按:近年来,地热能开发利用在积极应对全球气候变暖、国家政策支持可再生能源发展及提倡北方地区冬季清洁供暖的形势下得到了快速发展,但在有的地方的报道中发现节能减排数据错误,现介绍国际通用的地热利用节能减排计算方法,供地热同仁学习交流。
利用系数(无量纲单位)capacity factor(C.F.),也称能力系数
(C.F.)= 年利用小时h / 8760h
(C.F.)= (年利用热能TJ/a / 装机容量MWt)× 0.03171
热当量满负荷年利用小时(h/a)heating equivalent full load hours per year
(h/a)= 利用系数(C.F.)× 8760h
年利用热能(TJ/a)thermal energy used annually (TJ=10^12J)
(TJ/a)= (C.F. / 0.03171)× 热装机容量MWt (MWt:兆瓦热)
(TJ/a)= 平均流量kg/s ×(进口温度℃– 流出温度℃)× 0.1319
(TJ/a)= 平均流量kg/s ×(进口焓kJ/kg – 流出焓kJ/kg)× 0.03154
性能系数(COP)coefficient of performance
COP = 输出热能MJ / 输入热能MJ
热装机容量(MWt)installed capacity (thermal),也称设备容量
(MWt)= 最大流量kg/s × (进口温度℃ – 流出温度℃)× 0.004184
(MWt)= 最大流量kg/s × (进口焓kJ/kg – 流出焓kJ/kg)× 0.001
年节能(%)annual energy saving
年节能(%)= [(COP系统 – 1 )/ COP系统 ] × 100%
利用地热能年节煤 equivalent to coal saving annually, 10000t/a
年节煤(10000t/a)= 年利用热能(TJ/a)÷ 293 TJ
年减排二氧化碳 saving CO2 tons annually, 10000t/a
年减排二氧化碳(10000t/a)= 年节煤10000t/a×2.386
年减排二氧化硫 saving SO2 tons annually, 10000t/a
年减排二氧化硫(10000t/a)= 年节煤10000t/a×1.7%
年减排氮氧化物 saving NOx tons annually, 10000t/a
年减排二氧化碳(10000t/a)= 年节煤10000t/a×0.6%
年减排悬浮质粉尘 saving suspension dust tons annually, 10000t/a
年减排悬浮质粉尘(10000t/a)= 年节煤10000t/a×0.8%
年减排煤灰渣 saving coal ash residues tons annually, 10000t/a
年减排煤灰渣(10000t/a)= 年节煤10000t/a×10%
供暖面积(m²)district heating areas, space heating areas
供暖面积m² = 48.46 ×(产水量m³/d×利用温差℃)/ 供热指标W/m²
(供热指标W/m²参考建筑设计手册:北京-50;沈阳-60;济南-40;南京-30)
高温地热发电
高温两相流的热焓(kJ/kg)specific enthalpy of two phase flow
h = hf+x· hfg
(h-两相流的总焓;x-蒸汽干度;hf-液相焓;hfg-液汽相焓;hf和hfg据两相流温度或压力从蒸汽表查得)[见《地热资源地质勘查规范》GB/T11615-2010]
发电装机容量(MWe)installed capacity (electricity)
(MWe)= 高温两相流的热焓kJ/kg×流量kg/s÷1000×热效率(热电转换率)%
(MWe)= MWt×热效率(热电转换率)%
(热电转换率参考:高温干蒸汽地热发电50%~40%;湿蒸汽闪蒸地热发电35%~25%;中低温地热水发电15%~10%)
( 作者系中国技术监督情报协会地热产业工作委员会专家委员会主任。原文刊登于2021年7月《中国地热》 )