一、項目基本情況

項目名稱：北京世園會安置房（博園雅居）中深層地熱熱泵供暖項目；

項目類型：可再生能源供暖（制冷）項目；

建設(shè)規(guī)模：28.1萬㎡；

總投資：4267萬元；

建成運行時間：2017年建成，已有6個供暖季；

所在地能源供應(yīng)消納條件：中深層地熱、天然氣；

群眾收入水平：2022年全年全區(qū)居民人均可支配收入41206元；其中，城鎮(zhèn)居民人均可支配收入55451元；

可再生能源資源條件：地熱井深在1880-2463m之間，單井最大出水量4800m3/d，地熱水出水溫度58℃，地熱水回灌溫度25℃；

項目區(qū)生態(tài)環(huán)境敏感因素：可現(xiàn)實100%的回灌要求，對生態(tài)環(huán)境無任何負面影響。

 圖1  項目區(qū)塊總平面圖

二、技術(shù)路線及工藝流程

1. 負荷情況

負荷情況：設(shè)計供暖熱負荷10.13MW，折合單位㎡用熱負荷為36W/㎡。

用能場景：居民冬季供熱，末端系統(tǒng)為地板輔射供暖。

用能需求：每年11月5日至次年3月25日，全天24h供熱。

2. 技術(shù)路線

技術(shù)思路：采用“地熱+熱泵+燃氣鍋爐調(diào)峰（備用）”的復合式供熱系統(tǒng)，方案遵循技術(shù)安全可靠、投資運行經(jīng)濟合理的原則進行設(shè)計。建設(shè)1個集中的中心熱泵機房系統(tǒng)，地熱水統(tǒng)一輸送到中心熱泵機房，通過梯級利用和熱泵方式，逐級降低地熱水的溫度，換熱后地熱尾水通過回灌井回灌到同一熱儲層中。地熱+熱泵即可滿足供暖需求，此外按照總熱負荷需求配置一套燃氣鍋爐系統(tǒng)，作為本項目調(diào)峰（備用）熱源，提高系統(tǒng)的安全性。

圖2  系統(tǒng)流程圖

技術(shù)特點：本項目采用地熱水以灌定采的利用原則，設(shè)置5眼地熱井，2抽3灌。根據(jù)2018年3月27日至2018年3月30日進行的抽灌試驗，兩口抽水井最大出水量合計400m3/h，三口回灌井最大回灌量合計399 m3/h。當前實際使用的最大出水量325 m3/h,可實現(xiàn)地熱水100%回灌利用。

通過板式換熱器及高效熱泵機組，實現(xiàn)地熱水梯級利用；配置調(diào)峰（備用）熱源，實現(xiàn)多能互補，同時提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定性；搭建智慧能源管控平臺，實現(xiàn)全過程數(shù)字化管理（包括地熱水水量、溫度、壓力；一次管網(wǎng)供回水溫度、壓力；室內(nèi)溫度、室外環(huán)境溫度等），通過監(jiān)測數(shù)據(jù)，指導現(xiàn)場人員實時調(diào)整運行策略。

技術(shù)適應(yīng)性：

國外利用現(xiàn)狀。國際上地熱應(yīng)用規(guī)模大，應(yīng)用程度高的國家有美國、冰島、意大利、新西蘭等。其中尤以冰島地熱利用比例最高，15世紀開始，冰島人就懂得利用地熱資源為生產(chǎn)生活服務(wù)。進入20世紀以來，開始大規(guī)模地利用地熱資源供熱和發(fā)電。目前，全冰島87%的家庭實現(xiàn)了地熱供暖，首都雷克雅未克市被譽為“無煙城”。地熱在法國是繼水力、生物質(zhì)能、城市固體垃圾之后的第四位可再生能源，占總能源的比例為0.44%，居世界第10位，目前地熱能已用于20萬個住宅的供暖及熱水供應(yīng)。尤其是法國巴黎的熱儲層與北京的相似，具有很好的參考意義。

國內(nèi)利用現(xiàn)狀。近40年來我國在北京、天津、河北、西安、大慶、華北油田等地區(qū)，開展了不同規(guī)模、不同用途的地熱應(yīng)用實踐，用于城市供暖、發(fā)展溫泉洗浴、溫泉賓館等特色休閑產(chǎn)業(yè)、以及溫室大棚種植特色養(yǎng)殖等，同樣取得了較好的效果和較多的應(yīng)用經(jīng)驗。目前，北京地區(qū)已鉆地熱井400多個，實現(xiàn)供暖面積超1000萬㎡，其中：2003年，全國最大地熱供暖項目－北苑家園項目投入使用，該項目鉆鑿3眼3600m深的地熱井，采用地熱+熱泵的地熱水梯級利用技術(shù)為40.6萬㎡的建筑提供冬季供暖，已成功運行12年，運行效果良好；

