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行業(yè)資訊

美國地?zé)崮芾酶攀黾凹夹g(shù)創(chuàng)新發(fā)展趨勢-地?zé)岚l(fā)電-地?zé)峁┡?/h1>

美國能源部(DOE)和國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)聯(lián)合編制的《2021年美國地?zé)岚l(fā)電和區(qū)域供暖市場報(bào)告》,反映了2019年美國地?zé)岚l(fā)電地?zé)?/a>區(qū)域供暖的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展預(yù)測及地?zé)崮荛_發(fā)利用技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展方向。

 

美國地?zé)崮馨l(fā)電裝機(jī)量位于世界首位,地?zé)岚l(fā)電技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位,但近年來,美國地?zé)?/a>發(fā)電發(fā)展相對緩慢。由于美國有更廉價(jià)的天然氣資源作為供暖的主要來源,所以,地?zé)崮?/a>區(qū)域供暖的發(fā)展較為滯后。從未來的地?zé)崮荛_發(fā)利用技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展方向來說,美國關(guān)注增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)技術(shù)、閉環(huán)工質(zhì)循環(huán)地?zé)峒夹g(shù)地?zé)?/a>發(fā)電靈活調(diào)度技術(shù)、地?zé)?/a>鹽水鋰提取技術(shù)、地下熱能存儲技術(shù)、油氣地?zé)岚樯?a href="http://xldcn.com/t/開發(fā).html" >開發(fā)技術(shù)、超臨界地?zé)?/a>技術(shù)和地?zé)崮?/a>微網(wǎng)技術(shù)。

 

一、地?zé)岚l(fā)電

(一)發(fā)展總體概況

目前美國共有93個(gè)地?zé)岚l(fā)電站,總裝機(jī)容量為3673MW。近年來,美國地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)量增長緩慢,根據(jù)統(tǒng)計(jì),從2015年至2019年期間,美國新增了7個(gè)地?zé)岚l(fā)電站,總裝機(jī)容量186MW,但同期11個(gè)地?zé)犭娬?/a>退役,總裝機(jī)容量103MW。


美國地?zé)崮芾酶攀黾凹夹g(shù)創(chuàng)新發(fā)展趨勢-地?zé)岚l(fā)電-地?zé)峁┡? width=



圖1 美國地?zé)岚l(fā)電總體概況

(注:凈容量定義為全年地?zé)?a href="http://xldcn.com/t/發(fā)電.html" >發(fā)電量除以全年地?zé)?a href="http://xldcn.com/t/發(fā)電.html" >發(fā)電小時(shí)數(shù))



技術(shù)路線上,美國地?zé)岚l(fā)電以干蒸汽發(fā)電技術(shù)和閃蒸法(含單級閃蒸、雙級閃蒸和三級閃蒸)發(fā)電技術(shù)為主,自2000年至2020年以來,美國新增地?zé)犭娬?/a>中,幾乎均為雙級閃蒸法發(fā)電技術(shù)系統(tǒng),僅有一家為三級閃蒸系統(tǒng)。服役年限上,美國已經(jīng)有超過64%的地?zé)犭娬?/a>服役年限超過30年,在運(yùn)20-30年的地?zé)犭娬?/a>占6%,在運(yùn)10-20年的地?zé)犭娬菊?3%,在運(yùn)小于10年的地?zé)犭娬菊?7%。地域分布上,加州和內(nèi)華達(dá)州擁有美國溫度最高的地?zé)豳Y源,因此這兩個(gè)州的地?zé)岚l(fā)電量占美國地?zé)岚l(fā)電量的90%以上,其余主要分布在阿拉斯加、夏威夷、愛達(dá)荷、新墨西哥州、俄勒岡和猶他州,加州共計(jì)有51座地?zé)犭娬?,總裝機(jī)容量2627MW,內(nèi)華達(dá)州共計(jì)有28座地?zé)犭娬荆傃b機(jī)容量797MW。價(jià)格成本上,地?zé)岚l(fā)電的成本在59美元/MWh到101美元/MWh之間,仍然高于燃機(jī)發(fā)電和風(fēng)電光伏發(fā)電成本,美國的地?zé)岚l(fā)電成本預(yù)計(jì)到2050年將降至42美元-77美元/MWh之間。


