日本开发地热资源 利用新型温泉发电

添加时间：2013-07-19 11:18:11 来源：爱中国能源网

        日本有一种丰富的可再生能源，资源量位居世界第三，却基本没得到利用。这就是“地热”。

　　在日本，自2012年7月开始实行可再生能源发电固定价格收购制度（FIT）后，太阳能和风力等可再生能源的发电设备迅速增加。尤其是设定了较高收购价格的太阳能发电，增长非常显著。美国IHSiSuppli公司的调查显示，由于系统费用较高等原因，日本的太阳能发电市场规模在2013年将超过中国和德国，成为世界最大的市场。

　　而地热发电还未能充分享受到FIT的好处。虽然日本各地掀起了大规模太阳能电站、即“百万瓦级太阳能”建设热潮，但地热与这种热潮相距甚远。地热发电的电力收购价格为每千瓦时42日元（输出功率在1.5万千瓦以下时），并不逊色于太阳能，那么二者为何有这么大的差距呢？

　　从全球来看，日本的地热利用也是起步较晚

　　位于环太平洋火山带的日本，拥有仅次于美国和印度尼西亚的庞大地热资源量，发电潜力在2300万千瓦以上。不过，利用地热发方面在诸多课题，比如建设地热发电站的最佳地点大多位于国立公园等内，因而受到限制；民众担心附近温泉区的温泉枯竭而掀起了反对运动，等等。日本政府在2012年实施FIT之前，基本没有实施推进普及地热发电的政策措施，这也有影响。

　　电力运营商所设置的地热发电站，最新的一座是东京电力公司1999年在八丈岛建设的八丈岛地热发电站（输出功率为3300千瓦），其后已经10多年没有新建。日本的地热发电量虽然在全球居第八位，但在日本的电力需求中仅占0.3%。日本的地热发电现状是，在地热资源的开发和利用方面落后于冰岛、墨西哥、菲律宾等发电潜力非常低的国家。
　　圆的大小按资源量除以设备容量所得的值，即表示地热资源的利用程度。

　　不过，日本已经出现了打破这种状况、积极利用地热能的动向。目前，日本处于运转状态的主要地热发电站有17座，大部分位于东北地区和九州地区。例如，九州电力公司就在运转着泷上发电站、八丁原发电站等6座地热发电站。八丁原发电站拥有两台输出功率为5.5万千瓦的涡轮机，总输出功率为11万千瓦，在日本的地热发电站中规模最大。

　　得益于此，九州电力辖区内拥有大部分主要地热发电站的大分县，在千叶大学仓阪研究室与特定非营利活动法人（NPO）环境能源政策研究所公布的可再生能源自给率排名中，以23.4％的比率位居日本第一。 
      不仅是用于发电，众所周知，地热的直接用途还有洗浴温泉、冬季的取暖以及名为“地狱蒸”的地热烹饪等（图3）。就像太阳能有光伏发电和太阳热两种用途一样，地热也有发电和直接利用热能两种用途，如果能充分加以利用，节能效果不容小觑。

　　可充分利用现有温泉源流的双循环发电

　　在拥有别府和汤布院等著名温泉胜地的大分县，充分利用温泉源流进行热双循环发电，即普及“温泉发电”的热潮逐渐升温。

　　双循环发电是一种用温泉的热水和水蒸气气化戊烷或氟里昂替代物等沸点比水低的热介质，再利用其气体驱动涡轮机的发电技术。以往的地热发电需要调查和挖掘采取热能的温泉源流等，所需投资额很大，这也是个问题。

　　而双循环温泉发电无需调查和挖掘新的泉源，可直接利用现有泉源，因此能以较低的成本在短时间内投入运转。并且，不会对现有泉源的涌出量产生任何影响，这也是一大优点。现在，有些温泉区因泉源温度过高，用于洗浴时需要加水进行降温，对于这样的温泉区而言，双循环发电可以说是一项能将多余的热能转换成电力，从而增加收益的理想技术。

　　在日本，开地热双循环发电先河的是别府市濑户内自然能源公司进行的温泉发电（输出功率为60千瓦，图4）。该公司在日本经济产业省实施的可再生能源电力固定价格收购制度中，作为商用地热发电业务，是日本首家获得认定的企业。

　　濑户内自然能源于2013年2月完成了发电设施的设置，现已开始投入商业运营。2013年5月，安倍首相到别府市视察时，表明了将针对小规模温泉发电设施等，放宽需要锅炉涡轮机专业技术人员常驻的这一现行规制的意向。 
      需要FIT以外的其他普及支援措施

　　这一系列的动向在普及较小规模温泉发电方面，当然会起到助推作用。但与已经出现“泡沫”的太阳能发电相比，温泉发电不但“名气小”，普及的难度也很高。

　　首先，存在技术课题。虽说与以往的地热发电相比可以利用低温泉源，但濑户内自然能源社长森川勇指出，凭目前的技术和设备，“如果水温达不到摄氏100度以上，涌出量每分钟达不到1000升，就难以实现温泉发电”。

　　对此，能以更低温度和更小的水量发电的高效率双循环发电技术的开发备受期待。目前在双循环发电机领域，以色列Ormat公司拥有很高的市场份额，不过该公司产品的输出功率为数百千瓦级，是面向中等以上规模的发电设施的，不适合小规模温泉发电。日本应该采取政策措施以促进国内重电、机电企业和大学等加速技术开发。

　　并且还需要建立体制，为开展温泉发电业务的运营商提供支援，尤其是要促进有关方面积极进行投资和贷款等，以使运营商能够筹措到建设发电设施所需的业务资金。虽说是小规模、低成本，但要建设、启动一座50千瓦的发电站，最少需要上亿日元的资金。实际上，在大分县内的其他地区，也有计划开展温泉发电的运营商，但最终因资金不足而搁浅了。

　　在太阳能发电领域，FIT制度启动前未曾有过的数十百万瓦级太阳能发电设施建设，就是通过利用项目融资的方法，在日本各地活跃开展起来。如果是数十～数百千瓦级的温泉发电，只需很小规模的投资即可。

　　地热发电虽然输出功率小，收益也相应地较少，不过不受天气影响，因此与太阳能和风力相比，更有望获得稳定的售电收入。拥有世界第三大资源量的日本应该进一步利用地热能。而温泉发电就是日本力争成为地热大国的第一步。