熱儲

熱儲是指埋藏於地下、具有有效空隙和滲透性的地層、岩體或構造帶，其中儲存的地熱流體可供開發利用。地熱熱儲簡稱熱儲，它能通過載熱流體的對流、富集來儲存地熱能。所以，地熱熱儲十分重要的特徵是熱儲外的冷水滲入熱含水層,再經過熱儲層底部加熱帶，在強大的和持續的傳導熱流補給的條件下，將冷水加熱。地熱熱儲不同於油儲、氣儲及地下水儲，在地熱熱儲中，原存的流體可以被周圍的冷水補充並被加熱。這個補充過程在地熱熱儲運動中十分重要。

基本介紹

• 中文名：熱儲
• 外文名：Thermal storage
• 學科：電力工程
• 領域：能源
• 範圍：電力系統
• 別稱：地熱熱儲

簡介

地熱熱儲簡稱熱儲，它能通過載熱流體的對流、富集來儲存地熱能。所以，地熱熱儲十分重要的特徵是熱儲外的冷水滲入熱含水層，再經過熱儲層底部加熱帶，在強大的和持續的傳導熱流補給的條件下，將冷水加熱。地熱熱儲不同於油儲、氣儲及地下水儲，在地熱熱儲中，原存的流體可以被周圍的冷水補充並被加熱。這個補充過程在地熱熱儲運動中十分重要。

地熱熱儲的分類

地熱熱儲是以包含的蒸汽多少來分類的，如果不含有蒸汽，可考慮以距地表何處出現沸騰區來分類。在一個水熱系統中，地熱熱儲自然組成的範圍是依靠它的溫度、深度、含氣量以及它的傳導特性等決定的，所以在不同深度可能有多個傳導層或熱儲。

鑒於地質構造、形成機理、變異條件的不同，地熱熱儲可大致分為4類:

(1) 溫水型熱儲

這種熱儲的溫度範圍在90-180℃之間，由於溫度和壓力不很高，即使在開發時也不會沸騰，一般可直接利用，如冬季採暖、洗浴、養殖、種植、理療等。我國大部分熱田均屬於溫水型熱儲，直接利用範圍相當廣。

(2) 熱水型熱儲

該類型熱儲在開發初期顯示溫水型熱儲的特性，但經過一段時間的開發則產生沸騰，溫度區間一般在200-250℃(在這一溫度區間，氣體的存在可使熱水沸騰) 。

(3) 兩相流液體型熱儲

在兩相流液體型熱儲中，它的自然狀態是：含水層中包含了液體和汽體。儘管溫度在220-300℃之間，當溫度降低時可產生氣體而引起沸騰。

(4) 兩相流汽體型熱儲

汽體型熱儲上部也包含一個兩相層，在這種狀態下液相稀疏，擴散廣但不流動，所以在熱田的開採井口只出現蒸汽。熱儲層的溫度根據深度和汽體含量在230-320℃之間變化。

熱儲工程的狀態參數

在進行地熱熱儲研究時，狀態參數對於分析熱儲特性、了解熱儲動態變化趨勢十分重要。熱儲工程中最為關鍵的是岩石層(可被看成是一種多孔介質)的傳輸率和儲存係數，這些參數可通過地質和地球物理測量獲得。由於這些參數與孔隙裂隙的分布有關，因此必然是各向不均勻的。

(1) 孔隙率

岩石的孔隙率是衡量岩石能夠儲集液體能力的參數。從微觀角度看，孔隙率在整個系統中變化十分大，但從巨觀角度看，孔隙率的數量級通常在5%-30%。

(2) 傳導率(滲透率)

用來表征流體通過孔隙介質難易程度的參數是傳導率。

分清傳導率與孔隙率是十分重要的。例如，帶有氣泡的玻璃內部有一定的孔隙率，但傳導率為零；而一個帶通孔的玻璃體，孔隙率十分低，但傳導率卻十分高。孔隙率是孔隙空間的量度，而傳導率是孔隙間聯繫通道好壞的量度。傳導率通常是有方向的，當傳導率在各方向不同時，這樣的系統稱為非均質系統；而傳導率在各方向相同時，則稱均質系統。導熱系統一般具有各向異性的傳導率。

(3) 導熱率

岩石傳熱的能力以岩石的導熱率描述。實驗地熱學往往不易現場研究天然賦存條件下的岩石導熱性能，而是採集有代表性的岩石標本或樣品，在實驗室條件下用專門的測試裝置或儀器，測量其導熱率。

(4) 岩石比熱容

比熱容是當單位質量的物體溫度升高1℃時所需熱流的量度。

(5) 岩石密度

岩石(具有孔隙) 的密度是質量與體積的比值。這裡指的是物質的平均密度。

熱儲工程學理論研究及資源評價方法

熱儲工程的理論研究對於認識、了解地熱資源分布、熱流體運移狀態、地熱系統的傳熱過程，以及如何運用物理和數學模型預測在生產和回灌時期熱儲參數變化規律、資源儲量和最大開採年限都是非常重要的。同時，熱儲理論研究還可為能量回收的數量、最佳井距與抽水量、回灌流體的冷峰面影響以及由於地熱資源過量開採所引起地面沉降的不良影響等提供重要的科學依據。

熱儲理論研究的主要基點是建立在設計地熱系統的地質模型、獲取眾多井口抽水試驗數據的基礎上，通過對試驗數據的分析，確定熱儲含水層的富水性、水文地質參數、開採影響半徑及擴展情況、不同含水層之間的水力聯繫等，建立地質模型或概念模型;而後，再通過流體力學、傳熱學、熱力學、數學等基礎理論，建立數值模型，擬合出最符合實際的熱儲參數，以便更準確地預測地熱開發潛力及資源保證的程度。

採用資源評價計算的方法有多種，如容積法、下降曲線分析法、集參模型法、分布參數模型法等。許多地熱技術發達的國家，如美國、冰島、紐西蘭、義大利等，開發了許多適用於高溫和中低溫地熱田的熱儲計算模型軟體，為評價和預測地熱資源開發潛力提供了更為科學的計算方法。我國在地熱熱儲工程開發上雖起步較晚，但通過引進、消化吸收國外先進的技術，正在不斷地完善和研究適合我國地熱地質特點的熱儲軟體模型和開發技術。

熱儲理論研究正是通過反覆地試驗、計算、模擬的過程，找出地熱田的資源儲量和最大開採年限，為合理開發和利用地熱資源，防止地面沉降，保護生態環境提供可靠的科學依據。地熱熱儲工程學科是地熱綜合開發利用的先驅，是保證地熱利用事業順利發展的關鍵。