 美國地?zé)崮芾酶攀黾凹夹g(shù)創(chuàng)新發(fā)展趨勢-地?zé)岚l(fā)電-地?zé)峁┡? width=


圖2 不同技術(shù)路線的美國地?zé)崮馨l(fā)電站裝機(jī)容量分布


(二)項(xiàng)目開發(fā)障礙

 

1. 技術(shù)障礙

 

(1) 針對識別和開發(fā)優(yōu)質(zhì)高溫地?zé)豳Y源,未來需進(jìn)一步開發(fā)先進(jìn)勘探開發(fā)技術(shù); (2) 地?zé)徙@井成本較高從而導(dǎo)致項(xiàng)目前期開發(fā)成本高,未來需要進(jìn)一步開發(fā)高效經(jīng)濟(jì)的地?zé)徙@井技術(shù); (3) 進(jìn)一步研發(fā)長時(shí)間、可持續(xù)、高循環(huán)量的EGS循環(huán)系統(tǒng)。

 

2. 政策障礙

 

(1) 以美國現(xiàn)有的PPA協(xié)議電價(jià)體系,地?zé)岚l(fā)電難以被發(fā)現(xiàn)優(yōu)勢并獲得合理的PPA協(xié)議電價(jià);

 

(2) 根據(jù)美國《國家環(huán)境政策法》,位于聯(lián)邦管理土地上的地?zé)犴?xiàng)目在整個(gè)開發(fā)過程中最多可接受六次環(huán)境審查。此外,各級審查均有嚴(yán)格要求,地?zé)犴?xiàng)目開發(fā)的時(shí)間框架可能長達(dá)7至10年。

 

3. 公眾認(rèn)知

 

民眾普遍缺少對地熱能的正確科學(xué)認(rèn)知,地方政府和民眾普遍認(rèn)為開發(fā)地?zé)崮?/a>具有高危險(xiǎn)性和高成本。

 

(三)未來發(fā)展預(yù)測

 

自2019年底以來,已經(jīng)簽署了9個(gè)新的地?zé)崮?/a>項(xiàng)目PPA電價(jià)協(xié)議,分別位于加州(6個(gè))、猶他州(1個(gè))、夏威夷州(1個(gè))和阿拉斯加州(1個(gè))。裝機(jī)容量3MW-46MW,PPA電價(jià)67.5美元-74美元/MWh,協(xié)議年限20年-30年。

 

根據(jù)在一般發(fā)展場景、政策促進(jìn)場景、技術(shù)革新場景三個(gè)場景下對美國未來地?zé)崮馨l(fā)電裝機(jī)的預(yù)測:一般發(fā)展場景下,到2050年,美國地?zé)嵫b機(jī)的夏季凈容量將從2.5GW增加到6GW;政策促進(jìn)場景下,到2050年,美國地?zé)嵫b機(jī)的夏季凈容量將增加至13GW,這一預(yù)測接近于美國能源信息署(EIA)的預(yù)測;在技術(shù)革新場景下,到2050年,美國地?zé)嵫b機(jī)的夏季凈容量將增加至60GW,其中45GW源于干熱巖增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)的貢獻(xiàn)。(注:夏季凈容量即為夏季總發(fā)電量除以夏季發(fā)電小時(shí)數(shù))

 

二、 區(qū)域供暖

 

(一)發(fā)展總體概況

 

在美國,地?zé)釁^(qū)域供暖項(xiàng)目最初是在高品位水熱型地?zé)豳Y源附近開發(fā)的,但該技術(shù)正在向中-低品位水熱型地?zé)豳Y源地區(qū)擴(kuò)展。目前,美國共有23個(gè)地?zé)釁^(qū)域供熱系統(tǒng),總?cè)萘砍^75MWth。


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圖3 美國地?zé)釁^(qū)域供暖項(xiàng)目安裝數(shù)量

 

