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美国能源部地热能开发多年期计划提出未来五年发展路线

  近日,美国能源部(DOE)发布了《2022-2026地热能开发多年期计划》指出,地热能作为一种稳定、可靠的清洁能源,能够在美国能源低碳转型、应对气候变化和实现碳中和愿景等发展目标中发挥关键作用。预计到2050年,美国地热发电装机容量有潜力增加26倍(相比2019年水平),达到60 GW装机规模。为了实现上述发展愿景,DOE提出了未来 5 年(2022-2026 年)地热能发展的三大战略目标,以及为实现目标需要开展的六大优先研发领域,具体内容如下:

  战略目标1:通过开发部署基于干热岩的增强型地热系统(EGS)和传统的水热型地热系统,以将地热装机容量增加到60 GW,助力美国2035年的零碳电力目标。简化EGS和水热型地热项目开发部署许可和监管审批流程,节省时间,提升地热发电的大规模部署效率,以支持到2035年实现零碳电力部门的发展目标,以及2050年净零排放经济的实现。

  战略目标2:到2050年,完成17 500个地热区域供暖能源站的建设以及全国2800万个家庭地源热泵的安装,以零碳方式为住宅和公共建筑供暖与制冷。地热供暖和制冷技术在改善建筑用能效率方面提供了潜在的机会,它能够减少供暖和制冷的峰值负荷,并减轻大型电力系统的压力,以到2035年实现将美国建筑碳足迹减少80%。

  战略目标3:通过增加地热技术的开发和部署投资,促进经济、环境和社会和谐进步。地热技术创造了清洁能源的就业机会,并产生了大量的地方经济活动,包括工资支出、土地租赁支付、财产税、特许权使用费和等。地热能能解决环境和社会公平公正问题,因为它的高容量系数、小的碳足迹能够确保它可以在城市中心、农村地区和偏远社区使用。

  勘探和表征:所有资源形式(传统水热型或干热岩)的地热能资源的勘探、表征和开发都需要经过钻探、完井形成的过程。该研究主题致力于减少地热井钻井的时间和成本,最终获取经济的钻井成本曲线这一关键目标。开发新型使能工具和其他硬件增强其适应地热油藏钻井和生产活动中的极端环境。本研究旨在解决高温、坚硬、裂缝性岩层的钻井难题,克服钻井障碍。

  地下资源可获得性:无论何种地热资源(干热岩或者水热型),都需要经过钻探和形成完井步骤,才能实现对其勘探、表征和开发利用。该研究主题致力于减少地热井钻井的时间和成本,解决高温、坚硬、裂缝性岩层的钻井难题。

  地下开发能力增强和可持续性:要实现地热能源资源的高效开发利用,需要构建人工地热储层以提升地热能抽取效果。为了优化地热能利用效果,必须在项目生命周期内加强地热能回收再利用。该研究领域旨在克服中深层地热开发利用技术成本的障碍和现有数值模型的局限性,确保地热能可持续高效利用。

  资源开发最大化:利用地热发电有助于改善美国电网的可靠性、弹性和安全性,支持发展强大的国内清洁能源制造供应链,并为依赖电网的供暖和制冷提供有效的替代方案。该研究主题旨在开发和部署新技术,以最大限度地利用地热资源。

  数据、建模和分析:地热开发多年期计划里所有主题领域的研发工作都涉及到数据。确保此类数据的质量和有效利用对于支持DOE技术和成本模型开发、以及开展战略分析以识别新兴前沿技术、跟踪项目进展至关重要。该主题致力于利用海量数据开展建模和分析,为地热开发多年期计划涉及的所有研究活动提供科学数据参考。

  地热知识整合:一般而言,地热开发多年期计划每一个子项目都有自己的侧重点,也即关注地热开发利用技术某个具体技术主题领域,以解决地热开发利用面临的各项挑战;但其中也有某些课题会同时覆盖多个研究主题领域,也即跨主题交叉领域。该研究领域将在研发活动中引入机器学习技术,还会将先进制造业创新工艺引入到地热技术开发,以加速推进地热技术商业化。此外,还会将现有的石油和天然气基础设施、劳动力和知识沿用到地热行业,并与州和社区等关键利益相关方进行合作,提高人们对地热开发机会的认识和支持。

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