基本介紹
歷史背景,地熱種類,一次蒸汽法,二次蒸汽法,混合蒸汽法,雙循環發電系統,全流發電系統,乾熱岩發電系統,系統利用,主要方法,降壓擴容法,中間介質法,發展現狀,世界地熱發電,中國地熱發展,中國地熱發電,促進產業方法,發展前景,
歷史背景
1904年，義大利托斯卡納的拉德瑞羅，第一次用地熱驅動0.75馬力的小發電機投入運轉，並提供5個100瓦的電燈照明，隨後建造了第一座500千瓦的小型地熱電站。
地熱能是來自地球深處的可再生熱能，它起於地球的熔融岩漿和放射性物質的衰變。地下水深處的循環和來自極深處的岩漿侵入到地殼後，把熱量從地下深處帶至近表層。地熱能的儲量比人們所利用的能量總量還要多，大部分集中分布在構造板塊邊緣一帶。地熱能不但是無污染的清潔能源，而且如果熱量提取速度不超過補充的速度，那么熱能還是可再生的。
地熱發電
地熱發電隨著化石能源的緊缺、環境壓力的加大，人們對於清結可再生的綠色能源越來越重視，但地熱能在很久以前就被人類所利用。早在20世紀40年代，義大利的皮也羅·吉諾尼·康蒂王子在拉德雷羅首次把天然的地熱蒸汽用於發電。地熱發電，是利用液壓或爆破碎裂法將水注入到岩層中，產生高溫水蒸氣，然後將蒸汽抽出地面推動渦輪機轉動，從而發電。在這過程中，將一部分未利用的蒸汽或者廢氣經過冷凝器處理還原為水回灌到地下，循環往復。簡而言之，地熱發電實際上就是把地下的熱能轉變為機械能，然後再將機械能轉變為電能的能量轉變過程。針對溫度不同的地熱資源，地熱發電有4種基本發電方式，即直接蒸汽發電法、擴容（閃蒸法）發電法、中間介質（雙循環式）發電法和全流循環式發電法。
地熱發電至今已有近百年的歷史了，紐西蘭、菲律賓、美國、日本等國都先後投入到地熱發電的大潮中，其中美國地熱發電的裝機容量居世界首位。在美國，大部分的地熱發電機組都集中在蓋瑟斯地熱電站。蓋瑟斯地熱電站位於加利福尼亞州舊金山以北約20公里的索諾馬地區。1920年在該地區發現溫泉群、噴氣孔等熱顯示，1958年投入多個地熱井和多台汽輪發電機組，至1985年電站裝機容量已達到1361兆瓦。20世紀70年代初，在國家科委的支持下，中國各地湧現出大量地熱電站。
地熱種類
開發的地熱資源主要是蒸汽型和熱水型兩類，因此，地熱發電也分為兩大類。
地熱蒸汽發電有一次蒸汽法和二次蒸汽法兩種。
一次蒸汽法
一次蒸汽法直接利用地下的乾飽和（或稍具過熱度）蒸汽，或者利用從汽、水混合物中分離出來的蒸汽發電。
二次蒸汽法
二次蒸汽法有兩種含義，一種是不直接利用比較髒的天然蒸汽（一次蒸汽），而是讓它通過換熱器汽化潔淨水，再利用潔淨蒸汽（二次蒸汽）發電。第二種含義是，將從第一次汽水分離出來的高溫熱水進行減壓擴容生產二次蒸汽，壓力仍高於當地大氣壓力，和一次蒸汽分別進入汽輪機發電。
地熱發電
地熱發電地熱水中的水，按常規發電方法是不能直接送入汽輪機去做功的，必須以蒸汽狀態輸入汽輪機做功。對溫度低於100℃的非飽和態地下熱水發電，利用抽真空裝置，使進入擴容器的地下熱水減壓汽化，產生低於當地大氣壓力的擴容蒸汽然後將汽和水分離、排水、輸汽充入汽輪機做功，這種系統稱“閃蒸系統”。低壓蒸汽的比容很大，因而使氣輪機的單機容量受到很大的限制。但運行過程中比較安全。如氯乙烷、正丁烷、異丁烷和氟里昂等作為發電的中間工質，地下熱水通過換熱器加熱，使低沸點物質迅速氣化，利用所產生氣體進入發電機做功，做功後的工質從汽輪機排入凝汽器，並在其中經冷卻系統降溫，又重新凝結成液態工質後再循環使用。這種方法稱“中間工質法”，這種系統稱“雙流系統”或“雙工質發電系統”。這種發電方式安全性較差，如果發電系統的封閉稍有泄漏，工質逸出後很容易發生事故。