商業(yè)開發(fā)上,美國的地?zé)釁^(qū)域供暖大部分還未開發(fā),直接利用地?zé)?/a>能只提供了美國目前總用熱需求的0.1%,原因主要有兩點(diǎn),一是當(dāng)前美國天然氣價(jià)格較低,鼓勵地?zé)崮芄?/a>的驅(qū)動力不強(qiáng),二是民眾和地方政府對地?zé)釁^(qū)域供暖技術(shù)沒有足夠重視。區(qū)域分布上,美國所有的地?zé)釁^(qū)域供暖項(xiàng)目均位于美國西部,2000年以來新安裝的4個(gè)項(xiàng)目全部位于加州和俄勒岡州。裝機(jī)規(guī)模上,系統(tǒng)的容量范圍從0.1 MWth~20 MWth以上,平均裝機(jī)容量4MWth。服役年限上,美國82%的地?zé)釁^(qū)域供暖系統(tǒng)已經(jīng)使用了30年以上,剩下的18%中,有一半已經(jīng)超過了10年服役期。利用情況上,美國地?zé)釁^(qū)域供暖系統(tǒng)的平均利用率為23%,這種低利用率主要?dú)w結(jié)于經(jīng)常無法滿負(fù)荷運(yùn)行及供暖的季節(jié)性原因。成本價(jià)格上,美國地?zé)釁^(qū)域供暖的成本在15美元~105美元/MWh之間,平均54美元/MWh,在這23個(gè)商業(yè)項(xiàng)目中,有10個(gè)獲得了美國能源部的貸款和贈款支持。事實(shí)證明,聯(lián)邦、州和地方資金支持對發(fā)展美國大多數(shù)現(xiàn)有區(qū)域供熱項(xiàng)目至關(guān)重要。

 

(二)項(xiàng)目開發(fā)障礙

 

1. 技術(shù)障礙

 

(1) 高等級地?zé)豳Y源供熱需求逆向分布特征,美國地?zé)?a href="http://xldcn.com/t/資源.html" >資源豐富的地區(qū)位于美國西部,而供熱需求旺盛的地區(qū)位于美國東部,且美國的用熱、用冷系統(tǒng)多樣性大,改造過程復(fù)雜;

 

(2) 針對識別和開發(fā)優(yōu)質(zhì)高溫地?zé)豳Y源,未來需進(jìn)一步開發(fā)先進(jìn)勘探開發(fā)技術(shù)。

 

2. 政策/市場障礙

 

(1) 美國的地?zé)岵膳?/a>和制冷技術(shù)并未受益于一些州的碳核算機(jī)制,如排放交易或可再生能源組合標(biāo)準(zhǔn)(RPS),天然氣作為一種廉價(jià)的供暖能源品種,相比于地?zé)峁┡?/a>更具有經(jīng)濟(jì)性;

 

(2) 與其他國家甚至其他可再生能源技術(shù)相比,缺乏聯(lián)邦或州政府的激勵措施,如補(bǔ)貼或稅收抵免;

 

此外,美國的能源基礎(chǔ)設(shè)施以蒸汽管道為主,若采用地?zé)峁┡?/a>,則需要對地?zé)峁?yīng)的熱水分配系統(tǒng)進(jìn)行改造

 

(三)未來發(fā)展預(yù)測

 

根據(jù)對一般發(fā)展情景和技術(shù)革新情景下的模型預(yù)測結(jié)果,在一般發(fā)展情景下,技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和市場潛力分別為27000 MWth、2800 MWth和1000 MWth;在技術(shù)革新情境下,經(jīng)濟(jì)和市場潛力分別為27000 MWth、4600 MWth和1600 MWth。如果將增強(qiáng)型地?zé)衢_發(fā)技術(shù)和區(qū)域供熱技術(shù)考慮在內(nèi),則相應(yīng)數(shù)值最高可高出兩個(gè)數(shù)量級。

 

三、 新興技術(shù)

 

(一)增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)技術(shù)

 

增強(qiáng)型或工程型地?zé)嵯到y(tǒng)(EGS)在兩個(gè)或多個(gè)鉆孔之間建立水力連接,以實(shí)現(xiàn)流體循環(huán)。這使得低滲透巖石中的熱量可以被用來生產(chǎn)地?zé)崮?/a>。滲透率可以通過水力(或機(jī)械)增產(chǎn)來提高。

 

