[发明专利]地热发电站

说明书

技术领域

本发明涉及地热发电站。更具体地说，本发明涉及一种较现有地热发电站水平提供技术和商业优势的地热发电站，尤其是当地热钻孔位于大面积上的情况下。

发明背景和现有技术

地热电力是利用地球内部存储的热产生的能量，或是收集采自地下的吸收热。目前最常见的地热发电站类型是闪蒸和双循环发电站。双循环发电站经过比水具有低得多沸点的二次流体传递适度热的地热水，该二次流体因此蒸发并驱动汽轮机。闪蒸型是最常见的，其中高温蒸汽直接从钻井被提取，送入汽轮机，汽轮机驱动发电机。增强地热系统(EGS)是一种新的替代型地热技术。增强地热系统(EGS)典型地使用深入至热岩层的井，以注入水并使用返回的蒸汽来发电。

目前的地热发电站设计为集中式发电站，在距发电站最大距离约2公里的范围内有许多井孔，地上蒸汽管道通常被布置为将蒸汽引致集中式发电站。所有地热电力项目开始于勘探阶段，在这期间最有希望的位置被选定。此后在选定的地点开始钻井阶段，钻井方案被制定例如约为50兆瓦(MW)。生产井钻井工作随后展开，一个典型的生产井具有5兆瓦或少于5兆瓦的电力。每个孔的钻井通常需要花2-4个月的时间，然后钻机被移至下一个位置。在50兆瓦的情况下，钻孔数可以是10，钻完所有孔这可能需要花长达3年的时间。这之后，开始评估/设计阶段(1-2年)，然后是建设阶段(1-3年)。只有在那之后，电力生产才开始。在所有阶段期间，那些已完成的钻井被闲置，没有来自于电力销售上的收入产生。从第一个井准备好到建设完成需要的时间通常是6年。一个5兆瓦的井的平均成本可能在3-4百万美元范围内。因此，巨大的投资被闲置长达6年。

根据以上，投资高，回报开始晚，负载平衡的冗余和灵活性受到限制。更具体地说，设计到运营的阶段通常是6-10年，回报开始通常从第7-9年而且如果电力输出大大减少时冗余是有限的。更进一步，工程繁琐且昂贵，因为每个发电站是量身定制的，其复杂且昂贵。而且，为了避免管内过多的压力损失和蒸汽冷凝，井眼必须靠近集中式发电站。此外，大量的发电设备和不可见的管道铺设对环境造成了负面影响。

鉴于上述提到的种种缺点，需要具有有益特性的地热发电站。

发明内容

本发明满足上述提到的要求，避免或减少上述弊端。

更具体地说，本发明提供地热发电站，其特征在于包括被模块化和适配化以适合一个或多个容器(container)的机组，作为地热容器机组，

所述地热容器机组按体积制作以适配成从一个钻井或一个普通的孔提取地热能源，和

每个地热容器机组具有与其他地热容器机组以及电力网络电连接的装置，由此提供布置在网络中的地热发电站，提供负载平衡和冗余。

地热发电站可以是闪蒸(flash)或双循环发电站。

在一个优选实施方式中，本发明是一个闪蒸/双循环地热发电站，包括，

1.蒸汽/盐水处理机组，可操作地连接到

2.汽轮机/发电机机组，可操作地连接到

3.冷凝机组，可操作地连接到

4.冷却塔机组，

其区别在于

所述机组被模块化和适配化以适合一个或多个标准容器，作为地热容器机组，

所述地热容器机组按一定体积制作以适合主要地从一个钻井提取地热能，和

每个地热容器机组具有与其他地热容器机组以及电力网络电连接的装置，由此提供布置在网络中的地热发电站，提供负载平衡和冗余。

优选地，每个模块化和容器化的机组被放置于挨着或临近各自的钻孔(borehole)平台(井孔(wellbore)、井眼(drill bore)、钻孔(drillhole))，避免蒸汽的传输和造成压力损失以及环境不利。优选地，用于相互连接地热容器化机组的电缆埋于地下，以减少对环境的影响。一个典型的容器化机组优选地按一定体积制作设置为5兆瓦的装机容量，但是，完全适合于从本地一个或多个井孔可获取的容量。

优选地，地热发电站被安排在提供远程监控的对等网络中。远程管理工具集中控制和最大化电站产能。这包括预防性维护传感器和软件，以降低故障的风险。优选地，所有机组包括额外的带有叶片的汽轮机转子，它们能被现场容易地用来替换受损的汽轮机转子。当有故障时，分散化的网络提供完全的冗余。可交付的电力从约5兆瓦到50兆瓦或以上，相比从距离集中发电厂半径约2公里以内的传统区域大得多区域收集地热能。模块化设计使发电厂能大大升级，适应当地的需求。