混合蒸汽法
20世紀90年代中期，以色列奧瑪特（Ormat）公司把上述地熱蒸汽發電和地熱水發電兩種系統合二為一，設計出一個新的被命名為聯合循環地熱發電系統，該機組已經在世界一些國家安裝運行，效果很好。
地熱蒸汽發電系統
雙循環發電系統
也稱有機工質朗肯循環系統。它以低沸點有機物為工質，使工質在流動系統中從地熱流體中獲得熱量，並產生有機質蒸汽，進而推動汽輪機旋轉，帶動發電機發電。
全流發電系統
本系統將地熱井口的全部流體，包括所有的蒸汽、熱水、不凝氣體及化學物質等，不經處理直接送進全流動力機械中膨脹做功，其後排放或收集到凝汽器中。這種形式可以充分利用地熱流體的全部能量，但技術上有一定的難度，尚在攻關。
全流發電系統地熱發電
全流發電系統地熱發電乾熱岩發電系統
利用地下乾熱岩體發電的構想，是美國人莫頓和史密斯於1970年提出的。1972年，他們在新墨西哥州北部打了兩口約4000米的深斜井，從一口井中將冷水注入到乾熱岩體，從另一口井取出自岩體加熱產生的蒸汽，功率達2300千瓦。進行乾熱岩發電研究的還有日本、英國、法國、德國和俄羅斯，但迄今尚無大規模套用。
系統利用
國外對地熱能的非電力利用，也就是直接利用，十分重視。因為進行地熱發電，熱效率低，溫度要求高。所謂熱效率低。就是說，由於地熱類型的不同，所採用的汽輪機類型的不同，熱效率一般只有6.4～18．6%，大部分的熱量白白地消耗掉。所謂溫度要求高，就是說，利用地熱能發電，對地下熱水或蒸汽的溫度要求，一般都要在150℃以上；否則，將嚴重地影響其經濟性。而地熱能的直接利用，不但能量的損耗要小得多，並且對地下熱水的溫度要求也低得多，從 15～180℃這樣寬的溫度範圍均可利用。在全部地熱資源中，這類中、低溫地熱資源是十分豐富的，遠比高溫地熱資源大得多。但是，地熱能的直接利用也有其局限性，由於受載熱介質—熱水輸送距離的制約，一般來說，熱源不宜離用熱的城鎮或居民點過遠；不然，投資多，損耗大，經濟性差，是划不來的。
地熱發電由於電流只能用來傳熱，不能用來產生熱，因此地熱泵將可以提供比自身消耗的能量高3-4倍的能量。它可以在很寬的地球溫度範圍內使用。在美國，地熱泵系統每年以 20%的增長速度發展，而且未來還將以兩位數的良好增長勢頭繼續發展。據美國能源信息管理局預測，到2030年地熱泵將為供暖、散熱和水加熱提供高達68Mt油當量的能量。
對於地熱發電來說，如果地熱資源的溫度足夠高，利用它的好方式就是發電。發出的電既可供給公共電網，也可為當地的工業加工提供動力。正常情況下，它被用於基本負荷發電，只在特殊情況下，才用於峰值負荷發電。其理由，一是對峰值負荷的控制比較困難，再就是容器的結垢和腐蝕問題，一旦容器和渦輪機內的液體不滿和讓空氣進入，就會出現結垢和腐蝕問題。
地熱發電----地熱泵
地熱發電----地熱泵地熱能直接利用於烹飪、沐浴及暖房，已有悠久的歷史。至今，天然溫泉與人工開採的地下熱水，仍被人類廣泛使用。據聯合國統計，世界地熱水的直接利用遠遠超過地熱發電。中國的地熱水直接利用居世界首位，其次是日本。
地熱水的直接用途非常廣泛，主要有採暖空調、工業烘乾、農業溫室、水產養殖、旅溫泉療養保健等。
主要方法