2005年，延慶監(jiān)獄地熱供暖項目整體完工，項目鉆2眼2000m左右的地熱井，利用地熱水進行供暖及洗浴，已成功運行10多年，效果良好；

2008年，延慶三里河燃煤鍋爐改造項目采用進行供暖，鉆鑿2眼地熱井，滿足17.1萬㎡建筑供暖需求，已成功運行7年，效果良好；

2012年，格蘭山水二期項目，設(shè)計采用5眼地熱井為40萬㎡的建筑提供供暖，目前已有約28萬㎡的建筑已投入使用4年，運行效果良好。

綜上所述，地熱供暖在國外、國內(nèi)以及北京和延慶等均有成功應(yīng)用，是一項非常成熟的地熱利用技術(shù)。

3. 系統(tǒng)配置

地熱井及配套工程：5眼地熱井、5個地熱井井室、5套地熱井口裝置；地熱井與建筑物同壽命。

中心熱泵機房：包含熱泵機組、燃氣鍋爐、循環(huán)水泵、板式換熱器等設(shè)備及管線閥門、配電控制系統(tǒng)等的采購安裝。

地熱水輸送管網(wǎng)：5眼地熱井到中心熱泵機房的地熱水輸送管網(wǎng)約2.5km（管線的地面距離）。

一次供熱輸送管網(wǎng)：中心熱泵機房到各建筑地塊的一次供熱輸水管網(wǎng)約3.0km（管線的地面距離）。

4. 運行情況

能源消耗種類和數(shù)量：本項目能源消耗主要為電力及自來水，2022－2023年供暖運行消耗總電量996370kWh，總自來水量2835t（電費按照大工業(yè)電價標準結(jié)算，水費按照一般工商業(yè)水費標準結(jié)算）。

運行時間：每年11月5日至次年3月25日。

綜合能耗：2022-2023年總供暖面積264500 ㎡，總供熱量19526770kWh，折合供熱能耗73.8kWh/㎡。熱泵機組單臺制熱量3062kW，單臺制熱功率596kW，熱泵機組能效5.14。

當前系統(tǒng)地熱水一級換熱可滿足大部分熱負荷需求（約78%），極端天氣條件時開啟高效熱泵機組。2022－2023年供暖季綜合能效為19.6（總供熱/總電量）。

三、經(jīng)營模式

投資方式：本項目采用BOO能源投資方式。

價格政策：參照北京市（延慶區(qū)）供暖收費標準（30元/㎡/供暖季）。

收費模式：按供暖建筑面積收取。

交易模式：供暖前一次性繳納。

經(jīng)營方式：由能源公司負責投資建設(shè)運營熱源系統(tǒng)，負責冬季供暖的運行和維修維護，為居民供熱，每年向居民收取冬季供暖使用費。

四、效益分析

1. 經(jīng)濟效益

2022-2023年冬季供暖綜合成本折合11.55元/㎡（包含電費、水費、水資源稅、人工及維護成本等），項目靜態(tài)收益率8.2%，12.1年收回成本。較傳統(tǒng)燃氣鍋爐供暖，直接能源運行費用可實現(xiàn)大幅度減低，每年可節(jié)省約489萬元。

2. 環(huán)保效益

地熱熱泵供暖社會效益顯著。根據(jù)2022-2023實際運行數(shù)據(jù)測算，和采用燃氣鍋爐供暖相比，一個供暖季可減排二氧化碳（CO2）6993t、碳氫化合物（CnHm）1.27t、氮氧化物（NOx）10.25t，二氧化硫（SO2）56.6t，粉塵28.3t。環(huán)保效益顯著。

3. 社會效益

本項目的建設(shè)不僅能夠有效節(jié)約能源，改善環(huán)境質(zhì)量，美化城市面貌，而且符合建設(shè)延慶生態(tài)縣的文明稱號。本項目屬于節(jié)能環(huán)保工程，項目旨在引領(lǐng)區(qū)、縣節(jié)能減排，符合市政府及地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展要求，符合社會進步發(fā)展趨勢。

五、突出亮點

1. 技術(shù)路線、系統(tǒng)集成、管理水平

以灌定采，采灌均衡、水熱均衡、取熱不耗水、水質(zhì)不污染、地熱水100%回灌；項目實現(xiàn)地熱水的梯級利用，滿足了小區(qū)的冬季供暖，結(jié)合高效熱泵回收地熱尾水熱能；降低了地熱水回灌溫度；燃氣鍋爐作為調(diào)峰（備用）熱源，多能互補，提高系統(tǒng)安全保障性；搭建智慧能源管控平臺，實現(xiàn)了數(shù)字化管理全過程。

