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浅层地热能利用采用的技术(开发地热能,建设“冬暖夏凉”幸福能源城市)

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能源与动力工程学科 CN44-1715/TK ISSN2095-8676

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地热能是一种储量丰富、分布较广、稳定可靠的可再生能源。大力开发利用地热能,对深入贯彻习近平生态文明思想,落实碳达峰碳中和目标具有重要意义。2021年1月27日,国家能源局发布《关于因地制宜做好可再生能源供暖工作的通知》,将地热能开发利用摆到更加重要的位置。2021年9月10日,国家能源局官网发布《关于促进地热能开发利用的若干意见》,提出了未来地热能行业发展的宏伟目标:到2025年,各地基本建立起完善规范的地热能开发利用管理流程,地热能供暖(制冷)面积比2020年增加50%,在资源条件好的地区建设一批地热能发电示范项目,全国地热能发电装机容量比2020年翻一番;到2035年,地热能供暖(制冷)面积及地热能发电装机容量力争比2025年翻一番。2022年1月26日,中国能建“30·60”研究院、中国能建数字科技集团有限公司挂牌成立,中国能建将围绕构建新型电力系统、新基建产业圈所需的卡脖子技术,加强资源整合和协同创新,在大规模压缩空气储能地热能、综合能源调控等领域集中火力重点突破,尽快形成示范工程。地热作为清洁能源,将有助于碳中和远景目标的实现。从利用角度而言,地热能从高温到低温,从发电到供暖、制冷都可以加以利用。可以预见,“十四五”期间地热市场潜力巨大。

当地热能遇上区域能源

会发生什么样的“化学反应”?

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区域能源系统是为了满足一定区域集中供暖、供冷、供汽、供电等需求,通过区域管网进行供给的一个或多个大规模生活热水、中央空调冷热源系统。

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以地热能关键技术为冷热源基础

(含水层储能技术、地表水(污水源)能技术、

岩土储能技术、中深层地岩换热技术

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太阳能

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燃气调峰

+

多能互补,区域开发的

分布式可再生能源站网络方案

实现区域内100%的清洁能源

供冷、供热和供电

最终推动地热为主、多能互补、清洁低碳的空调冷热源及热水供应的浅层地热能建筑领域集中连片发展,助力我国建设“冬暖夏凉”的幸福能源城市。

岩土储能

中能建地热有限公司的岩土储能技术,是国内唯一利用地下土壤、岩石的热容量进行储能,模块化冷热分区的技术。该技术解决了国内地埋管技术占地面积大,供冷能效低,能效衰减等问题,节能率40%以上,冷热联供。与国内地埋管系统相比的优势:(1)有效解决能效衰减;(2)实现部分免费供冷;(3)模块化,可扩展;(4)大幅减少土地占用。


冬季供热蓄冷


夏季供冷蓄热

《南方能源建设》2021年第3期刊出了中能建地热有限公司和中国能建工程研究院专家合作撰写的《利用岩土储能冷热分区增强换热性能的研究》,供大家参阅,敬请关注!

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利用岩土储能冷热分区增强换热性能的研究

作者:刘铮¹ ✉,欧阳鑫南¹,刘少勇¹,陈永安²

单位:1. 中能建地热有限公司;2.中国能源建设集团有限公司工程研究院

论文摘要目的 岩土储能(BTES:Borehole Thermal Energy Storage)指利用地下土壤、岩石和水的热容量进行储能的钻孔闭式循环系统,主要特点是采用冷热分区布置,以智能化控制手段结合国内地质进行创新型的开发利用。为了研究利用冷热分区提高地埋管换热效果的可行性,以多孔介质传热理论、能量守恒、有限长非移动线热源模型为基础,建立了单U型地埋管换热器井孔内、外数学模型,通过数值模拟的方法分析和验证了可行性。 方法 基于常见的土壤冷热堆积现象,通过改变管内介质流过两个划分区域的顺序,变被动防控冷热堆积为主动调配储能以跨季节利用,使两个划分区域内主动产生冷、热堆积储能,定义为“冷区”和“热区”。 结果 经过数值模拟分析,发生热堆积现象的“热区”在供暖期的换热量逐年递增,就最高换热量来说,第二年比第一年提高319 W,第三年比第二年提高308 W;出现冷堆积现象的“冷区”在制冷期的换热量逐年递增,就最高换热量来说,第二年比第一年提高209 W,第三年比第二年提高198 W。 结论 以上结果说明此方法可以增强地埋换热器的换热效果。在供暖期和制冷期交替使用两个区域既有效解决土壤源热泵系统冷热不平衡造成的能效衰减,又可以在减少打孔场地的情况下提高系统换热效果。

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引用本文: 刘铮, 欧阳鑫南, 刘少勇, 陈永安. 利用岩土储能冷热分区增强换热性能的研究 [J].南方能源建设, 2021, 8(3): 71-77.

DOI: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.010.

LIU Zheng, OUYANG Xinnan, LIU Shaoyong, CHEN Yongan. Research on Enhancing Heat Transfer Performance by BTES Hot and Cold Partition [J/OL]. Southern Energy Construction, 2021, 8(3): 71-77.

https://www.energychina.press/cn/article/doi/10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2021.03.010.

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