把地下熱能轉換為機械能，然後再把機械能轉換為電能的生產過程。根據地熱能的賦存形式，他熱能可分為蒸汽型、熱水型、乾熱岩型、地壓型和岩漿型等五類。從地熱能的開發和能量轉換的角度來說，上述五類地熱資源都可以用來發電，但日前開發利用得較多的是蒸汽型及熱水型兩類資源。地熱發電的優點是：一般不需燃料，發電成本上多數情況下都比水電、火電、核電要低，設備的利用時間長，建廠投資一般都低於水電站，且不受降雨拉季節變化的影響，發電穩定，可以大大減少環境響污染，等等。
地熱發電
地熱發電利用地下熱水發電主要有降壓擴容法和中間介質法兩種:
降壓擴容法
根據熱水的汽化溫度與壓力有關的原理而設計的，如在0.3絕對大氣壓下水的汽化溫度是68.7。通過降低壓力而使熱水沸騰變為蒸汽，以推動汽輪發電機轉動而發電。
中間介質法
採用雙循環系統即利用地下熱水間接加熱某些“低沸點物質”來推動汽輪機做功的發電方式。如在常壓下水的沸點為與100℃，而有些物質如氯乙烷和氟里昂在常壓下的沸點溫度分別為12.4℃及-29.8℃，這些物質被稱為“低沸點物質”。根據這些物質在低溫下沸騰的特性，可將它們作為中間介質進行地下熱水發電。利用“中間介質”發電萬法，既可以用100℃以上的地下熱水（汽），也可以用100℃以下的地下熱水。對於溫度較低的地下熱水來說，採用“降壓擴容法”效率較低，而且在技術上存在一定困難，而利用“中間介質法”則較為合適。
這兩種方法都有它們各自的優缺點。地熱發電仍是一個新的課題，其發電的方人仍在不斷探索中。
發展現狀
相對於太陽能和風能的不穩定性，地熱能是較為可靠的可再生能源，這讓人們相信地熱能可以作為煤炭、天然氣和核能的最佳替代能源。另外，地熱能確實是較為理想的清潔能源，能源蘊藏豐富並且在使用過程中不會產生溫室氣體，對地球環境不產生危害。
地熱發電現狀
地熱發電現狀美國的地熱能使用僅占全國能源組成的0.5%。據麻省理工學院的一份報告指出，美國現有的地熱系統每年只採集約3000兆瓦能量，而保守估計，可開採的地熱資源達到10萬兆瓦。相關專家指出，倘若給與地熱能源相應的關注和支持，在未來幾年內，地熱能很有可能成為與太陽能、風能等量齊觀的新能源。
和其他可再生能源起步階段一樣，地熱能形成產業的過程中面臨的最大問題來自於技術和資金。地熱產業屬於資本密集型行業，從投資到收益的過程較為漫長，一般來說較難吸引到商業投資。可再生能源的發展一般能夠得到政府優惠政策的支持，例如稅收減免、政府補貼以及獲得優先貸款的權力。在相關優惠政策的指引下，投資者們將更有興趣對地熱項目進行投資建設。
地熱能的利用在技術層面上有待發展的主要是對於開採點的準確勘測，以及對地熱蘊藏量的預測。由於一次鑽探的成本較高，找到合適的開採點對於地熱項目的投資建設至關重要。地熱產業採取引進石油、天然氣等常規能源勘測設備，為地熱能尋找準確的開採點。
世界其他國家和地區也在為地熱鞥的發展提供更多的便利和支持。全球大約40多個國家已經將地熱能發展列入議程，預計到2010年，全球地熱資源的利用將提升50%。
聯合循環地熱發電系統的最大優點是，可以適用於大於150℃的高溫地熱流體（包括熱滷水）發電，經過一次發電後的流體，在並不低於120℃的工況下，再進入雙工質發電系統，進行二次做功，這就是充分利用了地熱流體的熱能，既提高發電的效率，又能將以往經過一次發電後的排放尾水進行再利用，大大地節約了資源。
