贵州地质科研取得突破性进展 浅层地热能高效利用技术获重大成果

浅层地热能作为可再生清洁能源之一,具有分布广、可就地取用、运行稳定等特点,在建筑供暖制冷、公共机构节能改造等领域应用潜力较大。

但在推广过程中,也面临“算不清、用不稳、管不好”等共性难题:一方面,不同区域地质条件差异明显,系统设计和运行策略需要更精细的参数支撑;另一方面,长期运行中容易出现冷热不平衡、效率衰减等现象,影响项目全生命周期收益与环境效益评估,制约规模化复制推广。

针对上述问题,贵州省地矿院114地质大队以工程需求为牵引,持续推进技术与方法创新。

该队在科研工作中,初步建立浅层地热能项目经济与环境效益评价指标体系,着力解决项目论证阶段“可行性难量化、收益难对比、效益难呈现”的痛点,为政府部门、业主单位在规划布局、投资决策、绩效评估等环节提供更可操作的评价参考。

与此同时,队伍成功构建竖直地埋管—土壤流动传热耦合三维数值模型,通过对地埋管换热与土体传热过程的耦合刻画,为系统优化设计、运行参数校核和风险预判提供更精细的工具支撑。

从原因看,浅层地热能利用系统本质上是“工程系统+自然系统”的耦合。

地埋管换热不仅受设备参数影响,还受地层结构、含水性、地下水流动等自然条件制约。

若缺少可靠模型与评价方法,容易造成设计冗余或不足,出现“初期看似可用、运行几年失衡”的情况。

114地质大队围绕这些关键环节提出了基于串联地埋管的分区传热利用方案及热失衡调控方法,并创新提出“先蓄后供”的地源热泵系统运行策略,旨在通过更合理的热量调配与过程控制,提高系统适配性与长期稳定性,减少能效波动和运维风险。

相关成果的影响体现在三个层面:其一,有助于提升浅层地热能项目的“可计算性”,让经济性与环境效益更可量化、可对比,为项目从试点走向推广提供基础条件;其二,有助于提升系统“可持续性”,通过热失衡调控与运行策略优化,增强长期运行稳定性,降低全生命周期成本;其三,有助于推动地热能与建筑节能、城市更新、公共机构节能改造等重点领域更紧密衔接,在推动能源结构优化、促进绿色低碳转型中释放更大空间。

在对策层面,业内普遍认为浅层地热能发展需要“规划引领、标准支撑、技术迭代、管理闭环”协同推进。

一是强化资源调查与区划评估,推动地质参数、地下水条件等基础数据与工程需求对接;二是完善项目评价与监管机制,推动以全生命周期能效与减排绩效为导向的评价体系落地;三是加强关键技术集成应用,结合不同建筑类型与负荷特征,探索分区传热、蓄供协同等更灵活的运行组织方式;四是健全运维管理与监测体系,建立动态评估与纠偏机制,提升项目长期绩效。

从前景看,随着“双碳”目标深入推进,清洁供能在城镇建筑领域的替代需求持续增长。

地源热泵等浅层地热能利用方式,具备在中长期与电力、天然气等能源协同互补的条件。

贵州地形地貌多样、城镇化与公共服务设施建设持续推进,地热能与建筑节能改造、园区综合能源等场景结合的空间较大。

下一步,推动科研成果向工程化、标准化转化,将成为提升产业化水平的关键。

通过把模型、评价体系与工程实践深度融合,形成可复制、可推广的技术路线和管理模式,有望进一步释放浅层地热能的规模化应用潜力。

能源安全关系国计民生,清洁能源发展任重道远。

贵州省地矿院114地质队在浅层地热能领域的创新突破,体现了地勘行业服务国家能源战略的担当精神。

这些科研成果的取得,既是对传统地质勘查工作的深化拓展,更是对新时代绿色发展理念的生动践行。

随着技术的不断进步和应用的持续推广,浅层地热能必将在我国能源结构优化中发挥越来越重要的作用,为建设清洁低碳的能源体系贡献更大力量。