中國淺層地熱能開發利用的技術發展趨勢主要包括以下幾個方面:
多能互補與地熱儲能技術融合:太陽能光伏、風力發電等技術的發展,為地熱能與其它可再生能源融合利用創造了條件。地熱儲能技術可以幫助抑制太陽能和風能的波動性問題,也為地熱能不足的地方增強供熱能力。例如在東北地區,采用中深層系統為淺層系統補熱的技術,可解決夏冬季節熱負荷不對等導致的 “冷堆積” 問題,提高北方供暖效率。
智慧化管控技術發展:地源熱泵系統高效運行智慧化管控成為趨勢。如北科院研究團隊建立了淺層土壤源地熱泵系統 “地下 - 地上” 一體化快速仿真模型及優化調控方法,開發了仿真優化軟件,能實現地下溫度場仿真及運行策略仿真,優化后系統能耗降低 5% 以上。此外,人工智能技術也將賦能智慧地熱產業的升級發展,基于大數據分析的三維地質建模可以提升靶區預測精度,熱儲數字孿生管理系統可提高實時調控效率。
勘查與評價技術精細化:未來將推進淺層地熱能勘探評價 “精細化”,過去我國在淺層地熱能勘查技術和評價方法上已居世界科學前沿領域,總體達到國際領先水平。后續將進一步精準探明淺層地熱能資源開發貢獻率較高的地質體,為地源熱泵系統優化設計和規模化利用的可持續性提供更有力的支持。
材料與設備研發升級:在淺層地熱能開采用地埋管材料研制方面,研發高導熱、耐壓的材料是趨勢。如北科院研究團隊自主研發的高導熱、耐壓的聚乙烯管材,其爆破壓力較未改性管材提升 50%,斷裂伸長率和耐老化性均約為淺層地熱能用地埋管最低應用需求的 2 倍,導熱系數和耐熱溫度均高于市場管材。
與深層地熱技術相互促進:雖然淺層地熱能是當前利用的主要部分,但深層地熱技術的發展也會對淺層地熱能產生影響。例如增強地熱系統的相應技術可以應用于條件具備的中深層地熱資源開發,提高效率,使深層地熱技術研發和中深層地熱資源開發利用相得益彰。