地热是地球内部产生的清洁可再生能源，目前，在美国加州的能源结构中，地热占6%。如果能够减少开发成本，这个比例可望大大提升。

日前，加州政府能源委员会决定向伯克利国家实验室提供270万美元的资金，开展两个地热项目研究。一个将通过布置密集地震波传感器的方法来把握地下流体运移情况，以便精准布置高产地热钻井；另一个将通过研发和应用数值模拟技术，提高地热发电厂产能的灵活性和安全性，以便与其他可再生能源更好地搭配联产。

加州位于地热资源丰富的环太平洋“火圈”，加州政府期望地热能够帮助其实现2030年50%电力来源于可再生能源的目标。

Kurt Nihei是地震波探测项目的负责人，他的团队将在盖瑟尔斯地热田大约5平方公里的范围内密集布设100台便携式地震仪，目的是对与地热井连通的裂隙系统中与地热流体运移相关的状况进行高分辨率层析成像监测。

位于旧金山以北约120公里的盖瑟尔斯热田是世界上最大的地热田，不少地热井的深度超过3000米，这些钻井把地热蒸汽带到地表发电，再把冷凝后的水回灌地下吸热蒸腾。

“我们想通过加密地震台站阵列，提高成像的空间分辨率。”Nihei说，“就像医生做超声波CT成像那样，我们将记录压缩波和剪切波，从中提取关于岩石和流体性质以及地下应力变化的信息”。

通过分析，科学家就能了解生产井和回灌井之间地热流体的连通流动情况和动态变化，进而更好地布置钻井井位，减少钻井数量。在美国，一口地热生产井的造价大致为700万美元，一个大型的地热开发项目一年可能要钻掘三口地热井。如果其中有一口井可以提供两倍的蒸汽量，那么一年便可以节省约700万美元。

由Jonny Rutqvist负责的第二个项目旨在使地热电厂能够方便灵活地从基础载荷稳定的生产模式转换成浮动载荷生产模式。灵活浮动的地热发电生产模式可以对间歇式可再生能源如风电和太阳能发电等进行补充，从而大大降低存储那些能源的成本。但是，浮动式地热发电模式可能带来许多技术难题。

为了满足电网需求，可能需要地热电站在短短的几十分钟内迅速把发电量减少一半，在几个小时后又调整到满负荷的生产模式。这样的变化可能导致地热生产井机械部件损坏、腐蚀、结垢等问题。人们需要对浮动生产模式可能引发的这些问题有充分的认识和应对措施，才能确保地热能源开发系统的安全可持续运行。

伯克利实验室将集成一系列钻井与热储整合的数值模拟软件和其他地质力学工具，建造新的热力—水文—机械—化学（THMC）模型，寻找解决问题的办法。Rutqvist指出，“这项工作对于加州具有提高电网可靠性、安全性和降低温室气体排放等多方面的意义。”

劳伦斯伯克利国家实验室成立于1931年，隶属于美国能源部科学办公室，由加利福利亚大学代为管理，有13位科学家获得过诺贝尔奖。（余如洋 黄少鹏）