季节性冻土区地源热泵系统适宜性分区与地热资源潜力评估的创新方法

本文推荐采用熵权模糊层次分析法（FAHP）结合梯形模糊数蒙特卡洛模拟的创新方法，对季节性冻土区地源热泵（GCHP）系统适宜性分区及地热资源潜力进行精准评估。研究发现研究区96.28%区域（359.182 km2适宜区+648.196 km2次适宜区）具备开发条件，夏季地热潜力（8.24×104 m2/km2）显著高于冬季，为寒区浅层地热能可持续开发提供新范式。

　　

Highlight

本研究采用熵基模糊层次分析法（FAHP）与梯形模糊数蒙特卡洛模拟的创新组合，系统评估了季节性冻土区地源热泵（GCHP）系统的适宜性分区与地热资源潜力。

关键发现

• 研究区96.28%面积（359.182 km²适宜区+648.196 km²次适宜区）适合GCHP开发，西部因优越的水文地质与地热条件最具潜力

• 包气带岩土体热容量达54.38×10¹¹ kJ/°C，200米深度总热容量在90%概率下为5.55×10¹⁴~5.94×10¹⁴ kJ/°C

• 夏季地热资源潜力（8.24×10⁴ m²/km²）是冬季（2.47×10⁴ m²/km²）的3.3倍，这归因于更大的可用温差

应用前景

该成果为季节性冻土区浅层地热能开发提供了三大支撑：1）FAHP-梯形模糊数联合方法的普适性验证；2）寒区能源系统的环境经济平衡方案；3）多参数耦合评估技术框架。

结论

• 梯形模糊数蒙特卡洛法相比三角模糊数更能表征参数空间异质性，提升评估精度

• 土地利用系数显著影响热传递能力（夏季6.64×10⁶ kW vs 冬季1.49×10⁶ kW）

• 该方法体系可推广至其他寒区城市的地热资源开发规划