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

doi:10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250526

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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

院士专栏 | 更新时间：2026-11-05

- 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
- 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
- 地质科技通报 2026年45卷第3期页码：1-14
- 作者机构：
  
  1. 中国地质大学(武汉)新能源学院深层地热富集机理与高效开发全国重点实验室
  2. 中国地质大学(武汉)内蒙古研究院
  3. 东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室
  4. 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程安全全国重点实验室
  5. 中国科学院广州能源研究所
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  湖北省地热国际科技合作项目(2024EHA026);湖北省中央引导地方科技发展专项(2025CSA020);深地国家科技重大专项(2024ZD1003503-01;2024ZD1003503-06;2025ZD1010208)
- DOI：10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250526
  中图分类号： TK511;TK521
- 纸质出版：2026
- 稿件说明：
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王焰新, 蒋恕, 胡帆, 等. 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, 2026,45(3):1-14.

王焰新, 蒋恕, 胡帆, et al. 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]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2026, 45(3): 1-14.
王焰新, 蒋恕, 胡帆, 等. 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, 2026,45(3):1-14. DOI： 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250526.

王焰新, 蒋恕, 胡帆, et al. 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]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2026, 45(3): 1-14. DOI： 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250526.

摘要

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。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，分析注入温度和流量以及储层特征对地层储热效率的影响；MATLAB/Simulink构建两级闪蒸发电模型并仿真发电过程。基于27组正交试验设计分析，结果表明最优工况下（如：350℃注入温度、100 m

/h注入流量）地层储热效率可达93.6%、地热发电效率达33.5%。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，100 m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 a以内，30 a生命周期内1对井的累计净收益达3 153.67万元。本先验研究可为太阳能-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。

Abstract

关键词

Keywords

references

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