一、項目基本情況

項目名稱(chēng)：北京世園會(huì )安置房（博園雅居）中深層地熱熱泵供暖項目；

項目類(lèi)型：可再生能源供暖（制冷）項目；

建設規模：28.1萬(wàn)㎡；

總投資：4267萬(wàn)元；

建成運行時(shí)間：2017年建成，已有6個(gè)供暖季；

所在地能源供應消納條件：中深層地熱、天然氣；

群眾收入水平：2022年全年全區居民人均可支配收入41206元；其中，城鎮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℃；

項目區生態(tài)環(huán)境敏感因素：可現實(shí)100%的回灌要求，對生態(tài)環(huán)境無(wú)任何負面影響。

 圖1  項目區塊總平面圖

二、技術(shù)路線(xiàn)及工藝流程

1. 負荷情況

負荷情況：設計供暖熱負荷10.13MW，折合單位㎡用熱負荷為36W/㎡。

用能場(chǎng)景：居民冬季供熱，末端系統為地板輔射供暖。

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(xiàn)

技術(shù)思路：采用“地熱+熱泵+燃氣鍋爐調峰（備用）”的復合式供熱系統，方案遵循技術(shù)安全可靠、投資運行經(jīng)濟合理的原則進(jìn)行設計。建設1個(gè)集中的中心熱泵機房系統，地熱水統一輸送到中心熱泵機房，通過(guò)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(guò)回灌井回灌到同一熱儲層中。地熱+熱泵即可滿(mǎn)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，作為本項目調峰（備用）熱源，提高系統的安全性。

圖2  系統流程圖

技術(shù)特點(diǎn)：本項目采用地熱水以灌定采的利用原則，設置5眼地熱井，2抽3灌。根據2018年3月27日至2018年3月30日進(jìn)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(shí)際使用的最大出水量325 m3/h,可實(shí)現地熱水100%回灌利用。

通過(guò)板式換熱器及高效熱泵機組，實(shí)現地熱水梯級利用；配置調峰（備用）熱源，實(shí)現多能互補，同時(shí)提高系統安全穩定性；搭建智慧能源管控平臺，實(shí)現全過(guò)程數字化管理（包括地熱水水量、溫度、壓力；一次管網(wǎng)供回水溫度、壓力；室內溫度、室外環(huán)境溫度等），通過(guò)監測數據，指導現場(chǎng)人員實(shí)時(shí)調整運行策略。

技術(shù)適應性：

國外利用現狀。國際上地熱應用規模大，應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(kāi)始，冰島人就懂得利用地熱資源為生產(chǎn)生活服務(wù)。進(jìn)入20世紀以來(lái)，開(kāi)始大規模地利用地熱資源供熱和發(fā)電。目前，全冰島87%的家庭實(shí)現了地熱供暖，首都雷克雅未克市被譽(yù)為“無(wú)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(wàn)個(gè)住宅的供暖及熱水供應。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。

國內利用現狀。近40年來(lái)我國在北京、天津、河北、西安、大慶、華北油田等地區，開(kāi)展了不同規模、不同用途的地熱應用實(shí)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殖等，同樣取得了較好的效果和較多的應用經(jīng)驗。目前，北京地區已鉆地熱井400多個(gè)，實(shí)現供暖面積超1000萬(wàn)㎡，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(wàn)㎡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(jìn)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(jìn)行供暖，鉆鑿2眼地熱井，滿(mǎn)足17.1萬(wàn)㎡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，設計采用5眼地熱井為40萬(wàn)㎡的建筑提供供暖，目前已有約28萬(wàn)㎡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、國內以及北京和延慶等均有成功應用，是一項非常成熟的地熱利用技術(shù)。

3. 系統配置

地熱井及配套工程：5眼地熱井、5個(gè)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、板式換熱器等設備及管線(xiàn)閥門(mén)、配電控制系統等的采購安裝。

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(xiàn)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(xiàn)的地面距離）。

4. 運行情況

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

運行時(shí)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。

當前系統地熱水一級換熱可滿(mǎn)足大部分熱負荷需求（約78%），極端天氣條件時(shí)開(kāi)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(yíng)模式

