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术语表 · 地热

增强型地热系统(EGS)

通过水力压裂或剪切刺激高温低渗岩体人工造出的地热储层,让水在井间循环以提取热量。

常规地热需要三样东西同时具备:热量、流体和天然渗透率。EGS 通过人工改造储层,免去了后两项条件,理论上几乎在任何地方,只要钻得够深,就能开发干热岩。

做法是:向约 150–250°C 的岩层钻一口注入井(深度通常为 3–6 km,取决于地温梯度),高压泵水压裂岩石,再向压裂区钻一口或多口生产井。冷水注入后流经岩石升温,从地面采出,送入双工质或闪蒸电站发电,再回注地下,形成闭式循环。

一对井的热输出为:

Qth = ṁ cp (Tprod − Tinj)

流量 60 kg/s、从 190°C 冷却到 70°C,热功率约 30 MW,发电约 3–5 MW。

里程碑项目有法国 Soultz-sous-Forêts(2016 年起约 1.7 MW)和美国能源部在犹他州的 FORGE 野外实验室。Fervo Energy 在内华达州的 Project Red(2023)借用页岩油的水平钻井和多级压裂技术,报告单井约 3.5 MW、流量约 60 kg/s;它在犹他州的 Cape Station 项目目标为 500 MW。NREL ATB 和美国能源部认为,只要钻井成本下降,潜力很大,美国 EGS 资源估计有数百 GW。主要风险是诱发地震(巴塞尔 2006 年和浦项 2017 年的项目都因有感地震而叫停)、流道短路和成本。

相关术语

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  • 地温梯度

    地壳温度随深度增加的速率,远离板块边界的地区平均约为每公里 25–30 °C。

  • 双工质循环电站

    地热电站的一种:热卤水加热另一种低沸点工质,由工质驱动汽轮机,使约 100–180 °C 的地热资源也能发电。

  • 容量系数

    电厂在一段时间内的实际发电量,与按额定容量满发同样时间的发电量之比。

  • 基荷

    一天、一个季节或一年中电网用电需求的最低水平,过去由持续高出力运行的电厂承担。

  • 可调度电源

    出力可以按运营商要求安排、调高或调低,不受天气影响的电源。