美國已經(jīng)開展了數(shù)個(gè)示范項(xiàng)目,其中有3個(gè)項(xiàng)目仍然處于活躍度比較高的狀態(tài)。由美國能源部支持的EGS示范項(xiàng)目在地熱能研究前沿天文臺(FORGE)開展。FORGE站點(diǎn)位于猶他州米爾福德附近,旨在通過專注于現(xiàn)場規(guī)模的測試和監(jiān)測,為開發(fā)EGS資源創(chuàng)建一個(gè)可復(fù)制的過程,從而加速EGS的研究和開發(fā)。相關(guān)的FORGE 路徑圖確定了EGS的關(guān)鍵研究領(lǐng)域:增產(chǎn)計(jì)劃和設(shè)計(jì)、裂縫控制和油藏管理。猶他 FORGE團(tuán)隊(duì)最近完成了該項(xiàng)目的第一口大斜度深井的鉆井鉆井時(shí)間不到最初預(yù)期的一半。該井將作為注采井對的注入井或生產(chǎn)井,深度溫度接近226°C。目前,F(xiàn)ORGE站點(diǎn)包括一口試驗(yàn)井和三口地震監(jiān)測井。2020年7月,美國能源部地?zé)峒夹g(shù)辦公室(GTO)組織Cyrq Energy、Ormat 和相關(guān)高校聯(lián)合開展改善勘探開采前沿技術(shù)研究,以便為在內(nèi)華達(dá)州和加州開展現(xiàn)有地?zé)崽?/a>勘探、識別、訪問、創(chuàng)建和管理EGS資源進(jìn)行技術(shù)儲備。美國能源部還資助了EGS協(xié)作項(xiàng)目,該項(xiàng)目是位于南達(dá)科他州鉛市桑福德地下研究設(shè)施的一個(gè)現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)室,一個(gè)合作團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行EGS儲層創(chuàng)建和模型驗(yàn)證的測試。

 

(二)閉環(huán)地?zé)峒夹g(shù)

 

閉環(huán)地?zé)?CLG)能源系統(tǒng)使用密封的井來使熱傳輸流體在地下循環(huán),這樣就不需要從滲透性巖石地層中流動地?zé)崃黧w。然而,在致密巖石中,為了克服井筒附近有限的熱補(bǔ)充,可能仍然需要滲透率。CLG可能能夠在廣泛的溫度和巖石條件下產(chǎn)生熱能和動力,包括低溫沉積帶和高溫干巖層。CLG還增加了可行的地?zé)犴?xiàng)目的數(shù)量,因?yàn)樗梢杂糜谝郧安簧a(chǎn)的地?zé)峋?/a>。隨著時(shí)間的推移,由于儲層熱水化學(xué)變化,地?zé)峋?/a>可能會啟動或不再生產(chǎn)。CLG還可以應(yīng)用于高溫地層的枯竭油氣井。對現(xiàn)有井進(jìn)行改造而不是鉆探新井,將降低地?zé)犴?xiàng)目固有的高鉆探風(fēng)險(xiǎn)和成本。由于沒有流體流失到周圍的地層中,因此可以簡化環(huán)境允許的過程,并替代熱傳輸流體(如超臨界CO2),在一定條件下可能優(yōu)于水。雖然CLG還沒有商業(yè)化,但有一些正在進(jìn)行的示范項(xiàng)目。在Coso地?zé)崽?/a>,GreenFire Energy公司在一個(gè)現(xiàn)場規(guī)模的閉環(huán)系統(tǒng)中安裝了一個(gè)井下熱交換器,目標(biāo)井有幾兆瓦的潛力,但由于不凝氣含量高而沒有使用。水和超臨界CO2被成功地用作熱傳輸流體。水產(chǎn)生不含不凝氣體的蒸汽,將超臨界二氧化碳加熱直接發(fā)電。Eavor技術(shù)公司最近完成了位于加拿大阿爾伯塔省的Eavor-lite示范項(xiàng)目。Eavor-Lite是一個(gè)全尺寸原型閉環(huán)系統(tǒng)。鉆井施工于2019年8月開始,該設(shè)施于2019年12月投入使用。

 

(三)地?zé)岚l(fā)電調(diào)度技術(shù)

 

