大屯火山群之地下三維模型及地熱發電潛能

3D Geological Structure and Potentials of Geothermal Power in the Tatun Volcano Group

曾衡之(Heng-Chih Tseng)

指導教授 ： 宋聖榮

國立臺灣大學/理學院/地質科學研究所/碩士(2014年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2014.01813

摘要

本研究蒐集大屯火山群 40 餘年來的地熱探勘資料，包含電阻探勘、磁力探勘、重力資料、地化資料及鑽井等，作為評估地熱發電潛能的基礎。首先利用鑽井建構出新北投至金山沖積平原一帶之地下地質和溫度3D模型，觀察136 ℃ 等溫面顯示熱液以七星山–大油坑間為中心呈雙峰型態，推測該位置為熱源所在，其與高磁基盤、大地電磁等地球物理研究結果一致。地下溫度的分布除受熱源位置影響外，亦與本區儲集層–五指山層的基盤深度、局部裂隙發育密切相關。根據所建構地下地質3D模型中可以發現熱源中心的基盤下陷過深，且上覆安山岩層裂隙發育不發達，使得熱液傾向於往東西兩側傳輸，與地球化學分析研究指出大油坑有較高氦同位素值相符。等溫面在四磺坪東側一帶遽降，根據地電阻與空中磁測結果，研判該處存在一低滲透性的障蔽，後續鑽探應避開此障蔽所在處。
單井情境分析選擇靠近熱源所在的E208號井及遠離熱源的E103號井，前者適用閃發式機組、後者適用閃發式或雙循環式機組。結果顯示E208號井利用單閃發式、雙閃發式發電容量可高達1,200 kW、1,400 kW；E103號井因熱液溫度較低，僅為270 kW、440 kW。不過運用雙循環式機組不僅效率更佳，配合井下幫浦亦能大幅提升流量，使得發電容量可大幅提升至3,400 kW。由於E103所在位置儲集層深度甚淺即可鑽達，未來開發應審慎考慮硫磺谷、金山沖積平原等類似地點。
整體區域潛能評估分為傳統熱液型發電、加強型地熱系統兩個類別。前者定義為利用3 km深以內的高滲透性、具足夠流體的岩層發電，利用美國地質調查所及GeothermEX Inc.等地熱公司採用的體積法做估計，並配合蒙地卡羅模擬去計算發電潛能的機率分布。如以30年為營運期，結果顯示大屯火山群之平均發電潛能為425 MW；而應用地表熱散失值與發電潛能的對比關係計算保守下限則為329 MW。最後EGS(加強型地熱系統)的部分，開採深度限制為6 km，利用麻省理工學院的建議參數值及溫度推算模型，並考量EGS技術仍在發展階段，熱攫取比例設5%，則可再額外提供1.2 GW的裝置容量。

關鍵字

大屯火山群 ； 地熱能 ； 體積法 ； 熱流 ； 加強型地熱系統 ； 地下三維模型

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Tatun Volcano Group ； Geothermal Potential ； Volume Method ； Heat Flow ； Enhanced Geothermal System ； 3D Subsurface Model

參考文獻

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