地?zé)崮?/i>

地 干熱巖資源開發(fā)的經(jīng)濟(jì)可行性評價(jià)體系

熱

能

均鉆進(jìn)壽命為 20 0m;鉆機(jī)的平均鉆速為 7/, mh如按純鉆時(shí)間 8/,輔助鉆井時(shí)間 2/,鉆機(jī)的 hd hd

投資收益預(yù)期 l干熱巖預(yù)期投資 I

基礎(chǔ)投

作業(yè)費(fèi)應(yīng)為 0 . 5萬元/,。據(jù)此可計(jì)算鉆井費(fèi)用約 h為 11 8 0萬元。 ( 2)固井與完井成本 在鉆井過程中,，必須采取套管封固井壁,，以滿足下部施工需要和隔絕地下水，并在成井后作

墨墨 I l 1 重 l里墨【蘭 墅堡 l堡 l堡 I 皇 l蘭竺 蘭皇 圖 1干熱巖資源開發(fā)的經(jīng)濟(jì)可行性評價(jià)體系

( )地溫梯度為 5￣/m; 1 0Ck ( 2)儲(chǔ)層設(shè)計(jì)溫度為 20C; 5￣ ( 2)采用三井生產(chǎn)模式,，注入井與生產(chǎn)井深度相距 10m; 00 (3)電廠年運(yùn)行 70 h,發(fā)

電效率為 00 1 2: 6.%

為熱流介質(zhì)的注入和產(chǎn)出井,，為保證地?zé)峋氖褂脡勖坠艿囊?guī)范應(yīng)按A I P標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,；此外,，” 與地?zé)峋涮椎谋谜尽@井用特殊泥漿以及固井 水泥都必不可少,；在鉆及高溫干熱巖層中,，為防

止發(fā)生井噴事故，在注入井和生產(chǎn)井兩端都應(yīng)采 取防噴設(shè)備,。固井及完井所需材料詳見表 1,共計(jì)費(fèi)用約2 5萬元,。 68 表 1固井材料及成本核算 基本指標(biāo)固井套管取值 30 m 7元/ 與井深關(guān)系三= 2矗+ 需要耗費(fèi)/ 數(shù)量萬元 1 00 5 8 40m 1

( 4)儲(chǔ)層年熱損耗為 2 %;

( )工質(zhì)經(jīng)過熱電生產(chǎn)設(shè)備后排出溫度為 5 5℃: O

(地?zé)犭姀S運(yùn)行周期 2 6) O年。 2主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的確定與核算 21基礎(chǔ)投資 . 211鉆井成本 ..

鉆井泥漿 0萬元/ - 4 m

l/ r L4 d

991 36 8. m 9

固井水泥 0萬元,， f一2/ 0 . 64 . m D dL4 45 0 1 ) 6 4 m 防噴設(shè)備 2萬元/ 5臺(tái) 泵站 10元/ 0萬個(gè)

3 l

7 5 10 0

地溫梯度直接影響獲取經(jīng)濟(jì)地?zé)豳Y源的鉆探深度,，即鉆井成本。MI經(jīng)濟(jì)模型對鉆井成本隨 T地溫梯度變化做過相關(guān)的研究,，可以明確：隨著地溫梯度的下降,，鉆井成本將顯著上升。因此,，在開發(fā)干熱巖資源前應(yīng)預(yù)先勘探該地區(qū)的地溫梯度,，以確定可開采的經(jīng)濟(jì) I好的地溫梯度。生 ( )井成本 1鉆

試井費(fèi)用 10 0萬元/次 人工費(fèi)用 5人/ 0天

1

10 0

35 6天 3 5 6

燃油等其它合計(jì)

50 0萬

1

5o 0 25 68

備注：D為平均完井直徑,，本文取 O8 . m;工質(zhì)流通套管 平均直徑 d 03 取 .m,。

即鉆井費(fèi)用，由所耗鉆頭費(fèi)用與鉆機(jī)作業(yè)費(fèi) 用組成 ( 1 式 ):

21電廠建設(shè) .. 2增強(qiáng)型地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)中,，電廠地面設(shè)施的投