2. 建設(shè)模式、利用方式、開發(fā)效果

本項目采用BOO能源投資模式建設(shè)地熱+熱泵+燃氣鍋爐調(diào)峰（備用）的復合式供熱系統(tǒng)，實現(xiàn)了北京世園會安置房（博園雅居）28.1萬㎡冬季供熱，2017年投入運行，目前已完整運行6個供暖季，居民用戶滿意度高。

3. 經(jīng)濟效益、環(huán)境效益、社會效益

“雙碳”戰(zhàn)略是解決我國資源環(huán)境約束突出問題、實現(xiàn)可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展的重大戰(zhàn)略部署。目前我國“雙碳”目標實現(xiàn)的關(guān)鍵是能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，即通過建設(shè)互補高效的能源生態(tài)網(wǎng)，打造雙碳經(jīng)濟新的增長。而地熱能就是這種具備極大開發(fā)潛力的綜合性清潔能源。因此合理利用能源、節(jié)約能源顯得尤為重要。

延慶區(qū)依托“世園會和2022冬奧會”兩大引擎確定建設(shè)國際一流的生態(tài)文明示范區(qū)，大力發(fā)展旅游產(chǎn)業(yè)，推動經(jīng)濟發(fā)展的目標，其中，防治大氣污染，讓區(qū)域空氣更加清潔是實現(xiàn)目標的重要組成部分。本項目利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)，項目運行無任何污染，無燃燒、無排煙，不產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣和煙塵，不會產(chǎn)生城市熱島效應(yīng)，換熱介質(zhì)依靠管道循環(huán)泵封閉流動，不與地下水混合接觸。因此，本系統(tǒng)不需要抽取和回灌地下水，對地下水資源沒有任何影響，也不會對周圍土壤環(huán)境造成任何影響。對環(huán)境非常友好，是理想的綠色環(huán)保產(chǎn)品，并具有可持續(xù)發(fā)展性。

因此，“地熱能+熱泵”供暖系統(tǒng)對環(huán)境是非常友好的，是理想的綠色環(huán)保產(chǎn)品，是改善城市空氣質(zhì)量的有效措施，是實現(xiàn)生態(tài)規(guī)劃建設(shè)的有力保障，是推動“世園會及冬季奧運會“成功舉辦的強勁助力。綜合效益明顯。

六、問題和建議

為了加快開發(fā)利用地熱能這一清潔能源，中國對這一產(chǎn)業(yè)給予了大力支持。國家發(fā)展和改革委員會等8個部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于促進地熱能開發(fā)利用的若干意見》，提出到2025年，地熱能供暖和制冷面積要比2020年增加50%，到2035年，地熱能供暖和制冷面積及地熱能發(fā)電裝機容量力爭比2025年翻一番。

要實現(xiàn)上述目標，須破解中深層地熱能發(fā)展的瓶頸，當前還存在以下問題及建議：

1. 采礦權(quán)辦理周期較長。在地熱井采礦權(quán)辦理過程中，往往審批時間在一年以上，加上地熱井施工工期較長，因此很難保證建設(shè)項目在投入使用時能取得合法手續(xù)，在一定程度上阻礙了中深層地熱能的推廣，望簡化或縮短采礦權(quán)的辦理時間。

2. 礦產(chǎn)資源出讓費和水資源使用稅成本較高。在國家大力發(fā)展新能源，努力現(xiàn)實雙碳目標的大背景下，中深層地熱能在使用過程中僅取熱不取水，屬于完完全全的可再生能源；然而在辦理采礦權(quán)時需要繳納礦產(chǎn)資源出讓費，使用過程中還需繳納水資源使用稅，這無疑增加了前期投入和后期使用成本，一定程度上阻礙了中深層地熱能的發(fā)展，望能降低礦產(chǎn)資源出讓費和減免水資源使用稅。

3. 中深層地熱能在使用時取水量偏保守。國內(nèi)很多地區(qū)對中深層地熱能使用時的單井取水量都有嚴格控制，表面上看這是對地熱資源的保護，但實則影響了中深層地熱能的開發(fā)價值；在國外，比如與我國地熱資源較為相似的法國，均采用大降深的抽水理念，這種方式既增加了取水量也有助于地熱水的回灌。因此希望支持中深層地熱能新技術(shù)的應(yīng)用，鼓勵創(chuàng)新，積極推動中深層地熱能的發(fā)展。