投資方式：本項目采用BOO能源投資方式。

價(jià)格政策：參照北京市（延慶區）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(yíng)方式：由能源公司負責投資建設運營(yíng)熱源系統，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。較傳統燃氣鍋爐供暖，直接能源運行費用可實(shí)現大幅度減低，每年可節省約489萬(wàn)元。

2. 環(huán)保效益

地熱熱泵供暖社會(huì )效益顯著(zhù)。根據2022-2023實(shí)際運行數據測算，和采用燃氣鍋爐供暖相比，一個(gè)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(zhù)。

3. 社會(huì )效益

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

五、突出亮點(diǎn)

1. 技術(shù)路線(xiàn)、系統集成、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(shí)現地熱水的梯級利用，滿(mǎn)足了小區的冬季供暖，結合高效熱泵回收地熱尾水熱能；降低了地熱水回灌溫度；燃氣鍋爐作為調峰（備用）熱源，多能互補，提高系統安全保障性；搭建智慧能源管控平臺，實(shí)現了數字化管理全過(guò)程。

2. 建設模式、利用方式、開(kāi)發(fā)效果

本項目采用BOO能源投資模式建設地熱+熱泵+燃氣鍋爐調峰（備用）的復合式供熱系統，實(shí)現了北京世園會(huì )安置房（博園雅居）28.1萬(wàn)㎡冬季供熱，2017年投入運行，目前已完整運行6個(gè)供暖季，居民用戶(hù)滿(mǎn)意度高。

3. 經(jīng)濟效益、環(huán)境效益、社會(huì )效益

“雙碳”戰略是解決我國資源環(huán)境約束突出問(wèn)題、實(shí)現可持續、高質(zhì)量發(fā)展的重大戰略部署。目前我國“雙碳”目標實(shí)現的關(guān)鍵是能源結構轉型，即通過(guò)建設互補高效的能源生態(tài)網(wǎng)，打造雙碳經(jīng)濟新的增長(cháng)。而地熱能就是這種具備極大開(kāi)發(fā)潛力的綜合性清潔能源。因此合理利用能源、節約能源顯得尤為重要。

延慶區依托“世園會(huì )和2022冬奧會(huì )”兩大引擎確定建設國際一流的生態(tài)文明示范區，大力發(fā)展旅游產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)經(jīng)濟發(fā)展的目標，其中，防治大氣污染，讓區域空氣更加清潔是實(shí)現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(wú)任何污染，無(wú)燃燒、無(wú)排煙，不產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣和煙塵，不會(huì )產(chǎn)生城市熱島效應，換熱介質(zhì)依靠管道循環(huán)泵封閉流動(dòng)，不與地下水混合接觸。因此，本系統不需要抽取和回灌地下水，對地下水資源沒(méi)有任何影響，也不會(huì )對周?chē)寥拉h(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，并具有可持續發(fā)展性。

因此，“地熱能+熱泵”供暖系統對環(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(shí)現生態(tài)規劃建設的有力保障，是推動(dòng)“世園會(huì )及冬季奧運會(huì )“成功舉辦的強勁助力。綜合效益明顯。

六、問(wèn)題和建議

為了加快開(kāi)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(huì )等8個(gè)部門(mén)聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)地熱能開(kāi)發(fā)利用的若干意見(jiàn)》，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(shí)現上述目標，須破解中深層地熱能發(fā)展的瓶頸，當前還存在以下問(wèn)題及建議：

1. 采礦權辦理周期較長(cháng)。在地熱井采礦權辦理過(guò)程中，往往審批時(shí)間在一年以上，加上地熱井施工工期較長(cháng)，因此很難保證建設項目在投入使用時(shí)能取得合法手續，在一定程度上阻礙了中深層地熱能的推廣，望簡(jiǎn)化或縮短采礦權的辦理時(shí)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，努力現實(shí)雙碳目標的大背景下，中深層地熱能在使用過(guò)程中僅取熱不取水，屬于完完全全的可再生能源；然而在辦理采礦權時(shí)需要繳納礦產(chǎn)資源出讓費，使用過(guò)程中還需繳納水資源使用稅，這無(wú)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(shí)取水量偏保守。國內很多地區對中深層地熱能使用時(shí)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(shí)則影響了中深層地熱能的開(kāi)發(fā)價(jià)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)的應用，鼓勵創(chuàng )新，積極推動(dòng)中深層地熱能的發(fā)展。