C + (+ = T ) 式中： ——

() 1

資一般較為穩(wěn)定,。2 0 0 6年，在美國阿拉斯加運(yùn)行

鉆頭費(fèi)用,； 鉆頭純鉆時(shí)間,；

的增強(qiáng)型地?zé)犭娬荆渫顿Y費(fèi)用大約為 10 30美元/W ( 1 4萬元/W )1 k約 . 0 k[0據(jù)此,，可計(jì)算出電 2] 廠設(shè)備投資費(fèi)用為 1 4億

元,。 . 0 213儲(chǔ)層建造 ._

e——鉆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)費(fèi),； ——

—

—

鉆井輔助工作時(shí)間 (起下鉆、循環(huán)鉆

儲(chǔ)層能否有效激發(fā)直接決定著干熱巖利用效 率的高低,，S brK Sn a通過對多個(gè)干熱巖利用 u i . ay l

井液及接單根時(shí)間 ),。 干熱巖的質(zhì)地較為堅(jiān)硬，鉆頭使用的壽命一般不長,，鉆進(jìn)速度緩慢,，鉆機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)作業(yè)費(fèi)用相

項(xiàng)目的研究分析，獲得了熱儲(chǔ)層激發(fā)的體積與裝機(jī)負(fù)荷的基本關(guān)系,，本文作者經(jīng)過擬合得出了兩者的函數(shù)關(guān)系如下：

對較高,。參考相關(guān)資料研：鉆頭單價(jià) 8萬元，平21 0 2年第 6期

G o H R LE E GY E T E MA N R

Y . 7x 0 98=03 4+ . 4 0 4 式中：

( 2)

222廠用電量 . .

隨著發(fā)電技術(shù)和水泵性能的不斷提高,，地?zé)犭姀S自用電量逐漸下降,。20 0 3年，西藏羊八井地?zé)犭娬咀杂秒娐室选?1%,本文在計(jì)算中取廠 2自用電率為 1%,則可計(jì)算 2 0 0年間約耗電 7 0 00 萬元,。

Y——裝機(jī)負(fù)荷,， ( MW ); X——

儲(chǔ)層激發(fā)儲(chǔ)層體積， ( 0m ),。 1

實(shí)際施工中,，往往通過人工激發(fā)的工藝建造

熱儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。對于IM O W的裝機(jī)負(fù)荷,，需激發(fā)的干熱巖體積約為3×1 1 0 I,按激發(fā)巖體造成0% n . 3的有效孔隙率和按儲(chǔ)層漏損率7計(jì)算,，則需注入% 10 I高壓水才能形成穩(wěn)定的儲(chǔ)容，按 l元/,。 0萬 l l 5 m計(jì)算,，需耗費(fèi)10萬元。 50 21勘測設(shè)計(jì) .. 4 干熱巖地?zé)豳Y源利用項(xiàng)目的初始投資較大,， 勘探設(shè)計(jì)等前期工作耗資將占到項(xiàng)目基礎(chǔ)投資的 9㈣% ,。

223運(yùn)營管理 ._ 增強(qiáng)型地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)營管理費(fèi)用主要由

電廠在編員工所需工資福利、電廠設(shè)備檢修費(fèi)用,、財(cái)務(wù)管理與稅費(fèi)成本,、生產(chǎn)所需物資材料費(fèi)

用組成。其中,，根據(jù)電廠在編員工的情況,，計(jì)算可得該費(fèi)用為 30萬元/,約占電廠運(yùn)行成本的 5年 6%;其它費(fèi)用約合 3% 5 5,且在此基礎(chǔ)上隨著通貨膨脹、設(shè)備老化等因素年約增 5%,。通過公式 ( 6)對運(yùn)營期限內(nèi)的地?zé)岚l(fā)電運(yùn)營費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算,，得出 2管理費(fèi)用約為 5 6 0年 56萬元。

2運(yùn)營費(fèi)用 . 2 221工質(zhì)

成本 ..

