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聚光太阳能-地热储能系统多参数耦合仿真的正交试验优化与经济性评估

王焰新 蒋恕 胡帆 马冲 周敏敏 李满 胡大伟 张国华 叶灿滔 龚宇烈

王焰新, 蒋恕, 胡帆, 马冲, 周敏敏, 李满, 胡大伟, 张国华, 叶灿滔, 龚宇烈. 聚光太阳能-地热储能系统多参数耦合仿真的正交试验优化与经济性评估[J]. 地质科技通报. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250526
引用本文: 王焰新, 蒋恕, 胡帆, 马冲, 周敏敏, 李满, 胡大伟, 张国华, 叶灿滔, 龚宇烈. 聚光太阳能-地热储能系统多参数耦合仿真的正交试验优化与经济性评估[J]. 地质科技通报. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250526
Orthogonal Experimental Optimization and Economic Evaluation of a Coupled Multi-Parameter Simulation for a Concentrating Solar–Geothermal Energy Storage System[J]. Bulletin of Geological Science and Technology. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250526
Citation: Orthogonal Experimental Optimization and Economic Evaluation of a Coupled Multi-Parameter Simulation for a Concentrating Solar–Geothermal Energy Storage System[J]. Bulletin of Geological Science and Technology. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250526

聚光太阳能-地热储能系统多参数耦合仿真的正交试验优化与经济性评估

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250526
基金项目: 省部级-湖北省国际合作项目”全球地热新能源勘探开发有利区预测和利用技术研究“(2024EHA026)

Orthogonal Experimental Optimization and Economic Evaluation of a Coupled Multi-Parameter Simulation for a Concentrating Solar–Geothermal Energy Storage System

  • 摘要: 【目的】本研究通过数值仿真方法及正交试验设计,对新型聚光太阳能-地热长时储能系统(GEO-CSP)开展前期先验研究,旨在综合评估系统参数性能及其经济可行性。该系统通过聚光太阳能加热工质至高温,通过注入井将热能储存于地下储层,从而提升地层储热能力。【方法】采用多软件协同耦合仿真方法:SG-塔式软件通过光线追踪计算定日镜场集热性能;COMSOL多物理场模型模拟地下储层热-流耦合传热,分析储热注入温度和流量以及储层特征对储热效率的影响;MATLAB/Simulink构建两级闪蒸发电模型并仿真发电过程。【结果】基于27组正交试验设计分析,结果表明最优工况下(如350°C注入温度、100m3 h?1注入流量)地热储热效率可达0.936、发电效率达0.335。参数敏感性分析显示,注入温度与注入流量是影响系统性能的主控因素(贡献率分别为78.3%和14.0%);典型工况下,100m左右的储层厚度能够平衡热交换效率与热损失,实现系统综合性能最优化。经济性分析表明,枯竭油气藏改造场景下,其投资回收期缩短至5年以内,30年生命周期内1对井的累计净收益达3153.67万元。【结论】本先验研究为太阳能-地热耦合储能协同发电体系的参数优化和工程应用提供理论依据,对推动可再生能源长时储能技术发展具有重要意义。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2025-12-01
  • 网络出版日期:  2025-12-31

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