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投稿时间：2018-03-11 修订日期：2018-03-10
投稿时间：2018-03-11 修订日期：2018-03-10
中文摘要: 本文系统分析了中国中低温地热发电的现状和技术瓶颈，提出了热伏材料概念，以大尺寸单晶热伏材料及其相应的热伏器件等为关键技术切入点，系统提出了高效、稳定的中低温地热热伏发电以及基于冷、热、电联供一体化的工程实施和精准对接的技术原理和构想。该技术构想突破了传统中低温地热发电通过机械能转化为电能的局限性，利用大尺寸单晶热伏材料将热能直接高效转化为电能，这一创新技术研发对保持中国在地热发电领域尤其是中低温区领域的国际核心竞争力、获取自主知识产权、实现地热能高效利用和规模开发具有重要的战略指导意义。同时，该战略性技术构想有望引领全球地热发电新的技术革命，以奠定中国在中低温地热发电领域处于全球领先地位，从而实现地热资源的清洁绿色可持续利用。
Abstract:This paper systematically analyzes the present situation and technological difficulties of middle-low temperature geothermal power generation in China.The concept of thermovoltaic materials is proposed.The key technologies such as large scale single crystals of thermovoltaic materials and thermovoltaic devices are utilized as the starting point.We systematically proposed the high efficient and stable middle-low temperature geothermal thermovoltaic power generation system,and proposed the technological principle and conception of engineering implementation and precise transfer based on cold,hot,and electrical consolidated integration.The technological conception breaks through the traditional restriction of middle-low temperature geothermal thermovoltaic power generation from mechanical energy to electricity,and directly converts heat energy into electricityeffectively by utilizing large-scale single crystalsof thermovoltaic materials.The research and development of such subversive technology is of great strategic guiding significance,especially in the middle-low temperature region,to maintain our country's international core competitiveness in geothermal power,to acquire independent intellectual property,and to realize the efficient utilization of geothermal energy and scale development.Meanwhile,this strategic technology concept is expected to lead a new technological revolution of geothermal power generation in the world,to establish our country in the field of middle-low temperature geothermal power generation for global leader,and to achieve the clean and green sustainable utilization of geothermal resources.
keywords: middle-low temperature geothermal power generation thermovoltaic materials large-scale single crystals electric generation by temperature difference engineering technology transfer
文章编号：201800263 中图分类号： 文献标志码：
基金项目:国家重点研发计划资助项目(2016YFC0600701)
作者简介:谢和平(1956-)，男，中国工程院院士，教授，博士.研究方向：深地科学与绿色能源.E-mail:xiehp@scu.edu.cn;谢和平，中国工程院院士，著名力学科学家，深圳大学特聘教授，曾任四川大学校长，四川省科协主席，国家重点研发计划“深部岩体力学与开采理论”项目负责人、国家973重大基础研究项目“灾害环境下重大工程安全性的基础研究”和“深部煤炭开发中煤与瓦斯共采理论”的首席科学家、国家自然科学基金委创新研究群体首席科学家，兼任《Geomechanics and Geoengineering:an international Journal》《力学学报》《岩土工程学报》等10余种学术刊物的荣誉主编或编委。长期从事矿山工程力学的理论与应用研究，20世纪80年代在中国最早建立了裂隙岩体宏观损伤力学模型来研究其自然性状及导致灾害性事故发生的机理和过程，开拓了裂隙岩体损伤力学研究新领域。创造性地引入分形方法对裂隙岩体进行非连续变形、强度和断裂破坏的研究，形成了裂隙岩体非连续行为分形研究的新方向，取得显著经济和社会效益。率先组织开展了灾害环境下重大工程安全性的基础研究以及深部煤炭开发中煤与瓦斯共采理论研究，组织研究并提出了煤炭开发新理念即科学开采和科学产能。率先提出了全球CO2减排不应是CCS，而应是CCU，开创了CO2矿化利用新领域。致力于深地科学基础研究、低碳绿色能源系统构建的创新探索，研究方向包括深地原位岩石力学、三维应力场可视化理论与技术、地下空间开发与自循环生态系统、地下空间储能与智能转化、深地固体资源流态化开采、中低温地热发电、深地医学、低碳技术与CO2矿化利用、海水能源化利用等。出版中英文专著6部，在国内外学术刊物发表论文200余篇，被SCI收录80余篇、引用500余次，EI收录78篇，CSCD和CSTPC引用546次。作为全国6名获奖者之一，获得首届“中国青年科学家奖”；获得国家自然科学二等奖、国家科技进步二等奖、国家科技进步三等奖、国家自然科学三等奖四项国家级奖，以及孙越崎能源大奖、何梁何利科技进步奖和省部级二等以上奖励多项。被美国、英国、德国、波兰等国外著名大学聘为客座教授及客座研究员，2007年被德国克劳斯塔尔工业大学授予荣誉博士学位，2008年获香港理工大学第十五届“杰出中国访问学人计划”表彰，2012年10月被香港理工大学授予荣誉博士学位，2012年11月被英国诺丁汉大学授予荣誉博士学位。
引用文本：
谢和平,昂然,李碧雄,邓建辉,莫思特,陈志禹,唐明静,尹聪.基于热伏材料中低温地热发电原理与技术构想[J].工程科学与技术,2018,50(2):1-12.
XIE Heping,ANG Ran,LI Bixiong,DENG Jianhui,MO Site,CHEN Zhiyu,TANG Mingjing,YIN Cong.Principle and Technological Conception of Middle-low Temperature Geothermal Power Generation Based on Large-scale Single Crystals of Thermovoltaic Materials[J].Advanced Engineering Sciences,2018,50(2):1-12.
引用文本：
谢和平,昂然,李碧雄,邓建辉,莫思特,陈志禹,唐明静,尹聪.基于热伏材料中低温地热发电原理与技术构想[J].工程科学与技术,2018,50(2):1-12.
XIE Heping,ANG Ran,LI Bixiong,DENG Jianhui,MO Site,CHEN Zhiyu,TANG Mingjing,YIN Cong.Principle and Technological Conception of Middle-low Temperature Geothermal Power Generation Based on Large-scale Single Crystals of Thermovoltaic Materials[J].Advanced Engineering Sciences,2018,50(2):1-12.