可調(diào)地?zé)崮茉诩夹g(shù)上是可行的,并已在夏威夷的普納合資企業(yè)進(jìn)行了演示。地?zé)?a href="http://xldcn.com/t/發(fā)電廠.html" >發(fā)電廠可靈活運(yùn)行,提供輔助和電網(wǎng)可靠性服務(wù)(如電網(wǎng)支持、調(diào)節(jié)、負(fù)荷跟蹤、旋轉(zhuǎn)儲備、非旋轉(zhuǎn)儲備、替換或補(bǔ)充儲備)。曾經(jīng)有地?zé)?a href="http://xldcn.com/t/發(fā)電廠.html" >發(fā)電廠過去提供靈活的模式,但由于需求低、設(shè)備額外壓力帶來的運(yùn)營和維護(hù)成本高,以及水力發(fā)電、煤炭天然氣發(fā)電成本較低,這種模式在20世紀(jì)90年代初停止。由于地?zé)?a href="http://xldcn.com/t/發(fā)電廠.html" >發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)性主要取決于資本成本,而且運(yùn)行成本相對較低,因此運(yùn)營商傾向于基礎(chǔ)負(fù)荷發(fā)電,以實(shí)現(xiàn)收益最大化。部署可調(diào)度地?zé)岣嗟氖且粋€(gè)經(jīng)濟(jì)問題而不是技術(shù)問題。需要進(jìn)一步的研究來評估靈活地?zé)岵僮鞯慕?jīng)濟(jì)參數(shù),以及未來電網(wǎng)對基負(fù)荷與可調(diào)度地?zé)?a href="http://xldcn.com/t/發(fā)電廠.html" >發(fā)電廠的要求。

 

地?zé)崮茏鳛榭烧{(diào)性資源的價(jià)值可能隨著靈活可再生能源的高滲透而增加。例如,在孤立或島嶼電網(wǎng)中,需要靈活的可再生能源。在夏威夷,普納地?zé)嵬顿Y工廠代表了第一個(gè)完全可調(diào)度的地?zé)峁S。2011年,普納地?zé)犸L(fēng)險(xiǎn)投資公司和夏威夷電力照明公司達(dá)成了一項(xiàng)8MW的擴(kuò)建協(xié)議,該電廠已擴(kuò)展到38MW,其中16MW的靈活產(chǎn)能。在歐洲也有柔性地?zé)岬睦?,?a href="http://xldcn.com/t/德國.html" >德國慕尼黑有5個(gè)柔性地?zé)岚l(fā)電廠,其中3個(gè)還向集中供熱網(wǎng)絡(luò)提供熱量。

 

(四)混合地?zé)峒夹g(shù)

 

混合地?zé)峒夹g(shù)是采用“地?zé)?”的能源形式,以地?zé)崮芎推渌茉聪嘟Y(jié)合,形成多能互補(bǔ)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)能量梯次利用。未來主要關(guān)注的是熱電發(fā)電技術(shù),包括太陽能熱電、煤炭熱電和天然氣熱電混合發(fā)電系統(tǒng)。地?zé)崮苓€可用于工藝熱應(yīng)用,如從化石熱電廠捕獲二氧化碳和熱脫鹽,地?zé)崮芸稍鰪?qiáng)壓縮空氣能量存儲等。

 

(五)礦物質(zhì)(鋰)提取技術(shù)

 

綠色低碳技術(shù)的蓬勃發(fā)展推動了鋰、稀土元素的需求。鋰主要是從富含鋰的海水、地下熱鹽水或巖石中提煉獲得。現(xiàn)階段,美國進(jìn)口的鋰主要來自于阿根廷、智利和玻利維亞。如果能充分利用美國的地?zé)猁}水高效開采鋰資源,將大大豐富美國的礦產(chǎn)資源。美國最豐富的地?zé)猁}水鋰礦資源位于美國加州的索爾頓海,地?zé)徜嚌舛?00mg/L。美國加州能源委員會已經(jīng)關(guān)注在該地區(qū)提取鋰資源技術(shù)的研發(fā),并期望以此為依托在美國創(chuàng)造“世界級的鋰產(chǎn)業(yè)”。美國公司Lilac Solutions與澳大利亞公司Controlled Thermal Resources(CTR)合作的美國加州索爾頓海鹽湖地?zé)猁}水鋰礦,憑借其創(chuàng)新的鋰回收技術(shù),吸引了比爾·蓋茨旗下風(fēng)投Breakthrough Energy Ventures(BEV)的2000萬美元的投資。該技術(shù)用獨(dú)有的離子交換珠技術(shù)取代了傳統(tǒng)的蒸發(fā)池方法,能夠連續(xù)高效率地處理地?zé)猁}水,從而提純出電池級的鋰產(chǎn)品。該技術(shù)不僅可以降低生產(chǎn)成本,還能充分利用低品位的資源。此外,美國能源部也在開展地?zé)徜囐Y源開發(fā)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)支持。

