2019年度江苏省科学技术奖项目公示材料

浅层地热能资源禀赋精细识别技术与装备、评估系统与软件，不仅 应用于全国各地工程，推动多个因地制宜高效开发示范项目；还支撑了 多个城市及省域浅层地热能调查规划，大型试验与观测系统，成为国家 与省市调查推广计划示范基地。
在国家与省市调查和国际合作计划支持下，建立了浅层地热能开发 诱发冷热堆积等典型效应的试验观测基地，主持编制了首部浅层地热能 开发利用地质环境监测规范，研发了预测模拟系统和关键调控技术，为 浅层地热能稳定、可持续开发奠定了技术基础。
（1）创新理论、装备与评估方法，推动资源禀赋精细识别与因地 制宜高效开发：突破目前多孔介质热物性模型假设，揭示了土体成因与 内在结构对其宏观热物性影响机理；提出了关键换热地层与换热器理想 埋深概念，研发了分层热物性与换热能力计算方法并测试系统；开发了 首套浅层地热能资源评估系统。应用于国家、地方多个城市调查计划及 重大工程，识别出不同区域优势资源禀赋与理想地层，为因地制宜高效 开发提供了理论技术支撑。
主要知识产 权目录
主要完成人 及其贡献
1.发明专利：地源热泵的地层原位热物性及地埋管换热量测试仪， ZL201010542651.5，2012.07.25，南京大学、江苏南华地下空间研究所 有限公司，李晓昭、车平、马娟。
浅层地热能建造运维一体规模化开发模式与关键技术推广应用效 果显著。示范园区 25 年使用期投资运行成本可节省 23.3%，荣获建筑 节能示范区称号和全国绿色建筑创新奖。
与瑞士联邦理工大学合作开展了关键技术及中瑞典型城市开发条 件与方式的对比研究。作为浅层地热能开发技术发源地，瑞士科技主管 部门对合作研究深化与推广给予关注和支持。
经国内国外院士专家鉴定：总体达国际先进水平、核心理论技术国 际领先。本研究获专利 32 项（发明 10 项）、软件著作权 7 项，主\参编 工法 2 项、标准 4 部，发表论文 40 篇。为多城市及省域浅层地热能调 查规划、能源地下结构与大型开/闭式水源热泵系统的开创性应用、冷 热堆积及其它环境效应预测监控、建造运维一体化高效开发等提供了技 术支撑。成果已成功用于 40 余项大型工程，直接经济效益超过 6 亿元， 节能减排效益巨大。应邀在新加坡国际地热研讨会、中科院前沿论坛等
能源地下结构理论技术，成功应用于多个建筑密集区大型能源地下 结构项目；考虑复杂地层结构与约束条件的大型物理、原位试验观测， 揭示了能源地下结构与围岩相互作用机制、荷载传递规律及其长期效 应，为国际同行高度关注。
大型开\闭式水源热泵系统开创性技术探索，支撑了多项示范工程 和重大项目：大型闭式水源热泵系统模块化设计方法与施工技术的成功 应用，实现了有限水域规模化冷热提取，成为住建部示范项目。机组改 进+智能泵送与温差控制+蓄能系统等系列技术，开创了大规模江水源供 冷热，并成功实现了低温（仅 6℃）、100%无辅热的大规模取热。继 240MW 节能示范项目成功实现后，总投资超过 20 亿元、可供冷热建筑 面积 1500 万 m2 的能源站，对国家级新区创新绿色发展起到关键作用。
特邀报告 30 余次，科普宣传 9000 余人次，组织国际重要学术会议 4 次， 为政府管理、院所科研、产业发展、公众认知提供了支撑，示范引领了 浅层地热能资源精细识别与高效可持续开发，促进了国内外研究与行业 技术进步。
推广应用情 况
本研究成果已推广应用到全国 13 个省市，成功应用于多个城市浅 层地热能资源调查评估及 40 余项大型开发项目，直接经济效益超过了 6 亿元，节能、减排效益显著。
（3）研发关键技术与开发模式，实现浅层地热能资源规模化、高 效可持续开发：针对大量系统性能逐年恶化、环境效应不断涌现的严峻 问题，识别出九种典型浅层地热能开发诱发的环境效应影响模式，建立 了近似动态地埋管冷热堆积预测计算方法，开发了地源热泵优化设计软 件系统，主编了首部《浅层地热能开发利用地质环境监测规范》；通过 热湿解耦末端处理技术实现了高能效开发与高品质供给；形成开式系统 尾水处理与闭式系统水域抛管技术，通过机组改进、智能泵送与温差控 制、热泵与蓄能结合实现了无需补热的低温取热和大规模输运能损降 低，开创大型江水源热泵系统应用；探索建造运维一体的规模化开发模 式与技术，降低成本并大大提高运行效率与资源利用率。
2019 年度江苏省科学技术奖项目公示材料
项目名称 完成单位
项目简介
浅层地热能高效可持续开发关键技术及应用
南京大学，中国地质科学院，山东亚特尔集团股份有限公司，南京 丰盛新能源科技股份有限公司，苏交科集团股份有限公司，南京吉坦工 程技术有限公司，江苏省有色金属华东地质勘查局，山东大学
本项目属新能源与节能领域。浅层地热能作为可再生能源，蕴藏量、 市场潜力巨大，其大力开发利用对解决城市雾霾、实现节能减排至关重 要。然而，目前该资源禀赋识别不清、开发规模小、能效低、系统性能 逐年恶化、环境效应与资源浪费问题突出。2004 年以来，在国家自然 基金、相关调查规划、科技攻关、国际合作等项目持续资助下，历经 10 余年研究探索，主要创新性成果：
（2）解决能源地下结构理论难题，突破中国城市建筑密集的浅地 热开发制约：中国城市建筑密度高，传统地埋管技术没有足够场地打孔。 利用地下结构提取地热能，可不打或少打孔，但其诱发地下结构承载力 变化是国际挑战性难位试验揭示了其荷载传递、结构与围岩相互作用机理，提出 了能源地下结构热力耦合内力计算方法，改进了能源地下结构换热效率 与施工技术，拓展了建筑密集区浅层地热能开发潜力。
应邀在新加坡国际地热研讨会、中科院前沿论坛、自然资源部中国 地调局高级研讨班等特邀报告 30 余次，科普宣传 9000 余人次，组织国 际重要学术会议 4 次，为政府管理、院所科研、产业发展、公众认知提 供了支撑，示范引领了浅层地热能资源精细识别与高效可持续开发（中 矿联地热专委会等行业学会、协会、政府部门、科研院所和设计院等给 予了高度肯定），促进了国内外研究与行业技术进步。