西藏地热资源及地热发电的现状与发展

  1 西藏电力工业概况

 

  西藏自治区幅员辽阔、山川纵横、可再生能源资源十分丰富，水能资源可开发容量居全国第3位，地热能、太阳能资源为全国首位。

 

  西藏的发电史可上溯到1929年，当时的西藏地方政府在拉萨市北郊夺底建了一座92 kW的夺底水电站，主要为铸币厂和达赖住所及少数贵族供电，几年后被山洪冲毁。西藏电力工业的发展始于西藏和平解放后。1956年在周恩来总理亲切关怀下，在夺底易地重建了夺底电站，装机容量3×220 kW。1958年列为国家“二五”计划重点电力建设项目，兴建了纳金水电站，装机容量6×1 250 kW，标志着西藏现代电力工业起步。“纳金日夜发电忙，拉萨城里放光芒”的歌曲在全国广为歌唱。

 

  西藏电力工业的发展倾注了中央3代领导集体的心血和全国各族人民的无私援助。在中央相继召开的3次西藏工作座谈会均明确指出发展电力工业对于西藏社会稳定、经济发展的重要性，提出：“要充分利用水力、地热资源，发展动力和燃料工业”。“要充分认识开发能源对建设团结、富裕、文明的新西藏具有特殊重要性。”“没有现代化的能源建设就没有西藏的现代化”。并对西藏电力发展方针作了明确指示“大力加强并适当超前发展能源、交通、邮电通讯等基础设施建设。能源建设以水电为主，根本改变电力供应严重不足的状况，消灭无电县”。十一届三中全会以来，在中央的关怀和全国人民的支持下，西藏电力工业得到快速发展。到目前为止，西藏全区电力装机容量311 MW，年发电量6.58亿kW.h。形成了覆盖西藏中部地区3地市(拉萨市、山南地区、日喀则地区)的藏中电网雏型和4个地区独立电网和一批以县电站为主的独立县电网，全区大部分县以上城镇基本解决了供电问题。电力的发展为西藏社会稳定、进步和经济发展做出了积极的贡献。

 

  2 西藏地热资源和开发利用

 

  2.1 西藏地热资源及开发

 

  西藏地热资源丰富，全区共有水热爆炸、间歇喷泉、热泉、冒汽地面和泉体等水热活动显示600处，根据对350处显示点统计结果，热泉水总流量为2×104L/s，地热能总量276.28×104 kJ/s，折合标准煤为300万t/a，发电潜力800 MW。目前探明储量的地热田有4个：阿里地区朗久地热田，发电能力3 000 kW，已装机2×1 000 kW(1台机发电)；那曲地区那曲地热田，发电能力5 000 kW，已装机1 000 kW；拉萨市羊易乡地热田，发电能力约30 MW，尚未开发利用。目前已探明储量并开发利用较好的是羊八井地热田浅层热储，装机(8×3 000+1×1 000) kW。    羊八井地热田位于拉萨市西北当雄县境内，距拉萨市区约90 km，海拔4 300 m，是我国正在开发的最大湿蒸汽田。羊八井地热田分为浅层热储和北部深层热储。浅层热储勘探工作始于1975年，已探明热田面积14 km2，评价发电能力为32 MW。生产井井口温度110～170 ℃，井口工作压力0.294 2 MPa左右。

 

  由于浅层热储发电热效率低，生产井和发电设备过流部件结垢、腐蚀严重，1987年后羊八井热田开发开始向寻找北区深部热储转移。当年施工了ZK352孔，井深950 m，井底温度202 ℃，未获得可利用热流体。据物、化探的地质资料也表明该区深部有可能赋存有高温热储。1988～1991年间，羊八井北区深部勘探工作由于缺乏资金而中断。但在此期间，国内外地热专家对羊八井热田北区深层热储的构造特征、地下水运移通道、是否有含水层、高温地热深井钻探工艺和方法等重大技术问题进行了理论上的研究和探讨。1992年西藏自治区人民政府在拉萨召开了西藏高温地热开发利用国际研讨会。与会国内外地热专家对羊八井北区深层热储存在的可能性勘探靶区、工艺等问题进行研讨和交流，一致认为羊八井北区深层高温热储有非常好的开发前景。会后，勘探工作重新开始，当年施ZK4 002孔，1993年完孔，井深2 006.8 m，测得井底温度329 ℃，因施工工艺和技术手段等原因，仍未获得热流体。1995年，在总结ZK4 002孔经验教训的基础上，经国内外专家咨询论证，又施工ZK4 001孔，1996年10月完孔，井深1 459 m，汽水混合物总量302 t/h，井口工作温度200 ℃，工作压力1.470 9 MPa，用端压法计算单井发电能力12 MW。至此，羊八井地热田深部高温热储第1次展现在人们面前，为羊八井地热开发利用掀开了新的一页。

 

  2.2 羊八井地热电厂

 

  羊八井地热电厂从1977年9月第1台1 MW试验机组试运行成功到1991年9号机并网发电，历时14 a，总装机容量8×3 000+1×1 000 kW(第1台试验机组已退役)，年发电量1.1亿kW.h，累计发电量12亿kW.h，为缓解拉萨市电力紧缺，促进经济发展做出了重大贡献。    羊八井1 MW试验机组是在当时地热资源未探明，依据少量井口参数，根据有关专家对热田资料综合分析而推荐的参数，对四川1台闲置的国产25 MW汽轮发电机组进行了改装建设，其主要参数如下：

 

  汽轮机进汽压力      4.24绝对大气压

 

  进气温度         145 ℃

 

  排汽压力         0.1绝对大气压

 

  生产井汽水比       10%

 

  进汽蒸汽干度       99%

 