 

(六)地下熱能儲存技術(shù)

 

地下熱能儲存(Thermal Energy Storage, TES)是利用地下的自然熱容來存儲熱能供以后使用。

 

含水層TES在地下含水層中以適中的溫度儲存熱能。大多數(shù)含水層TES系統(tǒng)位于荷蘭,井深通常為10米~150米。這些含水層可以位于松散的沉積單元、多孔的沉積巖(如砂巖或石灰?guī)r)或破裂的硬巖層中。根據(jù)適用溫度范圍劃分,含水層TES有三種不同類型:在溫度超過60°C的深層含水層中可以進(jìn)行高溫存儲,中溫儲存范圍為30°C~60°C,地下幾百米的低溫儲存通常限制在30°C以下。含水層TES系統(tǒng)已經(jīng)在世界各地應(yīng)用,歐洲有許多成功的系統(tǒng)。含水層TES在美國要有限得多,但在新澤西州的理查德·斯托克頓學(xué)院有一個(gè)含水層TES項(xiàng)目,在明尼蘇達(dá)州、俄亥俄州和馬里蘭州也進(jìn)行了含水層TES的可行性研究。

 

儲層TES利用地下的滲透層來儲存熱能。儲層TES是一項(xiàng)新技術(shù),存儲溫度可在70°C~100°C之間,目前應(yīng)用較少。使用的儲層通常比用于含水層TES的儲層更深、更熱,其特點(diǎn)是幾乎不流動,這使得TES更容易控制。隨著熱散失率的降低,儲層TES的效率會隨著時(shí)間的推移而增加,儲層TES已被證明是大型建筑的一種可行的熱能來源。

 

其它TES技術(shù),利用地下空間如坑、礦山和洞穴存儲熱量的方式雖然尚未得到廣泛應(yīng)用,但已經(jīng)從基礎(chǔ)研發(fā)階段步入了實(shí)踐示范階段,歐洲已經(jīng)有少數(shù)項(xiàng)目利用礦井TES作為低溫熱源加熱建筑

 

(七)油氣與地?zé)崧?lián)產(chǎn)開發(fā)技術(shù)

 

油氣沉積盆地擁有豐富的地?zé)豳Y源,油氣與地?zé)崧?lián)產(chǎn)技術(shù)日益受到關(guān)注。在美國,許多沉積盆地已經(jīng)鉆探石油和天然氣,留下了大量的鉆井記錄和地質(zhì)地層、溫度梯度和其他儲層性質(zhì)的特征,可以利用這些特征進(jìn)行低成本和低影響的地?zé)衢_采。通常情況下,采出水與碳?xì)浠衔锏谋戎禃S著時(shí)間的推移而增加,這意味著在油氣儲量不斷減少的地區(qū),油井可能會成為地?zé)崧?lián)合開采或轉(zhuǎn)化的重要選擇。利用油氣井生產(chǎn)地?zé)崮苡袃煞N方法:一是,利用相關(guān)已有的鉆井裝備用于地?zé)豳Y源開采;二是,利用這些油氣井開采油氣資源的同時(shí),伴生產(chǎn)生地?zé)豳Y源。在這兩種情況下, 重復(fù)使用現(xiàn)有井可以避免新井昂貴的鉆井成本,并提高社會接受度。懷俄明州落基山油田測試中心的一個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)得到了該項(xiàng)技術(shù)的驗(yàn)證,該項(xiàng)目使用油井聯(lián)合采出的地?zé)崴?/a>為一個(gè)250kW的有機(jī)朗肯循環(huán)(ORC)地?zé)岚l(fā)電裝置提供熱源。未來,通過改進(jìn)現(xiàn)有的油氣裝備以使其更加高效地開展油氣伴生地?zé)豳Y源的地?zé)崮荛_采利用,將是一種重要的趨勢。

