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新型地热能高效利用技术研发探索
发布时间:2024-03-04
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来源:河南能源发展网
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  地热能作为五大非碳基能源之一,具有分布广泛、储量巨大、稳定高效等特点,大力发展地热能高效利用技术对全面贯彻“双碳”政策,解决目前日益严重的环境污染和资源枯竭问题具有重要的现实意义。2023年9月15至17日,第七届世界地热大会在北京顺利举办。全球地热界同仁齐聚一堂,就地热能技术发展的政、产、学、研、金、用等领域最新技术理念及未来发展方向开展了热烈交流讨论,此次会议对推动全球地热行业规模化发展、助力全球绿色低碳转型具有重要意义。我团队在大会期间就我国陕西省中深层地埋管地热供热技术的发展沿革、技术进展及未来发展方向做了介绍。包括中深层地埋管地热供热技术在内,近年来我国工程科技工作者开拓创新、勇于实践,已探索多种新型地热能高效利用技术并开展了示范应用。未来,结合能源结构调整及双碳目标实现需求,地热能利用技术定将继续向多能协同精准耦合、能级匹配高效利用方向发展进化。

  地热能可用于实现清洁能源消纳。风力、水力、光伏等清洁能源发电技术装机容量逐渐快速增加,但其发电存在随机性、不确定性和不可控性等特点,导致其参与电网动态调度的难度较大。地热能具有较好的运行稳定性,受天气、时间影响极小,若可将地热能利用技术与电网进行耦合交互,在满足建筑高效供能的同时还可实现电力系统需求响应与清洁能源消纳,可进一步提高绿色电力资源的利用率。中深层地埋管地热供热技术目前在我国应用面积已超过2500万平方米,中深层地源热泵机组单机额定运行功率较高,是十分理想的电网需求响应控制对象,开展中深层地热耦合多能互补系统电网交互清洁消纳技术研究,具有重要的推广意义及社会价值。此外,依托现今逐渐成熟的自动控制与数字孪生技术,可将电网用户侧建筑供能系统打造为“虚拟电厂”,根据电网实时动态调度需求将不同区域和使用特性的建筑能源供应能流进行组合协调,并与储能技术结合,实现用电侧的多时空尺度调控调度,可为提高电力系统运行效率、减少能源浪费,应对未来社会电力化转型做出贡献。

  新型地热能利用技术可应用于矿区等新型使用场景。超长重力热管地热提取技术可充分利用工质相变潜热进行地热高效提取。运行过程中管内液态工质沿着管壁向下流动的同时吸取岩土热能从而发生相变,井底的气态工质因密度差向上运移,在地面冷凝段经换热器换热后放出热量凝结为液态,随后在重力的作用下回流至底部继续蒸发,如此往复循环,将地下深层热能提取到地面上供发电和采暖使用。2023年12月,由陕煤层气天久公司负责实施的陕西玉华矿中深层地热能开发利用项目顺利完工,是西北地区第一个采用超长重力热管换热技术的矿区地热能供暖项目,也是全国首个在煤矿区供暖中实际运行的地热项目。未来针对超长重力热管的取热机理、性能调控手段等方面开展科学研究工作,探索新型地热利用技术在矿区等场景的高效应用方式具有重要意义。

  2024年是实施“十四五”规划的关键攻坚之年,对于地热能行业而言,相关企业、科研单位等应立足地热能利用工程实践,不断开发探索新型地热能高效利用技术。同时充分考虑能源结构转型所面临的清洁能源消纳难题,针对地热能技术耦合电网需求响应制定相关的补贴及支持政策,充分提高地热资源利用率及消纳能力,相信地热能利用技术必将在未来具有更加广阔的发展前景,相关产业大有可为。             (西安交大   王沣浩)