地熱能是來自地球深處的可再生能源,是指儲存于地球內(nèi)部、來自于地球深處的高溫熔融體或地球內(nèi)部的放射性元素衰變而釋放的熱量。在地底深處循環(huán)的地下水和來自極深處的巖漿侵入到地殼后,把熱量從地下深處帶至近地表層,甚至有些地方,熱能隨自然涌出的熱蒸汽和熱水到達地面。地熱能的儲量非常大,且屬于清潔能源;其利用非常廣泛,即可做電力利用,也可作直接利用。

地大熱能地熱發(fā)電：溫差發(fā)電作為近年來興起的一種新的發(fā)電形式,隨著最新熱電材料優(yōu)值系數(shù)的不斷提高,溫差發(fā)電的研究進入了一個新的高潮,國內(nèi)外與其相關(guān)的發(fā)電利用系統(tǒng)也相繼出現(xiàn),如汽車尾氣的溫差發(fā)電利用系統(tǒng)、工業(yè)余熱的溫差發(fā)電機組等,都具有較高的研究和實用價值。

國內(nèi)在溫差發(fā)電方面的研究起步較晚,主要集中在理論和熱電材料制備等方面;在溫差發(fā)電的實用性領(lǐng)域的研究還處于剛剛起步的階段,實際應用仍處于空白狀態(tài)。

因此研究一種基于地熱能與溫差發(fā)電裝置的新型發(fā)電系統(tǒng)。通過對半導體溫差發(fā)電器件的實驗性能分析,獲得了適用于地熱能溫差發(fā)電的可行方案,并通過其技術(shù)經(jīng)濟性分析,進一步驗證了系統(tǒng)的可行性,為地熱能源和溫差發(fā)電的進一步利用提供了新的研究方向。

地熱-溫差發(fā)電系統(tǒng)組成如圖1所示,它主要分為溫差發(fā)電系統(tǒng)和電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng),其中溫差發(fā)電系統(tǒng)分為3個子部分:地熱流部分(即溫差發(fā)電熱端)、循環(huán)冷卻水部分(即溫差發(fā)電冷端)、電力生產(chǎn)部分(即溫差發(fā)電裝置)。地熱水從生產(chǎn)井流出進入溫差發(fā)電系統(tǒng),組成溫差發(fā)電的熱端,循環(huán)水進入系統(tǒng)組成冷端,再通過溫差發(fā)電器件生成電能,最后經(jīng)過電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)向用戶提供合格的電力能源。此電力生產(chǎn)系統(tǒng)無副產(chǎn)品,不存在污染,是潔凈能源系統(tǒng)。

溫差發(fā)電裝置采用型號為TEP1-1264-1.5的半導體溫差器件,尺寸為40 mm×40 mm,最高承受溫度270 ℃,可保證器件在地熱水為熱端介質(zhì)時安全運行。地熱能源參數(shù)選擇西藏羊八井地區(qū)地熱發(fā)電廠某一3 000 kW機組的運行參數(shù),而循環(huán)冷卻水采用藏布曲河河水,河水年平均溫度為5 ℃。

地熱-溫差發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟性分析

1、靜態(tài)指標分析

(1)投資收益率

投資收益率是靜態(tài)衡量投資方案獲利水平的評價指標,它是投資方案達到設(shè)計生產(chǎn)能力后一個正常生產(chǎn)年份的年凈收益總額與方案投資總額的比率。

項目總投資I為1 255萬元;經(jīng)濟效益額P為309.6萬元;設(shè)備折舊期按10年計算,則年折舊費I′為125.5萬元;企業(yè)所得稅率r取25%;能源行業(yè)基準投資收益率Rc取9%。

凈收益額由公式計算得:

A=P-(P-I′)×r=

309.6-(309.6-125.5)×0.25=263.58萬元

投資收益率由公式計算得:

R=A/I×100%=(263.58/1255) ×100%=21%

投資收益率R >行業(yè)基準投資收益率Rc,故依據(jù)此項指標,該項目投資是可行的。

(2)靜態(tài)資本回收期

靜態(tài)投資回收期(是指項目以凈收益抵償全部投資所需的時間)是在不考慮資金時間價值的條件下,以方案的凈收益回收其總投資所需要的時間。

靜態(tài)投資回收期Pz=I/A=4.8 a,因此用凈收益額回收其總投資所需要的時間為4.8 a。

動態(tài)指標分析

(1)財務凈現(xiàn)值

財務凈現(xiàn)值是反映投資方案在計算期內(nèi)獲利能力的動態(tài)評價指標。能源行業(yè)的基礎(chǔ)收益率ic的推薦值為6%,財務凈現(xiàn)值導出計算式得:FNPV=?I+A[(1+ic)¹⁸?1]/[ic×(1+ic)¹⁸](設(shè)備使用期按18a計算)代入數(shù)據(jù)得:FNPV=1598.94由此指標可以看出FNPV>0,則項目也是可行。

(2)動態(tài)投資回收期

動態(tài)投資回收期是指項目以凈效益的現(xiàn)值抵償全部投資所需的時間。在實際工程中,用近似公式計算:

P′t=[lgA-lg(A-iI)]/lg(1+i)

折現(xiàn)率i取6%,則動態(tài)投資回收期為:P't=5.8 a。

投資項目計算期內(nèi)的凈現(xiàn)金流量按基礎(chǔ)收益折成現(xiàn)值之后,凈收益額抵償全部投資所需時間為5.8年,項目具有可行性。