  1号机建成后，由于机组设计进汽参数比热田实际参数高，出力达不到设计要求未能连续发电。后通过一系列试验研究和改进，到1978年10月才基本投入正常运行。但1号机的试验为地热发电积累了经验和数据，也为后来3 000 kW地热机组设计提供了宝贵的资料。

 

  2～9号机单机容量均为3 000 kW机组(其中1台为日本进口机组)；3 000 kW机组设计和制造上吸取了1号机的经验和教训，主要有以下特点：

 

  (1)采用2级扩容。

 

  (2)生产井的汽水混合物经井口分离器分离后用汽、水2根母管分送到各机组扩容器，使热效率由3.5%提

 

  高到6.0%。

 

  (3)根据热田的实际参数，计算了最佳值，使汽轮机的参数和热田参数相匹配。主要参数如下：

 

  汽轮机：

 

  额定功率      3 MW

 

  最大功率      3.56 MW

 

  额定转速      3 000 r/min

 

  一次进汽压力    1.70绝对大气压

 

  二次进汽压力    0.50绝对大气压

 

  排汽压力      0.09绝对大气压

 

  一次蒸汽汽耗量   22.7 t/h

 

  二次蒸汽汽耗量   22.8 t/h 扩容器：   一级工作压力

 

  1.8绝对大气压  二级工作压力    0.6绝对大气压

 

  凝汽器：

 

  工作压力      0.08绝对大气压

 

  射水抽气器：

 

  工作压力      4.0绝对大气压

 

  工作水量      750 t/h

 

  抽气量       185 kg/h

 

  发电机(QFD-3-2型)：

 

  额定功率      3 MW

 

  额定电压      3 150 V

 

  额定转速      3 000 r/min

 

  羊八井地热田浅层热储开发利用中的主要问题是结垢、腐蚀和回灌。

 

  由于地热水在扩容过程中析出大量的钙离子，产生钙垢。主要结垢部位在生产井、扩容器和汽轮机叶片。目前生产井主要采用重力锤机械通井，平均每口井1～2 d就要通井一次，此方法虽简易，但对井壁损伤较大。化学洗井或用阻垢剂虽试验效果较好，但长期运行费用高，经济性差。扩容器和汽轮机叶片的结垢问题目前只能采用缩短检修周期，定期清垢的方法。

 

  腐蚀主要发生在射水抽气、循环水和热力系统。目前在射水抽气、循环水系统中采用玻璃钢材料、冷油器汽轮机汽封片采用不锈钢、凝汽器淋水板用渗铝，汽缸内壁和凝汽器内壁涂以特别的RTV防锈漆等措施，取得了一定效果，但汽轮机低压部分、水泵、阀门等设备仍有不同程度的腐蚀。

 

  在发电过程中产生了大量地热废水，以前是直接放到河中，对下游和热田周边地区造成了污染。自1987年起，随着热田开发规模的扩大，开始研究回灌问题。回灌的目的有2个：

 

  一是解决地表水污染，二是防止热田衰竭和地面沉降。1987年开始了一期回灌试验工程，1993年完成了二期回灌工程。目前正在对2期回灌工程进行改造，到2000年，回灌量可望达到90%以上。

 

  羊八井地热田的开发利用为我国地热开发事业积累了宝贵经验，获得高度评价，1986年羊八井地热发电技术获水电部科技术进步一等奖。先后有十几个国家的地热界专家学者到羊八井地热电厂参观考察和技术交流。国家领导人已多次亲临羊八井视察。1990年7月25日，江泽民总书记视察羊八井电厂时欣然为电厂题词：“开发地热资源，造福西藏人民”。这是对西藏地热工作者的鼓励和鞭策。

 

  西藏地热开发利用得到了联合国开发计划署和意大利政府先后2次和西藏自治区人民政府进行地热开发合作，并给予资金方面的大力援助。现在地热开发已成为西藏对外合作和交流、展示西藏改革开放成果的窗口。

 

  3 西藏地热开发利用前景

 

  西藏可大规模开发利用的能源资源除水能外首推地热能。过去已建的水电站大多为小型径流式水电站无调节能力，加上西藏年降水量的80%左右集中在夏季(7、8、9月)，河流枯丰差大且枯水期时间长，以至电网内枯水期严重缺电。目前规划设计的新建水电站注意了调节能力，解决枯年电力短缺问题，但开发地热发电仍有显著地位。已完成勘探工作的羊易乡高温地热和正在进一步勘探的羊八井北区高温地热田靠近拉萨电网负荷中心，开发后可改善电网电源结构，调节枯丰。此外地热电站还具有工期短、相对造价低的优势，这就为地热发电利用提供了良好的发展前景。目前羊易乡地热电站已完成可行性研究，规划装机容量(2×12)MW。羊八井北区高温热田已完成初步勘探，估测近期可开发容量为(2×12)MW，远期开发容量可达50～60 MW。

 

  地热能除直接用于发电外，发电后的热排水还可用于供暖、种植、养殖、旅游等综合利用。距藏北那曲镇(那曲地区行署所在地)2 km的那曲地热田除已安装4台1 MW双循环发电机组外，正在作那曲地区供暖前期工作。该项目实施后可改善那曲镇群众生产生活条件，结束长期以来取暖靠牛粪的历史，改善当地生态环境，其经济效益、社会效益、环境效益均远大于单纯发电效益。羊八井地热田已建有8万m2的地热温室，除供当地军民食用外，还供给拉萨。近来又建成地热游泳池，成为拉萨地区旅游观光和休闲的好去处，每年吸引了大量的中外游客。

 

  国家为加快开发可再生资源，已制定了一系列鼓励政策，在国家政策引导和支持下，西藏地热开发利用在不久的将来展现崭新的姿颜，为西藏社会经济可持续发展做出新的贡献。