通过电增强型地热系统(EEGS)开采地热能:干热岩开发的新模式
Published On:2025-09-30
干热岩地热能是一种丰富且可持续的能源资源。在现有的开采方式中,EGS是最具实际可行性的方案,但仍面临热突破快、运行寿命短及热衰减迅速等问题。为克服这些局限,本研究提出了一种电增强型地热系统(EEGS),通过电渗流主动调控流体与热量传输。构建了一个新的热–水–电(THE)耦合模型,综合考虑了达西流、电渗流、热对流、传导及焦耳热效应,并通过解析解进行了验证。基于生产井处温度演化及其导数,识别出热响应的四个阶段。结果表明,电渗流在传输调控中起主导作用,而焦耳热影响可忽略。参数研究显示,将注入压力从79 MPa提高至88 MPa会使热突破时间从66.4年提前至24.5年(缩短63.2%);而将注入温度从313.15 K降低至288.15 K则会使热突破从39.1年提前至28.9年(缩短26.1%)。经济性评估表明,EEGS具有显著的经济可行性,其能源投资回报率(EROI)大于1,尤其在与弃风或弃光电力结合时表现突出。EEGS为提高地热能效率与寿命提供了一种非热机制,并可灵活与间歇性可再生能源(如风能或太阳能)结合,实现热稳定性更高、能量输出更可持续的混合系统。
该研究发表在SCI一区Top期刊《Energy》,属地热资源开发技术与装备教育部工程研究中心2025年开放课题资助。成果第一完成单位为常州大学,主要合作者为吉林大学冯波教授、常州大学宋付权教授、英国利兹大学Mi Wang教授,同时感谢南京大学与新加坡国立大学的联合帮助。

https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.138599