目前中国碳排放量位居全球首位,不仅为了应对全球气候变化,中国自身的绿色产业升级也需要加快降低碳排放的步伐。2021年两会,碳达峰、碳中和成为讨论的热点方向,而且中国将在2030年前实现二氧化碳排放达峰、2060年前实现碳中和的目标已列入第十四个五年规划和二零三五年远景目标中。其中,低碳清洁能源的推广利用是实现碳达峰、碳中和目标的重要前提之一。干热岩作为低碳清洁的地热能源之一,不仅储藏丰富,而且清洁无污染,因而有广阔的发展空间。在我国,虽然早已开始倡导地热供暖和发电,但是目前我国利用地热的项目仍大多以浅层地热能为主,对于深层地热（尤其是干热岩型地热）的利用较少,这可能是因为:首先,目前对于干热岩人工地下热交换系统（EGS）中裂隙内传热过程及传热机理方面的研究还不够深入,对于不同情况下地热生产井出口水温和水量的计算还不够准确,导致工程设计存在较大不确定性;其次,对于干热岩人工地下热交换系统的建造施工存在较大难度,投入产出比较高,经济性还有待探讨,因此可能带来较高的投资成本和较长的回收期。因此,针对上述问题,本文自主开发了一种适用于中国夏热冬冷地区和寒冷地区的商业及民用供暖的简单双直井干热岩人工地下热交换系统,利用数值模拟计算等手段对该系统三维模型进行了系统研究,取得的成果对干热岩人工地下热交换系统的工程设计和施工可以提供重要参考。针对自主设计的简单双直井人工地下热交换系统,建立了数值模拟用三维模型,并开展了如下研究工作:第一,用数值模拟方法,研究裂隙开度、井距、注入流量和热储层范围对干热岩人工地下热交换系统取热性能的影响,分别从生产井出口水温、取热率、进出口压差、岩石平均温度和岩石热恢复5个方面来评价干热岩人工地下热交换系统的取热性能,并进行各影响因素影响程度的综合排序,结果表明:随着裂隙开度的增加,生产井出口水温、取热率和进出口压差降低;随着井距的增加,生产井出口水温、取热率和进出口压差上升;随着注入流量的增加,生产井出口水温和取热率下降,进出口压差上升;随着热储层范围的增加,生产井出口水温、取热率和进出口压差线性上升。而且,在相同热恢复时间内,裂隙开度越小,岩石热恢复程度越高;井距越大,岩石热恢复程度越高;注入流量越大,岩石热恢复程度越低;热储层范围越大,岩石热恢复程度越低。根据裂隙开度、井距、注入流量和热储层范围对干热岩人工地下热交换系统生产井出口水温、取热率、进出口压差和岩石热恢复程度的影响的对比分析,不同影响因素对干热岩人工地下热交换系统取热性能的影响程度从高到低的参考排序为注入流量、井距、裂隙开度、热储层范围。结合工程经验,本文建议干热岩人工地下热交换系统地下压裂的裂隙开度取0.002m左右为宜,井距取300m至600m较为经济;干热岩人工地下热交换系统的运行注入流量取72t/h至108t/h为宜;在可以保证供暖所需循环水品质的情况下,建议考虑适当减少热储层范围以更大程度降低施工成本。第二,本文利用商业软件SPSS,对大量的数值模拟结果数据进行多元线性回归分析,自主开发出用于估算干热岩人工地下热交换系统生产井出口水温和取热率的经验公式,为干热岩人工地下热交换系统的设计、施工和运行提供理论支撑,同时大大降低了设计、施工和运行人员的计算工作量和计算难度,以期能够更加简单、便捷地利用干热岩地热资源。