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地熱建筑清潔供能技術(shù)發(fā)展現狀及展望

地大熱能：隨著(zhù)全球能源危機加劇和環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴峻，尋找清潔、可再生的能源供應解決方案已成為世界各國的共識。作為與光、風(fēng)、水、核并稱(chēng)的五大非碳基清潔能源之一，地熱能因具有穩定持續、安全可靠、儲量巨大等特點(diǎn)，近年來(lái)獲得了產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。人的一生有70 % ~ 90 %的時(shí)間在建筑中度過(guò)，實(shí)現近零碳室內環(huán)境營(yíng)造與建筑清潔供能具有重要意義，地熱建筑清潔供能技術(shù)正是在這一背景下應運而生，并在雙碳目標驅動(dòng)下迅速迭代發(fā)展。


依照發(fā)展時(shí)間及技術(shù)成熟度劃分，可將地熱建筑清潔供能技術(shù)劃分為傳統地熱利用技術(shù)與新型地熱利用技術(shù)。傳統地熱利用技術(shù)包括水熱型地熱供熱技術(shù)和淺層地源熱泵技術(shù)，這些技術(shù)目前已有較大規模的項目應用，技術(shù)成熟度較高。隨著(zhù)鉆完井技術(shù)進(jìn)步及成本不斷下降，開(kāi)展地熱利用的經(jīng)濟性深度水平不斷加深，近年來(lái)逐漸涌現出中深層閉式地埋管、中深層重力熱管等新型地熱利用技術(shù)，為建筑清潔供熱提供了參考解決方案。此外，增強型地熱系統及高焓熱儲中深層水熱型地熱發(fā)電技術(shù)也在不斷發(fā)展進(jìn)步，未來(lái)將為清潔電力供應體系及分布式零碳建筑冷熱電聯(lián)供系統構建提供支撐。


水熱型地熱供熱技術(shù)和淺層地源熱泵技術(shù)已有較長(cháng)時(shí)間發(fā)展歷史，當前實(shí)踐應用及科學(xué)研究多聚焦于解決制約技術(shù)使用能效的高效回灌及地下冷熱平衡控制問(wèn)題。對于水熱型地熱供熱技術(shù)而言，使用盡量小的成本代價(jià)實(shí)現水熱型地熱利用系統的高質(zhì)量尾水回灌對項目長(cháng)期穩定運行至關(guān)重要。采用精細化儲層評估及數值模擬等方法合理設計多井聯(lián)動(dòng)抽采回灌方案，并開(kāi)展運行參數動(dòng)態(tài)監測研究十分必要。對于淺層地源熱泵技術(shù)而言，基于建筑動(dòng)態(tài)負荷需求開(kāi)展針對大型淺層地埋管群耦合熱泵的長(cháng)期巖土熱平衡分析并構建動(dòng)態(tài)性能感知及運行調控體系則是實(shí)現系統長(cháng)期高效運行的關(guān)鍵保證。

對于新型地熱利用技術(shù)，中深層閉式地埋管供熱技術(shù)近年來(lái)在我國北方發(fā)展迅速，技術(shù)推廣應用面積已超2500萬(wàn)平方米。中深層重力熱管技術(shù)也已有多個(gè)工程示范項目落地。在國內外研究團隊開(kāi)展的大量科學(xué)研究與大量工程實(shí)測結果基礎上，繼續開(kāi)展匹配建筑側負荷需求及項目所在地地質(zhì)地熱條件特征的高效設計參數優(yōu)化，對于進(jìn)一步降低中深層閉式地埋管及重力熱管技術(shù)的使用成本具有重要意義。羊易地熱發(fā)電站的穩定運行以及青海共和干熱巖項目的壓裂試驗研究在探索低成本地熱發(fā)電技術(shù)商業(yè)化推廣的道路上邁出了堅實(shí)步伐。


跳出技術(shù)分類(lèi)的制約，從建筑實(shí)際需求特性出發(fā)，構建多能耦合地熱建筑清潔供能體系對精準匹配大型工業(yè)園區、商業(yè)綜合體、城鄉住宅、農業(yè)溫室大棚等特定場(chǎng)景的供能需求而言十分必要。通過(guò)合理配置淺層地源熱泵、中深層水熱/地埋管地熱供熱、太陽(yáng)能光伏光熱、儲熱儲冷及調峰系統，引入運行參數智慧感知及多能耦合能流可控調配優(yōu)化技術(shù)，可大幅度削減地熱建筑清潔供能技術(shù)的投資成本，同時(shí)實(shí)現高效穩定運行。此外，考慮到我國當前清潔電力調峰需求迫切，地熱供能系統天然具有穩定性強、運行不受天氣時(shí)間等影響的優(yōu)勢，通過(guò)淺層地埋管、中深層地埋管/含水層儲能與地上儲熱儲冷裝置以及電網(wǎng)間的聯(lián)動(dòng)配合，可實(shí)現地熱為核心的建筑多元清潔供能系統協(xié)同運行及電網(wǎng)需求側靈活動(dòng)態(tài)響應，對于未來(lái)零碳建筑宏偉藍圖的實(shí)現具有重要支撐作用。


隨著(zhù)國家及省市地區相關(guān)推動(dòng)政策不斷出臺，我國地熱產(chǎn)業(yè)在碳達峰碳中和目標驅動(dòng)下正處于高速發(fā)展期，地熱能將成為未來(lái)我國清潔能源利用體系的重要支撐。作為地熱利用及建筑節能領(lǐng)域科研工作者，大力發(fā)展地熱建筑清潔供能技術(shù)這一新質(zhì)生產(chǎn)力是時(shí)不我待的責任和使命。當前我國地熱產(chǎn)業(yè)仍面臨產(chǎn)業(yè)鏈上下游聯(lián)動(dòng)程度有限、產(chǎn)學(xué)研結合仍需提升、國際領(lǐng)域行業(yè)話(huà)語(yǔ)權不足等問(wèn)題，但我國目前擁有國際范圍內最大的地熱能直接利用總量和廣闊的建筑清潔供能市場(chǎng)，通過(guò)聚焦行業(yè)重難點(diǎn)問(wèn)題開(kāi)展政產(chǎn)學(xué)研協(xié)同攻關(guān)，定會(huì )進(jìn)一步提振行業(yè)發(fā)展動(dòng)能，實(shí)現行業(yè)健康可持續發(fā)展，在世界地熱界提出具有我國特色且可復制推廣的中國方案。


地熱建筑清潔供能技術(shù)發(fā)展現狀及展望-地大熱能

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