 

(八)地?zé)?a href="http://xldcn.com/t/供冷技術(shù).html" >供冷技術(shù)

 

地?zé)崮?a href="http://xldcn.com/t/制冷.html" >制冷是地?zé)崮芫C合利用的一個(gè)重要方面,在美國的大部分地區(qū),制冷比供暖更需要。在阿拉斯加州的切納溫泉,吸收式制冷機(jī)的運(yùn)行成本還不到備用系統(tǒng)的三分之一。

 

(九)超臨界地?zé)?/a>技術(shù)

 

超臨界地?zé)崃黧w(>5km,>400℃)比目前深度(~3.5km)和儲層溫度(<350℃)的常規(guī)地熱流體相比,提供的能量要更大,據(jù)估計(jì),超臨界地?zé)?/a>資源的能量潛力至少在一個(gè)資源區(qū)域達(dá)到十億瓦規(guī)模,每口井的能量是常規(guī)熱液資源的10倍。傳統(tǒng)的鉆井和完井技術(shù)、井下工具和地面設(shè)備不適合這些系統(tǒng)的極端溫度和腐蝕性流體化學(xué)成分。在冰島鉆出的第一口超臨界井(IDDP-1)產(chǎn)生了極具腐蝕性和研磨性的流體,該井進(jìn)行了1年多的流動測試,并證明其產(chǎn)量可超過36MW。冰島第二口超臨界井IDDP-2沒有進(jìn)行測試,原因可能是流體的腐蝕性導(dǎo)致套管損壞。然而,該井的鉆井深度為4.7 km,井底溫度估計(jì)為535℃。這證實(shí)了即使是含有海水成分的流體也達(dá)到了超臨界域,冰島深井鉆探項(xiàng)目IDDP-3的第三口深井計(jì)劃在未來幾年進(jìn)行。此外,新西蘭等地?zé)豳Y源豐富的國家也開展了超臨界地?zé)崮荛_發(fā)技術(shù)的布局。

 

(十)地?zé)崮芪⒕W(wǎng)技術(shù)

 

盡管在美國,地?zé)釒缀踔挥糜诖笮碗娋W(wǎng)項(xiàng)目,但地?zé)峒夹g(shù)也能在微電網(wǎng)規(guī)模上提供電力。許多小型項(xiàng)目,包括并網(wǎng)和隔離,已經(jīng)成功運(yùn)行了多年。它們提供了柴油發(fā)電機(jī)的替代方案,而柴油發(fā)電機(jī)通常用于遠(yuǎn)程發(fā)電。幾個(gè)不斷變化的市場條件正在提高地?zé)嵛㈦娋W(wǎng)的競爭力,包括碳核算、小規(guī)模地?zé)岚l(fā)電的技術(shù)改進(jìn)(特別是ORC渦輪機(jī)效率、井口發(fā)電和設(shè)計(jì)優(yōu)化),以及批量生產(chǎn)的模塊化系統(tǒng)的可用性。

 

成功的小型地?zé)岚l(fā)電廠在孤立和并網(wǎng)的環(huán)境中都有應(yīng)用,通常與級聯(lián)直接使用項(xiàng)目相結(jié)合,以提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。泰國清邁附近的方氏地?zé)嵯到y(tǒng)采用低溫熱源(116°C), ORC系統(tǒng)自1989年以來一直持續(xù)運(yùn)行,余熱用于冷藏、作物干燥和水療。自2006年以來,一個(gè)680kW的孤立地?zé)嵛㈦娋W(wǎng)一直在阿拉斯加的切納運(yùn)行,第一年的運(yùn)行節(jié)省了超過65萬美元的柴油燃料,并將電力成本從0.30美元/kWh降低到0.05美元/kWh,該電廠利用了世界上溫度最低的71oC地?zé)岚l(fā)電源,利用接近冰點(diǎn)的河水和季節(jié)性零度以下的空氣溫度進(jìn)行發(fā)電循環(huán)散熱??偟膩碚f,該工廠多年來進(jìn)行了一些改造和完善,余熱用于區(qū)域供暖、溫室、利用吸收式制冷的季節(jié)性制冷、溫泉療養(yǎng)和其他用途。