據截止1997年的統計，全世界地熱發電裝機容量已達762.2萬kw。美同加州吉塞斯地熱電站是H前世界上最大的地熱電站，裝機容量達91.8萬kw。西藏羊八井地熱電站是中國最大的地熱電站，裝機容量為2.52萬kw 。
世界地熱發電
世界地熱能發電10年增大50%。據美國地熱能協會(GEA)公布的數字，全球地熱能發電，過去的10年增長了50%，這種新能源正在全世界為4700萬人服務。新世界又有21個國家開發了地熱發電。
地熱資源在全球的分布主要集中在3個地帶：第一個是環太平洋帶，東邊是美國西海岸，南邊是紐西蘭，西邊有印尼、菲律賓、日本還有中國台灣。第二個是大西洋中脊帶，大部分在海洋，北端穿過冰島;第三個是地中海到喜馬拉雅，包括義大利和我國西藏。
就全球來說，由於地熱資源分布的不平衡，各國地熱利用情況也不同。
美國
美國南衛理公會大學地熱實驗室的研究人員最新測繪發現，美國境內地熱發電能力超過300萬兆瓦，是燃煤的10倍。美國地熱資源協會統計數據表明，美國利用地熱發電的總量為2200兆瓦，相當於4個大型核電站的發電量。雖然美國地熱資源儲量大得驚人，但利用率不足1%，主要原因是現有的地熱開發技術成本太高，平均每鑽入地下一英里（1英里約合1.6公里）就需要幾十個金剛石鑽頭，而一個鑽頭至少要2000美元，因此地熱的發展相對較為緩慢。
菲律賓
菲律賓過去只有高溫地熱可以作為能源利用，藉助於科技發展，人們已經可以利用熱泵技術將低溫地熱用於供暖和製冷。菲律賓政府給予可再生能源項目的優惠政策包括賦稅優惠期和免稅政策。2008年，地熱能源占菲律賓總能源產出的17%，總裝機容量達到200萬千瓦。2009年，該國政府正就10處地熱資源開發項目進行招標，同時還有9項合作正在與公司直接進行商討，這些合作總共將開發62萬千瓦的地熱能源。
印尼
印尼地熱能源已探明儲量達2700萬千瓦，占全球地熱能源總量的40%。政府大力倡導使用地熱能，政府已經定下指標，到2025年利用多樣化能源，其中石油的使用量占20%，遠遠低於的52%，地熱用量將增至5%。為了加快地熱能源的開發利用，印尼不僅出台了專門的政府法令，同時也積極地吸引投資。2008年，總統蘇西洛宣布了4項熱力發電站工程正式啟動，總投資額3.26億美元。
冰島
冰島所有電力都來自水電、地熱發電等清潔能源，同時該國還建起了完整的地熱利用體系，所有供暖系統也都使用地熱。利用地熱還有助於減少二氧化碳排放。按照冰島國家能源局的數據，如果每年用在取暖上的石油為64.6萬噸，用地熱取代石油，冰島可以減少40%的二氧化碳排放。得益於水力和地熱資源的開發，冰島現在已成為世界上最潔淨的國家之一。
日本
日本作為火山島國，地熱資源量為2347萬KW，是全球第三大地熱資源國。東日本大地震引發的核電站事故以來，日本為了確保國內電力供應，大幅增加海外燃料用資源進口，隨著國際能源價格的上漲，電力公司不得不上調電價。為了緩解企業和居民的用電負擔，日本出台《再生能源法案》，鼓勵自主發電的同時，加快了地熱發電等再生能源開發利用步伐。
德國
德國首座地熱發電廠將建成。德首座地熱發電廠將在德國西部巴符州建成當地公用事業部門。宣布德環境部為此投資650萬歐元。據悉，該電廠將從地下4600m深處採集熱量。由於該地地質結構特殊，這一深度的地下岩石溫度達170℃。
中國地熱發展
中國地熱發電
中國地熱資源多為低溫地熱 ，主要分布在西藏、四川、華北、松遼和蘇北。有利於發電的高溫地熱資源，主要分布在滇、藏、川西和台灣 。據估計，喜馬拉雅山地帶高溫地熱有255處 5800MW。迄今運行的地熱電站有 5處共 27.78MW，中國尚有大量高低溫地熱 ，尤其是西部地熱亟待開發地熱發電信息。
