含水层热能贮存（ATES）是缓解动力供需失衡的一种极具前景的处理方案。全球大多数ATES体系专心于浅层含水层的低温储能。然而，因为深层地下储层（深度超越1000米）具有更优越的热储集能力和潜在经济优势，人们对其间高温水的贮存兴趣日益浓厚。本研讨使用数值模仿，在理论模型的指导下，深入探讨了高温–储层热能贮存（HT-RTES）体系，重点剖析了不同井组装备下的压力与温度动态、储能容量、热收回、散热以及力学韧性。此外，本研讨还调查了储层渗透率、非均质性和注入热水温度对热储能功能的影响。
这些结果标明
(1) 单井装备可完成高达90%的收回功率，凸显了从注入井直接提取是最优方案；(2) 在延伸2000米的井筒沿线观察到7度的温度差异；(3) 在10年的运转期内，热膨胀和机械应变导致最大应变为0.005m，标明对深层储集层的机械影响极小；(4) 增强的渗透性改进了贮存和收回效果，而较高的注入温度或许会因更大的热丢失而下降功率，强调了维持战略性温差以确保本钱效益的必要性。此外，在更具非均质性的储层中需要更高的压力，虽然这对热收回的影响微乎其微。
热能贮存（TES）触及捕获并贮存热能以备后续使用。它包含在需求低谷期或可再生动力高产期贮存过剩的热能，并在需要热量或电力时将其开释。这项技能完成了对热能的高效办理与使用，从而构建一个更加平衡且灵敏的动力体系。TES存在不同的办法。传统的储能场所首要包含在储罐、地下坑道、钻孔以及含水层中贮存热能（Xu et al., 2022）。含水层热能贮存（ATES）触及将热水贮存在地下含水层中。ATES展现出若干显著特征，包含巨大的储能潜力、较低的运转本钱，以及经济性和环境友好性。依据Fleuchaus et al. (2018)的研讨，截至2018年，全球已有超越2800套体系投入运转。这些体系已被证明在处理季节性失衡方面既具本钱效益又高效，并且在削减温室气体排放方面发生了重大影响。
°C这些ATES体系大多由低温含水层热能贮存体系（LT-ATES）组成。这些体系贮存温度在20至50 °C之间的水。比较之下，高温储层热能贮存（HT-RTES）项目旨在将超越50 °C的水贮存在深度大于1000 m的储层中（Fleuchaus等，2020；Huang等，2021）。近年来，深地热能贮存体系作为削减CO2排放和使用可再生动力的要害组成部分，受到了广泛重视。“地热电池”的概念触及将热水注入深部至中部的沉储蓄层，该概念于2017年在犹他州盐湖城举办的SedHeat会议上提出，该会议由美国国家科学基金会（NSF）资助（Green等，2021）。此次会议及随后的几场研讨会探讨了地热电池储能理念，并促使该项目获得了1000万美元的资金支持。从2018年到2022年，欧盟的GEOTHERMICA基金资助了六个地下热能贮存演示项目，其间包含三个坐落深部含水层的高温贮存项目（Kallesøe等，2019）。在本研讨中，咱们将方针研讨体系称为“HT-RTES”，这与传统的“LT-ATES”不同。虽然HT-RTES在更深的储层中贮存更多的热量、发生有用热量，并在热能方面供给了更高的功率……
与低温储层热能贮存（LT-RTES）比较，高温储层热能贮存（HT-RTES）体系较为匮乏。截至本稿件提交日期（2024年9月），全球仅有三个此类高温体系在运转（Kallesøe等，2019；McLing等，2022）。这些项目包含德国的Reichstag项目、Neubrandenburg项目以及荷兰的Middenmeer项目。近年来，将更多的高温热水贮存在更深层的储层中已成为热门话题。与这些项目相关的科学挑战正吸引着研讨人员更多的重视。
数值模仿是开展HT-RTES项目全面研讨的初始且要害步骤。许多模仿研讨参阅了传统的LT-ATES（Kim等，2010；Lee和Jeong，2008；Xu等，2022；Zhou等，2021），而关于HT-RTES的研讨仍然有限。现有研讨首要围绕不同储层类型中高温热水的提取功率进行数值模仿，并比较不同井网装备的功率。Green等（2021）对确定要害储层参数的计算进行了全面综述，这些参数对于成功实施Geothermal Battery Energy Storage概念至关重要。该剖析识别了使该概念可行化的因素，并强调了或许因特定储层特征而发生的潜在局限性。Panja经过概念模型模仿，调查了渗透率各向异性（Panja等，2021a）和渗透率非均质性（Panja等，2021b）对geothermal battery energy storage的影响。Huang调查了天然裂隙储层中的热收回功率，发现离散天然裂隙的存在会增加热丢失，从而导致热收回功率下降（Huang等，2021）。Jin在对地质热能存储（GeoTES）的数值研讨中考虑了井网装备、离散天然裂隙以及力学效应。
现在对地热储能技能的知道仍显不足。没有探索的要害科学问题包含：储层蓄热能力的影响、热-流-力耦合对热收回功率的效果、储热与热收回过程中的散热机制，以及与储热和热提取相关的安全机制。本研讨选用数值模仿办法对HT-RTES体系进行了深入探讨。在理论模型的指导下，具体调查了不同井型装备下的压力与温度动态变化、储能容量、热收回、散热及机械韧性。此外，本研讨还讨论了储层渗透率、非均质性以及注入热水温度对储热功能的影响。
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