干热岩热能重力热管采热系统数值模拟研究与经济性分析

• 作者: 黄文博 曹文炅 李庭樑 蒋方明
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 再生能源 热力学过程 数值模拟 干热岩 重力热管 成本电价
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 流体力学与传递现象
• 页码范围: 1302-1313
• 页数: 11页
• 分类号: TK523
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20200639

摘要

利用超长重力热管开采干热岩热能可以避免增强型地热系统存在的工质损失、腐蚀结垢和井下连通困难等问题；相比于单井井下换热器系统，热管管内液-气相变使得管壁与热储之间的传热温差增大，使用重力热管开采地热能有望获得更高的单井采热量。本文开发了能对重力热管内部过程与裂隙热储渗流过程进行耦合求解的数值模型，模拟了管长4500 m的重力热管地热系统运行过程，研究了裂隙热储中的流体自然对流对地热系统性能的影响，并与套管式井下换热器地热系统进行了对比研究。进一步分析比较了重力热管、套管井下换热器、增强型地热系统电站的发电成本。研究结果表明，重力热管地热系统单井发电量可达240 kW以上，发电成本约为1.124 CNY/（kW·h），与增强型地热系统电站发电成本接近，优于井下换热器式地热系统；如果利用废弃油气井建设重力热管地热系统，发电成本仅0.644 CNY/（kW·h）。