中国浅层地热能开发利用的技术发展趋势主要包括以下几个方面:
多能互补与地热储能技术融合:太阳能光伏、风力发电等技术的发展,为地热能与其它可再生能源融合利用创造了条件。地热储能技术可以帮助抑制太阳能和风能的波动性问题,也为地热能不足的地方增强供热能力。例如在东北地区,采用中深层系统为浅层系统补热的技术,可解决夏冬季节热负荷不对等导致的 “冷堆积” 问题,提高北方供暖效率。
智慧化管控技术发展:地源热泵系统高效运行智慧化管控成为趋势。如北科院研究团队建立了浅层土壤源地热泵系统 “地下 - 地上” 一体化快速仿真模型及优化调控方法,开发了仿真优化软件,能实现地下温度场仿真及运行策略仿真,优化后系统能耗降低 5% 以上。此外,人工智能技术也将赋能智慧地热产业的升级发展,基于大数据分析的三维地质建模可以提升靶区预测精度,热储数字孪生管理系统可提高实时调控效率。
勘查与评价技术精细化:未来将推进浅层地热能勘探评价 “精细化”,过去我国在浅层地热能勘查技术和评价方法上已居世界科学前沿领域,总体达到国际领先水平。后续将进一步精准探明浅层地热能资源开发贡献率较高的地质体,为地源热泵系统优化设计和规模化利用的可持续性提供更有力的支持。
材料与设备研发升级:在浅层地热能开采用地埋管材料研制方面,研发高导热、耐压的材料是趋势。如北科院研究团队自主研发的高导热、耐压的聚乙烯管材,其爆破压力较未改性管材提升 50%,断裂伸长率和耐老化性均约为浅层地热能用地埋管最低应用需求的 2 倍,导热系数和耐热温度均高于市场管材。
与深层地热技术相互促进:虽然浅层地热能是当前利用的主要部分,但深层地热技术的发展也会对浅层地热能产生影响。例如增强地热系统的相应技术可以应用于条件具备的中深层地热资源开发,提高效率,使深层地热技术研发和中深层地热资源开发利用相得益彰。