羊八井地熱發電廠
羊八井地熱發電廠中國最著名的地熱發電在西藏羊八井鎮。羊八井地熱位於拉薩市西北90公里的當雄縣境內，據介紹，這裡有規模宏大的噴泉與間歇噴泉、溫泉、熱泉、沸泉、熱水湖等，地熱田面積達17.1平方公里，是我國目前已探明的最大高溫地熱濕蒸汽田，這裡的地熱水溫度保持在47℃左右，是我國大陸開發的第一個濕蒸汽田，也是世界上海拔最高的地熱發電站。過去，這裡只是一塊綠草如茵的牧場，從地下汩汩冒出的熱水奔流不息、熱汽日夜蒸騰。1975年，西藏第三地質大隊用岩心鑽在羊八井打出了我國第一口濕蒸汽井，第二年我國大陸第一台兆瓦級地熱發電機組在這裡成功發電。
位於藏北羊井草原深處的羊八井地熱電廠，是我國目前最大的地熱試驗基地，也是當今世界唯一利用中溫淺層熱儲資源進行工業性發電的電廠，同時，羊八井地熱電廠還是藏中電網的骨幹電源之一，年發電量在拉薩電網中占45%。
2012年7月，國家發展改革委發布《可再生能源發展“十二五”規劃》指出，“十二五”期間可再生能源投資需求估算總計約1.8萬億元。而地熱能“十二五”發展目標是，到2015年，各類地熱能開發利用總量達到1500萬噸標準煤，其中，地熱發電裝機容量爭取達到10萬千瓦，淺層地溫能建築供熱製冷面積達到5億平方米。
促進產業方法
審時度勢，要推進我國地熱產業健康發展，需從以下四個方面入手：
一是合理規劃地熱資源的開發利用，引導和規範產業發展。地熱能資源雖屬可再生資源，但再生需要一定條件，而且不能無限再生。要保持能源的長期穩定性，讓人民民眾永享大自然的福賜，就必須把節約性保障措施放在優先位置統籌考慮，大力倡導“在保護中開發、在開發中保護”的發展模式。這就需要有關部門必須做好地熱產業產能布局和產業鏈的規劃工作，將重點放在高精尖技術的突破上，避免地熱產業鏈盲目集中於技術含量不高的環節，造成局部產能過剩、全行業整體競爭力不強。同時，在國家發展規劃中要明確地熱資源的利用率比例、地熱資源在能源消費中的比例等指標，並與節能減排目標相結合。此外，要協調好地方政府發展規劃和地熱發展的相關規劃，使之與國家總體規劃保持一致，避免地方政府盲目上項目、過度投資。
二是積極開展淺層地熱能資源勘查評價，促進產業可持續發展。地熱能特別是淺層地熱能資源，採用何種方式開發、可能利用的量、長期利用後對環境的影響程度等，受到當地具體水文地質條件(地下水埋藏條件，地層結構、含水地層的滲透性、地下水水質等)的限制，只有這些條件查清楚，才能對淺層地熱能的利用方式做出正確的選擇。因此，當前應先從平原區的重點城市起步，開展以1∶10萬比例尺精度為主體的勘查評價工作。以原來開展的水文地質勘查成果為基礎，補充必要的獲取岩土體熱傳導率、滲透率等參數的勘查工作。在勘查評價的基礎上，編制淺層地熱能開發利用規劃，進行合理布局，確定適宜開發利用的地區、圈定不同利用方式(地下水、地埋管)的地段、提出合理的開發利用規模、防治地質災害和環境地質問題的措施。
三是創造良好的政策環境，支持地熱產業發展。地熱能特別是淺層地熱能開發利用，最初投資較高，但運行管理費用低並具有清潔、高效、節能的特點，是具有很好的開發前景和可持續利用的清潔能源。為此，政府可以通過建立地熱能資源專項資金、補貼、投資退稅或生產減稅等優惠政策，降低地熱產業發展的前期資金成本。當然，從地熱產業的可持續發展考慮，這些支持措施既要適度又要適時，要根據產業發展周期採取不同的優惠措施，從而促使地熱產業從依靠政策扶持發展到具有自身競爭機制的成熟產業。此外，要理順體制機制，加強政府各部門的組織協調，建立良好的制度環境。
