針對(duì)地?zé)釒r土儲(chǔ)能效率衰減問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所地?zé)崮苎芯渴引徲盍覉F(tuán)隊(duì)依托青島即墨鼎泰豐中深層地?zé)峁┡?，開(kāi)展了基于消納太陽(yáng)能的中深層同軸套管巖土儲(chǔ)能技術(shù)的研究。針對(duì)地?zé)岷畬娱L(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)瓶頸，該團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中科院地質(zhì)與地球物理研究所龐忠和團(tuán)隊(duì)，研發(fā)了基于消納風(fēng)光等不穩(wěn)定間歇性能源的中深層地?zé)岷畬觾?chǔ)/供能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，并依托雄安新區(qū)容城領(lǐng)秀城地?zé)峁┡具M(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證。

通過(guò)消納風(fēng)光等可再生能源以實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)穩(wěn)定輸出。地?zé)醿?chǔ)能具有高能量?jī)?chǔ)存容量和高儲(chǔ)能效率的優(yōu)勢(shì)，能大規(guī)模消納非穩(wěn)定可再生能源并有效解決季節(jié)性供需不匹配問(wèn)題，可作為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能和系統(tǒng)調(diào)峰的首選。地?zé)醿?chǔ)能主要分為巖土儲(chǔ)能和含水層儲(chǔ)能，巖土儲(chǔ)能不受水文地質(zhì)條件限制，含水層儲(chǔ)能則存儲(chǔ)溫度更高、規(guī)模更大，均是國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)能技術(shù)研究的熱點(diǎn)。然而，現(xiàn)有的巖土儲(chǔ)能和含水層儲(chǔ)能系統(tǒng)均無(wú)法避免熱損失或熱突破導(dǎo)致的儲(chǔ)能效率低的問(wèn)題，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。

針對(duì)地?zé)釒r土儲(chǔ)能效率衰減問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所地?zé)崮苎芯渴引徲盍覉F(tuán)隊(duì)依托青島即墨鼎泰豐中深層地?zé)峁┡?，開(kāi)展了基于消納太陽(yáng)能的中深層同軸套管巖土儲(chǔ)能技術(shù)的研究。針對(duì)地?zé)岷畬娱L(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)瓶頸，該團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中科院地質(zhì)與地球物理研究所龐忠和團(tuán)隊(duì)，研發(fā)了基于消納風(fēng)光等不穩(wěn)定間歇性能源的中深層地?zé)岷畬觾?chǔ)/供能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，并依托雄安新區(qū)容城領(lǐng)秀城地?zé)峁┡具M(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證。

在巖土儲(chǔ)能方面，研究表明中深層同軸套管換熱系統(tǒng)的傳熱和流動(dòng)性能直接影響取熱系統(tǒng)的供熱效率，隨著供暖周期增加存在熱衰減的風(fēng)險(xiǎn)。該團(tuán)隊(duì)跟蹤了青島即墨鼎泰豐中深層同軸套管換熱系統(tǒng)連續(xù)四年的供暖運(yùn)行數(shù)據(jù)，分析并驗(yàn)證了該熱衰減現(xiàn)象(圖1)，提出了在非供暖季主動(dòng)消納太陽(yáng)能的地?zé)釒r土儲(chǔ)能技術(shù)，可以有效緩解井筒因長(zhǎng)時(shí)取熱造成的供熱系統(tǒng)效率衰減問(wèn)題。結(jié)果表明，非供暖季每年連續(xù)向巖土儲(chǔ)熱后，系統(tǒng)供熱效率衰減趨勢(shì)明顯變緩并趨于穩(wěn)定。相關(guān)研究成果發(fā)表在Energy上。

在含水層儲(chǔ)能方面，科研團(tuán)隊(duì)基于復(fù)雜地質(zhì)與水力條件下儲(chǔ)能式地?zé)峁┡到y(tǒng)的關(guān)鍵物理/化學(xué)過(guò)程機(jī)理分析，明確了影響儲(chǔ)能式地?zé)峁┡到y(tǒng)性能的關(guān)鍵因素;研究基于“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”協(xié)同優(yōu)化的新一代電熱耦合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了將不穩(wěn)定的風(fēng)電高效轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的地?zé)彷敵龅年P(guān)鍵技術(shù)突破?？蒲袌F(tuán)隊(duì)聯(lián)合相關(guān)單位在雄安新區(qū)容城領(lǐng)秀城地?zé)嵴就瓿珊畬觾?chǔ)/供能系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。該系統(tǒng)利用中深層地?zé)岷畬娱L(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)了100%可再生能源建筑供暖，為高效就地消納風(fēng)光等可再生能源提供了重要技術(shù)途徑。

研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)和中科院STS計(jì)劃的支持。

圖1.巖土儲(chǔ)能原理以及20年供暖期出口水溫和供熱量預(yù)測(cè)

圖2.含水層儲(chǔ)能系統(tǒng)原理與示范現(xiàn)場(chǎng)