淺層地熱能地下換熱系統適宜性評價與優化設計
——以鄭州市淺層地熱能示范工程為例

盧 瑋，尚永升，申云飛

（1.河南省地礦局第二地質環境調查院，河南 鄭州 450053；2.河南省深部探礦工程技術研究中心，河南 鄭州 450053；3.河南省地熱能開發工程技術研究中心，河南 鄭州 450053）

0 引言

人類規模化活動導致氣候變化和生態環境惡化已經成為不爭事實，也是人類共同面對的一個全球性問題。其中，CO2的產生幾乎都與人類對能源的需求和工業過程中傳統化石燃料的排放密切相關［1-2］，據統計顯示：我國化石類能源的消耗產生的CO2貢獻率達90%［3］，2020 年，我國CO2排放量近100 億t，位居世界第一［4］。所以，減少化石類能源消耗，尋找新的替代能源和資源勢在必行。

地熱資源是一種儲量豐富、分布較廣、穩定可靠的清潔可再生能源。從目前開發利用方式劃分，地熱資源主要有淺層地熱能、中深層水熱型地熱和干熱巖3 種類型，是目前和未來的重要能源和資源［5-6］。統計表明：地熱能源利用系數高達73%，約是太陽能的5.4 倍、風能的3.6倍［7］。2015-2020年，全球新增地熱發電約3649 GW，增長約27%，地熱直接利用總裝機容量增長52.0%，全球每年地熱直接利用可減少2.526 億t的CO2排放［8］。由此可見，地熱資源的開發利用對減少CO2排放和抑制全球氣候變化起到積極的作用［9］。

所以，大力推進地熱資源勘查開發，對保障國家能源資源安全，構建清潔低碳、安全高效能源體系，實現碳中和目標具有重要的意義。

本文結合2021 年度鄭州市淺層地熱能示范工程建設項目，根據其適宜性評價原則，對淺層地熱能開發利用的地下水換熱和地埋管換熱2 種地下換熱系統進行試驗研究，并提出優化設計方案。……