四是加大地熱開發利用的技術創新，完善技術支撐體系。要儘快建立國家級研發平台，加強技術研發工作以提高創新能力；要將地熱資源的有效利用列入各級政府的產業發展和科研攻關計畫，增加投入，納入預算；要促進企業和科研單位結成戰略夥伴關係、建立創新聯盟，使創新覆蓋整個產業鏈的所有重要環節；要制定相關的技術標準、規範，規範地熱能資源的開發利用；要在技術上吸收國外成功的先進經驗(如開採與回灌技術、發電與熱利用技術)，引進用於中低溫地熱利用的熱泵技術，實現地熱資源的梯級綜合利用，提高地熱能源的利用率，進而保護生態平衡，實現可持續發展。
發展前景
國際線上訊息：能源專家們認為，環保的地熱發電將在今後有強勁的發展前景。瑞士能源學家威利·格爾甚至認為，地熱發電量在20年後將占世界總發電量的10%。
據德國媒體5月17日報導，格爾推崇的一項新的地熱發電法叫做“熱乾岩過程法”。與那些只從火山活動頻繁地區的溫泉中提取熱能的方法相比，這種“熱乾岩過程法”將不受地理限制，可以在任何地方進行熱能開採。首先將水通過壓力泵壓入地下4到6公里深處，在此處岩石層的溫度大約在200度左右。水在高溫岩石層被加熱後通過管道加壓被提取到地面並輸入一個熱交換器中。熱交換器推動汽輪發電機將熱能轉化成電能。而推動汽輪機工作的熱水冷卻後再重新輸入地下供循環使用。
格爾介紹說：“運用這種新方法發電的首座商用發電廠將於5年後在瑞士城市巴塞爾建成。該電站將能為周邊的5000個家庭提供30兆瓦熱能和3兆瓦電能。”格爾強調，這種地熱發電成本與其它再生能源的發電成本相比是有競爭力的，而且這種方法在發電過程中不產生廢水、廢氣等污染，所以它是一種未來的新能源。另一個好處是，地熱幾乎是取之不盡、用之不竭的，並能隨時隨地被利用。
這位能源專家同時也提出，與技術問題相比，地熱的廣泛利用更是一個意識問題。他說：“我們明知是坐在一個幾乎取之不盡的能量源上。卻不願意在我們腳下挖上幾公里，而更喜歡從幾千公里遠處背回石油、天然氣和煤炭。”
據德國媒體5月17日報導，格爾推崇的一項新的地熱發電法叫做“熱乾岩過程法”。與那些只從火山活動頻繁地區的溫泉中提取熱能的方法相比，這種“熱乾岩過程法”將不受地理限制，可以在任何地方進行熱能開採。首先將水通過壓力泵壓入地下4到6公里深處，在此處岩石層的溫度大約在200度左右。水在高溫岩石層被加熱後通過管道加壓被提取到地面並輸入一個熱交換器中。熱交換器推動汽輪發電機將熱能轉化成電能。而推動汽輪機工作的熱水冷卻後再重新輸入地下供循環使用。
格爾介紹說：“運用這種新方法發電的首座商用發電廠將於5年後在瑞士城市巴塞爾建成。該電站將能為周邊的5000個家庭提供30兆瓦熱能和3兆瓦電能。”格爾強調，這種地熱發電成本與其它再生能源的發電成本相比是有競爭力的，而且這種方法在發電過程中不產生廢水、廢氣等污染，所以它是一種未來的新能源。另一個好處是，地熱幾乎是取之不盡、用之不竭的，並能隨時隨地被利用。
這位能源專家同時也提出，與技術問題相比，地熱的廣泛利用更是一個意識問題。他說：“我們明知是坐在一個幾乎取之不盡的能量源上。卻不願意在我們腳下挖上幾公里，而更喜歡從幾千公里遠處背回石油、天然氣和煤炭。”