工質(zhì)漏損量與采用的工質(zhì)總流量以及儲(chǔ)層的結(jié)構(gòu)有關(guān)。在儲(chǔ)層每年有熱損耗的前提下,，為了

=3 (-5I∑ 00 1 ){莩55 1 ) l++%{+十 3 ( i =

保證穩(wěn)定的電力輸出,，每年的工質(zhì)總流量均有適當(dāng)?shù)脑黾樱虼藢?dǎo)致的工質(zhì)漏損也呈逐年上升的趨勢,。工質(zhì)的漏損可由式 ( 3)~ ( 5)進(jìn)行計(jì) 算，以水為工質(zhì),、年漏損率 7%計(jì),，可得由于工質(zhì)漏損導(dǎo)致的 2 0年水費(fèi)約為 2 3 5 3萬元。

( ) 6

3千熱巖地?zé)岚l(fā)電的可行性分析與結(jié)論

31投資收益分析 . 勘測設(shè)計(jì) 1 2 4%) 6 0(

Q c(r)( f=儲(chǔ)1￣mt - l—2 ) =

() 3

P c(一 )/水t ) ( 2

() 4 () 5

r=h/一 h r ( 1, 1 式中：

Q——儲(chǔ)層熱量,； C——儲(chǔ)層比熱容,；儲(chǔ) ——

儲(chǔ)層年熱損率；

m——儲(chǔ)層體積,； f——儲(chǔ)層溫度,； t——流過儲(chǔ)層后熱導(dǎo)工質(zhì)溫度；, P——裝機(jī)負(fù)荷,； ——

工質(zhì)成本 2 3萬 (%) 53 6

圖 2投資運(yùn)營各種費(fèi)用比例圖

發(fā)電效率,； 發(fā)電后廢置工質(zhì)溫度；

圖 2為干熱巖地?zé)岚l(fā)電投資運(yùn)營各種費(fèi)用的

C——工質(zhì)的比熱容,； ——

比例組成,，在電廠設(shè)計(jì)的使用壽命中，將在電廠運(yùn)行 8年后收回成本并開始小幅盈利,，2 0年累計(jì)發(fā)電 1×1,可產(chǎn)生投資凈收益為 2 83 . 0 wh 4 k 9 8萬元,，收益率約為 50 .%;如果干熱巖的商業(yè)開發(fā) 可以得到國家政策的扶持，將其上網(wǎng)電價(jià)調(diào)整到

—

—

熱導(dǎo)工質(zhì)流量,；

—

—

漏損工質(zhì)流量,； 漏損率。

—

—

太陽能光伏發(fā)電的 i元/Wh k,則地?zé)犭姀S將在運(yùn)行 4年后收回成本,，并最終盈利 9 83萬元,，年 28

以往研究認(rèn)為，以水作為熱傳導(dǎo)流可能引起干熱巖裂隙結(jié)構(gòu)的改變或熱流通道的堵塞,，而選用 C 為熱導(dǎo)工質(zhì)不僅可以有效消除結(jié)垢和 O作

收益率達(dá)到 9%,則已超過行業(yè)預(yù)期年收益的 . 5 8,。%

3經(jīng)濟(jì)可行的地溫梯度 . 2

加速能量抽取，而且契合“溫室”氣體地質(zhì)儲(chǔ)存這一設(shè)想,。圖 4給出了不同工質(zhì)條件下漏損 率與電廠凈盈利的關(guān)系曲線圖,。從圖中可以看

出以水作為熱導(dǎo)工質(zhì)時(shí)，漏損率對電廠凈盈利

勘探獲取較高的地溫梯度,，可有效降低鉆井 成本與開采難度,。如圖 3所示，當(dāng)所開采地溫梯度從 8￣/m降低至 2￣/m時(shí)，鉆井成本占基 0Ck 0Ck礎(chǔ)投資的比重將從 1. 8 8%躍升至 4 .%,。 2 0

影響不大,；而以 C z O作為熱導(dǎo)工質(zhì)時(shí)，電廠凈盈利與漏損率大小成負(fù)相關(guān)關(guān)系,，且變化較為迅 速,，僅在漏損率<03%時(shí)才能實(shí)現(xiàn)電廠盈利。 . 5 圖 5為儲(chǔ)層漏損率為 5%時(shí),、以 C 為工質(zhì)的 O作干熱巖發(fā)電投資運(yùn)營各種費(fèi)用的比例圖,，可以看出工質(zhì)成本占很高比例，這主要是由于現(xiàn)階段 C: O捕集提純的平均成本約 4 0元/,費(fèi)用相對 0噸

