2016年8月10日,卓尔的在研项目之一,深岩玫瑰项目组(Rocky Rose In Depth,简称RRD.)负责人周康于印尼第四届地热能大会及展会 (The 4th IIGCE in Indonesia) 演讲,并获得大会最佳论文奖(The Best Paper Award, General)的荣誉。
深岩玫瑰系统设计方案最初形成于2014年春,在伊朗Sari University研究生Hassan Jafari的协助下,于2015年下半年演变为现在的系统。该系统设计迄今为止为国际首创,也弥补了国内的使用CO2、且能够运用于EGS(增强型地热系统)及其他中低温热源的能源系统研究的空白。IIGCE会议上的业内人士透露,类似于深岩玫瑰系统设计中的能源优化方案已经在太阳能发电领域有所使用,代表公司为Echogen Power Systems(http://www.echogen.com),但相比之下本项目组的地热发电系统的思路更为深入、完整,并注重原理上的革新。
针对现有的以超临界二氧化碳为工作流体的EGS (Enhanced Geothermal System, 增强型地热系统) 的研究,我们在2015年的下旬提出了一套终端系统的设计方案,该系统直接使用超临界二氧化碳与其它流体混合后的膨胀,来完成工质的做功和动力输出的过程。该系统的设计思路借鉴了NASA(美国宇航局)的SITMAP(Solar Integrated Thermal Management and Power)循环(Cycle)的设计思维, 并结合了仿生学的设计思路,运用独特的机械组件配合流体的热力学属性,去创造一个“朗肯—跨临界联合循环(Rankine-Transcritical Combined Cycle)"。
该项设计不同与以往的已经日趋成熟的“有机朗肯双循环”的系统设计方法,也不同于使用氨水的Kalina循环。超临界二氧化碳的来源为火力发电厂排放的二氧化碳,经过适当的提取和过滤,变可以变成纯度符合要求的二氧化碳流体,并可用于地热发电和二氧化碳的捕获与封存(Carbon Dioxide Capturing and Sequestration, 简称CCS)——在创造清洁能源的同时,也减少了温室气体的排放。地热储量庞大,该类型的地热电站的实现与推广,可以有效解决目前大气中二氧化碳浓度不断增加的问题,并有助于缓解气候变化过程中人为造成的、深刻影响全球气候的不利作用。
“深岩玫瑰”地热发电系统在传递地热能的过程中,不使用双循环系统中常用的热交换器,而是通过流体混合去最大限度地运用地热能,并且使得流体的温度在发电的过程中可根据热源温度和流量进行动态调节,使得发电系统的效率得到整体的优化,进而降低了地热发电过程中掘井所需要的深度,增大的地热发电的可行性和适应性。同时,该项目的研发涉及到与超临界二氧化碳的运用密切相关的机械组件,一旦项目的核心组件研发成功,对于工业废热的利用、蓄能、基于二氧化碳的热泵(包括地源热泵)、基于二氧化碳的空调及喷射式制冷系统的研究,都会起到很大的推动作用。