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我国深层含水层地下储热研究取得新进展

发布日期:2020-06-30 17:38来源:未知

  为增强多种可再生能源综合哄骗,将不不变的风能、太阳能转化为不乱一连的地热能,形成基于“地热+”多能互补模式的研究,今朝以中国科学院团队为主体承担的国度计谋性先导科技专项帮助项目——深层含水层地下储热手艺研究已从理论模型研究进入到手艺研发和工程示范阶段。

  本年年头,中国科学院地质与地球物理研究所黄永辉博士、庞忠和传授等配合撰写的论文《深层含水层地下储热手艺的成长近况与瞻望》揭橥,获得了业内助士的存眷。文章介绍了中科院深层含水层地下储热手艺研究进展的状况以及该团队提出的地下储热相关设想及瞻望。

  “深层含水层地下储热手艺研究”课题研究的布景和意义是什么?这项手艺研究的重点和难点是什么?深层含水层储热手艺成长潜力及市场前景若何?日前,《地源热泵》记者采访了中国科学院地质与地球物理研究所研究员庞忠和。

  基于“地热+”多能互补模式研究

  ——由浅层含水层储热向深层含水层储热拓展

  含水层储热是一种使用地下含水层作为介质将热能存储于地下含水层中的储能系统。它经由地下水井从含水层中抽取和灌入地下水实现热能储存和开采行使。凭据含水层所处深度,可将含水层储能系统分为两大类:一类是浅层含水层储能,含水层深度在500米以浅,存储热水温度普通低于50℃;另一类是深层含水层储能,含水层深度凡是在500米以深,存储热水温度普通为50~150 ℃。

  资料显示,我国在行使浅层地下含水层进行储热方面的实践开展得较早。如20世纪60年月,上海为了节制工业上过度抽取地下水所引起的地面沉降,进行了地下水的人工补给,同时开展了“冬灌夏用”和“夏灌冬用”的地下含水层储热手艺。

  基于浅层含水层的储热体例具有成本低的优势,但因其工作温度较低、规模较小,储热能力有限, 且有污染地下饮用水的潜在风险。近年来,世界局限内起头考试替代方式,即基于深层含水层的高温储热模式。

  庞忠和说,从全世界局限来看,今朝列国做的以浅层含水层储热工程居多,深层含水层储能都是方才起步。截至2017年,全世界局限内已建成2800多组浅层含水层储热系统,此中我国有6处已建成并投入使用。

  今朝,我国在含水层储能手艺上的研究和实践多局限于浅层,跟着需求的扩大,以中科院团队为主体承担的深层含水层地下储热研究项目已启动,其深度将达到500米或者1000米深摆布。“我们这个项目规划是四年时间,本年是第二年,前两年做手艺研发,后两年做示范工程。”庞忠和说。

  开展深层含水层地下储热研究的意义在于,一方面为了增补中深层含水层的目的,实现中深层地热资源的可持续操纵;别的一方面或许填补能源供需在时间/空间分布的不屈衡,或许综合行使多种可再生能源形式,将不不变的能源如风能、太阳能转化为不乱连气儿的地热能,形成基于“地热+”的多能互补模式。

  我国深层含水层储热研究获新进展

  ——地下储能已从理论研究迈入手艺研发阶段

  深层含水层储热手艺具有储热容量大、储热效率高、造价低等优势,是一种较为幻想的大规模跨季候储能格局。“与浅层含水层储能比拟,深层含水层储能系统较为平安,具有空间大、情况温度角力高、保温机能计较好优势,同时能够行使原地的地热资源,原有的能量连系起来用,这个优势是显著的。”

  今朝国外深层含水层储能工程应用比价少,首要集中在欧洲。庞忠和告诉记者,他曾参观欧洲的一些立异性国度如瑞士、德国,这些国度在开展深层含水层储热方面的研究工作。“瑞士在做一个500米摆布的砂岩层的储热项目。德国有一个项目已经运行十余年了,今朝这个项目运行的情形斗劲好。”

  关于我国深层含水层储能研究进展情形,庞忠和介绍,今朝以中国科学院团队为主体承担的深层含水层地下储热手艺研究已从理论模型研究进入到手艺研发阶段。“今朝这个项目的理论模型根基有了,现处于手艺研发阶段,手艺研发的出力点是提高其效率,包管储存顺畅运行。”庞忠和说。

  “今朝中科院团队已做了一些初步的研究,这为前期的手艺研发工作做了一些很好的铺垫。”他表现,当今或许开展实际的项目,针对本地的具体前提来做一套设计和响应的方案,过程不息的调试和优化,来提高其效率,这是该项目不休放大规模的一个测验。

  不科学的开采地热田往往会导致地下水位下降外,还存在温度下降的问题。庞忠息争释说,这个是一个热均衡的问题,“你的开采量不克高出含水层热量的弥补,那么在你开采量不大的时候可以把握,好比雄县,我们持续观测了四五年,今朝没有发现迥殊明明降温的现象,可是跟着地热开采量的扩大和开采时间的耽误,未来在雄安新区整个局限内地热需求量会络续的增加,到谁人时候可能就会显现供给不上的问题,那么这时就需要对它进行能量弥补,能量增补可以扩大其供暖的能力。” 

  深层含水层储热市场应用前景辽阔

  ——将不不乱的能源转化为不乱接连的地热能

  对于我国深层含水层储热成长潜力及市场应用前景庞忠和传授布满决定。“而今已有的储能系统都是短时间,几个小时或者一两天,而深层热储是或许跨季候的。”他举例说,在炎天能够把雄厚热量储存下去,到了冬天再把热量开采出来操纵。这是能够跨季候的进行热量的储存和行使。

  关于可再生能源多能互补应用,我国地热范畴已做了索求考试。庞忠和介绍,地热能与太阳能连系在西藏羊易电站获得了应用,“16兆瓦的地热电站旁边没多远就有两个各30兆瓦的太阳能光伏发电站。地热能和太阳能能够一路发力为电网做进献,这是一种并联的多能互补的格局”。

  庞忠和介绍,除了地热能与太阳能连系外,还有一种多能互补体式——太阳能和风能的连系哄骗。太阳能、风能是非不乱的洁净能源,受天气的影响对照大,它们只能在阳光亮媚或起风的时候发电。若何解决这种能源行使不陆续的问题,最好的出路就是找一个“仓库”把它储存起来,“多的时候我存起来,少的时候或者没有的时候我能够拿出来用,而地下储热就供应了如许的一个便当前提”。

  “比及地下储热这套手艺做成之后,我们就能够接管其他分歧能源所供给的能量,把它存储起来。”庞忠和透露,今朝他们团队在张家口连系冬奥会正在做一个小规模的“地热能+风能”多能互补示范工程。他进展能有更多的合作伙伴来配合鞭策这一方面的手艺应用示范,尽快地形成一套完整的手艺,未来可以在更大的规模内使用。

  深层含水层储热手艺既能连系其他多种能源形式实现多能互补,也可作为区域地热资源的需要弥补和加强。庞忠和认为,“在将来洁净供暖需求日益增加、可再生能源占比越来越大的配景下,深层含水层储热系统作为一种有着优越研发根基的储热手艺将阐扬更大的感化。”(庞忠和 注:限于篇幅,本文有删减。原文刊载于2020年4月刊《地源热泵》杂志。本文图片由中国科学院地质与地球物理研究所黄永辉博士供应)

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