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二进制发电技术将推动地热发电迎来飞跃发展 |
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| http://cn.newmaker.com
7/2/2012 10:37:00 AM
日经能源环境网
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由于电力短缺及核电站重新启动问题等，在日本，关于能源的主要话题仍然是电力。然而，热能在能源中所占比例高，如果能通过电力以外的能源供给更多的热能，将有助于节电。但是，由于热能很难进行长距离运输，因此原则上进行近距离利用。
在日本，由于电力与燃气分离，因此一直存在是采用电气还是采用热能（燃气）的讨论。虽然电力是一种高品质的能源，颇具吸引力，但在能源效率方面存在问题。虽然热能的能源效率较高，但又存在着不能完全利用的难题。
二进制发电是一种可以联通热能与电气的技术。通过利用沸点较低的介质，即使在低温下也可进行发电。因技术进步和政策支持，二进制发电在日本已开始受到关注。说到未利用的热能，地热、生物质、太阳光、焚烧炉、工厂余热等，可利用范围很广。当然也能将成为可再生能源普及的撒手锏。
从这篇起介绍二进制发电。首先是已先行普及的地热。关于地热发电的总体情况，希望各位参照之前的连载。
固定价格收购制度催生地热二进制发电萌芽
日本可再生能源固定价格收购制度（FIT）规定的地热发电收购价格，1.5万千瓦以上为平均每千瓦时27.30日元（含税，下同），不足1.5万千瓦为42日元。据说在运营商要求的水平以上。
运营商方面以可取得规模经济效益为由，提出的要求是基于线性公式的详细数値。相对于此日本政府的价格方案采用了以中间点为分界的2阶段，对不足1.5万千瓦的价格水平也作了考虑。
这里引人注目的是二进制发电。二进制发电是通过加热源对沸点较低的介质进行加热，使其蒸发，利用其蒸汽转动涡轮机的一种发电方式。因是利用加热源系统和介质系统2个热循环进行发电，所以被称为二进制循环（Binary-Cycle）发电。该技术被利用于地热发电等领域。作为介质，可以采用戊烷或异丁烷之类的有机物质、氟利昂替代品、氨与水的混合液等（资料1）。 
资料1.地热二进制发电原理
（出处）JFE工程
地热发电大体可分为3类。即只利用地下喷出的蒸汽进行发电的干式地热发电、从热水与蒸汽的混合物中分离出蒸汽加以利用的闪蒸式发电、使温水与流动着低沸点介质的另外系统（循环）进行换热的二进制式发电。按照干式、闪蒸式、二进制式的顺序，从高温高压变成低温低压。从占世界地热发电3成的美国的构成比来看，分别为5成、3成和2成，相当多的二进制发电设备正在运转（资料2）。因为规模小，所以数量多。
资料2.美国地热开发的变化（按方式，截至2012年3月）
出处：Geothermal Energy Association
近来，美国等国家开始关注的是高温岩体发电（Hot Dry Rock geothermal power，HDR，或者是Enhanced Geothermal Systems，EGS）。这种方法是，即使缺乏天然的热水及蒸汽，但可在存在高温岩体的地方进行水压破碎，注入水之后人工生成蒸汽及热水，并使其喷出，然后加以利用。尽管实例很少，但据说发展潜力非常大。
普遍认为，在这种情况下适合采用二进制发电。这与利用页岩层的页岩油气的普及十分相似。日本正在进行商业运转的地热二进制发电只有九州电力公司八丁原地热发电站（2000千瓦）和鹿儿岛县雾岛国际宾馆的自行发电（220千瓦）这2例，人们对其了解还很少。
涡轮机的生产方面，虽然干式、闪蒸式的大型产品中日本企业占了7成左右，但较小型的二进制式产品几乎全部为海外生产。特别值得一提的是，美国Ormat公司拥有大约9成的市场份额，八丁原的涡轮机也是该公司制造的。
东芝、三菱重工、富士电机三家公司开始越来越关注二进制发电。富士电机于2010年5月开始销售输出功率为2000千瓦的二进制设备。当时介绍说，二进制发电的市场规模为全年16万千瓦，如果高温岩体发电普及，则将增加到数倍。可以认为，因采用固定价格收购制度，3家公司已开始意识到日本国内市场。
另外，Ormat公司已建立了自行进行开发和发电业务的垂直整合模式，拥有了坚固的经营基础。
低温也能发电的二进制地热
二进制发电的优点是在低温下也能发电。因是利用较浅的热源，所以容易进行勘探，开发成功的几率增高，只需较少的初期投资即可。对已用于发电及供热的热量进行2次利用。还可以利用供热用不完的热水。进行2次利、顺便利用时，没有开发风险，也容易得到当地的理解。
日本之前没有普及，是因为在拥有8成资源的国立和国定公园进行开发受到严格限制，为了有效开发获得许可的少数例外地区，此前开展的都是利用地下深处热能的大规模发电。虽然风险较大，但开发成功，单位发电成本将会降低。
电力公司购买蒸汽进行发电的模式中，即便是总成本也要控制在一定的范围之内。开发风险并不是全部附加到原价之上，从这一意义上来说，购买起来比较轻松。并且，或许是因为没有考虑二进制发电，对于事业的限制不论规模大小都是一致的，对于小规模事业并没有鼓励。
潜能达800万千瓦的温泉发电
在日本，不到1.5万千瓦的地热发电，收购价格是40日元，这一数值为包括二进制发电在内的小规模事业带来曙光。而且日本环境省此次放宽限制，关于二进制发电，允许在《自然公园法》规定的第2级和第3级特别保护区进行开发。对于不足300千瓦的事业，经济产业省决定一部分介质无需设置锅炉涡轮机技术主管。
据日本产业技术综合研究所推算，日本的地热发电潜力超过2400万千瓦（150度以上）。在此之外，以二进制利用为前提的低温（53～120度）发电，还有833万千瓦。并且日本地热学会和日本地热开发企业协议会认为，在833万千瓦之中，到2020年可实际开发12万千瓦，到2030年可实际开发33万千瓦。
下篇，包括正在进行实证和讨论的部分在内，介绍日本的二进制地热发电。（《日经商务在线》特约撰稿人：山家公雄）
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| · | 佳工网友 陈晓林
(Email)
于12/26/2015 12:38:00 PM评论说：
| | 二进制应改为双循环(电话：15821459526)
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