地熱能是來自地球深處的可再生能源,是指儲存于地球內部、來自于地球深處的高溫熔融體或地球內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)值系數的不斷提高,溫差發(fā)電的研究進入了一個新的高潮,國內外與其相關的發(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,并通過其技術經濟性分析,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)、電力生產部分(即溫差發(fā)電裝置)。地熱水從生產井流出進入溫差發(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,最后經過電力轉換系統(tǒng)向用戶提供合格的電力能源。此電力生產系統(tǒng)無副產品,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時安全運行。地熱能源參數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,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計生產能力后一個正常生產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;經濟效益額P為309.6萬元;設備折舊期按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獲利能力的動態(tài)評價指標。能源行業(yè)的基礎收益率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](設備使用期按18a計算)代入數據得: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。

投資項目計算期內的凈現(xiàn)金流量按基礎收益折成現(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。