3.2 地热电站发电方式

3.2.2  地热蒸汽循环发电包括直接利用地热生产井出来的蒸汽冲转汽轮机和地热汽水两相经减压扩容产生的蒸汽送至汽轮机发电两种方式。前者一般为高温地热田，地热流体为干蒸汽，如意大利的Larderello、美国的Geyers、日本的松川（单机23.5MW）等地热电站。后者一般为中、高温地热田。对于减压扩容地热蒸汽发电，地热井出口流体为汽水两相，经汽水分离器，得到的地热湿蒸汽送至汽轮机。若分离器排出的地热水流量较大，温度较高，经技术经济比较后，可送入二级扩容器，部分地热水由于压力降低转化为水蒸气，将该蒸汽送入同一汽轮机低压级做功，或送至另一台低压汽轮机。目前各国一般均采用一级或二级扩容发电，我国的西藏朗久（单机1MW），新西兰的Wairakei（现157MW＋5MW＋双工质14MW），日本的滝上(单机25MW)、大岳(单机12.5MW)、葛根田（最大单机50MW），菲律宾的Malitbog(单机77.5MW)、Mahanagdong（单机60MW）等地热电站采用单级扩容发电。我国的西藏羊八井（单机3MW）、墨西哥的Gerro Prieto，日本的八丁原(单机55MW)、森等地热电站采用两级扩容发电。

    双工质循环发电利用地热流体与低沸点的烷烃类有机碳氢化合物，例如（正、异）戊烷、（正、异）丁烷等进行热交换后，使低沸点介质蒸发并产生蒸汽，送入汽轮机发电，如我国西藏那曲(单机1MW)、新西兰的Ngawha（单机20MW）、日本八丁原双工质机组(单机2MW)。另外美国、冰岛、菲律宾等国的地热电站均有采用这样的发电方式。

    地热联合循环发电为将地热蒸汽循环发电和双工质循环发电这两者相结合的发电方式，即地热蒸汽汽轮机为背压式机组，其排汽作为双工质循环机组的热源，加热和蒸发低沸点工质，产生的低沸点工质蒸汽被送入汽轮机，如菲律宾的Upper Mahiao（单机：1×20.31MW扩容机组＋3×3.8MW双工质机组）。

3.2.3  地热蒸汽循环发电、双工质循环发电和联合循环发电这三种发电方式的选择一般要经技术、经济比较后确定。新西兰一般以230℃作为地热蒸汽循环发电和双工质循环发电的分界，他们认为230℃以上地热井口流体介质以湿蒸汽为主，这个参数选择蒸汽循环发电从技术上和经济上均更有优势，反之推荐双工质循环发电。如果地热流体为干蒸汽，则以180℃为界限。新西兰的地热发电专家认为，双工质循环地热电站的建设成本至少是地热蒸汽循环电站的2倍，而且机组的热效率也更低，在得到同样蒸汽量的情况下，双工质循环地热电站的地热流体温度低，其蒸汽闪蒸率也低，扩容产生的蒸汽量少，大量的热量被地热水带走排掉，相应需打更多的生产井。根据我们对国外的了解，打一口1500m～2000m深的生产井，需投资5000万～6000万元人民币。而双工质循环地热电站从地热水和蒸汽中都能获取能量，其地热能量利用率更高。新西兰Ngawha地热电站地热生产井口温度在190℃左右，其装机1×20MW机组和2×6MW机组均采用的以色列ORMAT公司生产的双工质循环机组。

    我国20世纪70～90年代建设的地热电站，缘于当时的建设方式和投资体制，生产井为国家投资建设，地热电站建设和运营方不需对生产井投资，因此原则上地热流体温度在90℃～120℃之间推荐采用双工质循环发电。当然，在解决技术和投资方面更优的方案，就是将地热蒸汽循环发电与双工质循环发电相结合的联合循环发电，这既提高了地热能的利用率，又使单位投资最小化。

    另外，地热发电方式除技术经济比较外，还应结合地热流体成分分析（包括不凝气体含量）、元素含量、腐蚀结垢等情况确定。