ORC发电简介

低温地热水ORC发电

一、地热资源丰富

地热能是指地球内部蕴藏的能量，一般集中分布在构造板块边缘一带，起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。

据估算，距地壳深度5km以内蕴藏的热量约为1.46×1026J。

若其中的 1%可供开采，则该深度的地热能将提供 1.46×1024J的能量，而目前全世界的每年的能量消耗约为 4.18×1020J ，理论上来讲，这部分能量将可供人类使用 3500年。

如果能经济的开发这部分资源做发电利用，部分替代以化石能源为燃料的发电方式，对于促进可再生能源开发利用，减小化石能源消耗和 CO2、SO2、NOx等温室气体和环境污染物的排放，实现可持续发展，具有重要意义。全球地热资源中32%的地热温度高于130℃，而68%的地热温度低于130℃。

二、地热资源的划分

通常，地热资源可以按温度来划分，地热温度高于150℃为高温，地热温度低于90℃为低温，而地热温度处于90～150℃为中温。

三、地热发电的负荷率

地热能是绿色能源，也是可再生能源。世界上已有24个国家利用地热能发电，其中有5个国家的地热发电量占国家总发电量的15%～22%。从BP公司(世界最大的能源公司之一)的统计

数字显示，截止2008年底，全球地热发电总装机容量已达到10469 MW。地热能是一种环境友好型能源，与化石燃料能源相比，在开发利用过程中几乎没有废气排放，且废水排入地下。在已知的新能源中，地热能发电不受季节影响，因此它是稳定、可靠的能源，可用于带基本负荷运行的电站。BP能源公司2009年世界能源统计：

地热发电的负荷率高达90%；

太阳能发电负荷率为20%；

风力发电负荷率为25%。

四、地热发电运行成本

美国能源部(DOE)在 2009 年的地热能技术报告中指出，地热能发电的每 MWh 发电成本(Levelized Energy Cost 或者 LEC)为 42-69 美元，其经济性优于风能发电、太阳能热发电、光伏太阳能发电等其他可再生能源发电利用方式。可见，地热能发电利用的潜力巨大，前景良好。

五、低温地热电站的投资

低温地热电站每千瓦的造价为 3000 美元

（美国能源部(DOE)公布的数据，在北达科他州 Bowman County 建立的低温地热电站（地热资源温度 98°C），采用 ORC系统。）

美国新建超临界燃煤电厂的每千瓦造价约 19000 美元

常规水电每千瓦造价造价约 17000美元

天然气联合循环发电每千瓦造价约 7000美元

核电每千瓦造价约 34000美元

（据美国加利福尼亚州能源委员会及公用事业管制委员会和投资银行 Lazard 有限公司的有关报告）

显然，相对于已有的发电系统，低温地热 ORC 发电系统具有竞争力，且可用于发电的地热资源经济性温度有进一步降低的潜力，开展该方向的开发研究将带来实际的经济效益。

ORC纯低温余热发电技术在我国地热发电方面已得到初步应用。西藏羊八井1000kW地热电站，辽宁营口熊岳试验电站的装机容量2×100kW等。但目前国内的采用的ORC地热热源基本都在100℃以上，而对于100℃以下，尤其是大容量的地热温度为70℃左右的热源则研究较少。

六、ORC 发电

ORC发电事实上是两个各自封闭的循环系统在工作：图1

1、 做功（发电动力）系统

储液器 — 工质加压泵 — 预热器 — 蒸发器 — 膨胀机 — 凝结器 —储液器

2、 做功条件系统

地下（地热水）— 水处理 — 蒸发器 — 预热器 — 地下（回灌或他用）

在地热水的作用下，所选工质的蒸发气体进入膨胀机增加压力推动励磁发电机发电。