較高,，即使考慮碳稅補(bǔ)貼 1 0歐元/,成本也超噸 過 3 0元/ 0噸,。

因此，在現(xiàn)階段還不能大幅度降低 C z O成本 圖 3鉆井費(fèi)用占基礎(chǔ)投資比重與地溫梯度關(guān)系曲線

的前提下,，以水作為工質(zhì)較為經(jīng)濟(jì),；而僅在儲(chǔ)層漏損率<0 5 .%時(shí)，從經(jīng)濟(jì)性上可以考慮應(yīng)用 C z 3 O作為熱導(dǎo)介質(zhì),，由于 C 但 O的地質(zhì)封存量與漏損率成正比關(guān)系,，因此其封存效果和環(huán)境效益遠(yuǎn)遠(yuǎn) 低于預(yù)期水平 5。% 參考文獻(xiàn) []楊吉龍,，胡克. 1干熱巖 ( D H R)資源研究與開發(fā)技 術(shù)綜述[]界地質(zhì),，20 J.世 0 1,2 1):3 5 . 0( 4- 1

33熱傳導(dǎo)工質(zhì)的選擇 .

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Y hR a i ig e . e lz n

te h

g o h r a et e m l

e e t i iy l c rc t

漏損率

,

圖 4不同工質(zhì)條件下漏損率與電廠凈盈利的關(guān)系曲線

p t n i l— w t r u e a d c n e u n e[] oe ta a e s n O sa e csJ. E VR N ET L E E R H E T R N I0 H N A R S A C L T E S. 2 11 (6 ): 0 1 .—8

I J fes n . T se l e f ro W et r, 3

Bin . A d ro ra J n es n,

A t o Y S e h n B t h l r e .1T e f t r f n h

n t p e a c eo。 ta .h u u e o g o h r a e e g: I p c o E h n e et e m l n ry m at f n a cd

G o h r a S s e s ( E S ) o t e U i e e te m l y t m G n h nt d

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圖 5以 C作為工質(zhì)的投資運(yùn)營費(fèi)用組成圖 O

7,

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“十二五’’規(guī)劃

推動(dòng)地?zé)崮艿募夹g(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展 8月 6日,，國家能源局在北京組織召開了可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃實(shí)施工作座談會(huì),。 會(huì)議重點(diǎn)討論可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃的

結(jié)合、國內(nèi)發(fā)展與國際合作相結(jié)合,。“十一五” 期間,，在可再生能源技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上,， “十二五”時(shí)期將進(jìn)入更大規(guī)模發(fā)展的新階段，,。

重要任務(wù),、實(shí)施思路以及實(shí)施的政策和保障措

《規(guī)劃》明確提出了可再生能源發(fā)展的目標(biāo)、任 務(wù)和布局,，對“二五”時(shí)期可再生能源發(fā)展進(jìn)十行了全面部署,。 “十二五”時(shí)期，我國可再生能源發(fā)展的總

施,。同時(shí)由國家能源局制定的《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》 (以下簡稱《劃》 )和水規(guī) 電,、風(fēng)電、太陽能,、生物質(zhì)能四個(gè)專題規(guī)劃正式發(fā)布,，我國可再生能源將進(jìn)入更大規(guī)模發(fā)展的新 階段。

體目標(biāo)是：到 2 1 05年,，可再生能源年利用總量達(dá)到 4 8 .億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,，其中商品化年利用量達(dá)到 7 4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，在能源消費(fèi)中的比重達(dá)到 9%以 . 5 上,。其中各類可再生能源的發(fā)展指標(biāo)是：水電裝

《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》確定的 基本原則是：市場機(jī)制與政策扶持相結(jié)合,、集中

開發(fā)與分散利用相結(jié)合、規(guī)模開發(fā)與產(chǎn)業(yè)升級(jí)相

機(jī)容量 2 . 9億千瓦,，累

計(jì)并網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)電 1億千