m2，一層，鋼結(jié)構(gòu)，布局原則位于示范區(qū)南部中段，是地熱生產(chǎn)井、回灌井距離中心位置，并盡可能接近用能負荷端。換熱站機房與發(fā)電機房并列位于一棟建筑物內(nèi)，約占建筑面積 1000m2，布局原則位于示范區(qū)南部中段，是地熱生產(chǎn)井、回灌井距離中心位置，并盡可能接近用能負荷端。 燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)燃氣電站建筑物面積約10000m2。主要建筑物建筑方案如表所示。表32燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)主要建筑物、構(gòu)筑物配套工程一覽表序號建筑物層數(shù)建筑面積結(jié)構(gòu)形式備注1主廠房32500鋼筋混凝土框排架結(jié)包括汽機構(gòu)房和輔樓2余熱鍋爐4600鋼結(jié)構(gòu)露天布置3燃氣輪機發(fā)電機組1180鋼結(jié)構(gòu)罩殼露天布置4化學水處理室1800鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)5化學試驗樓2250鋼