中深層地熱供暖項目評價模型的研究

陳思

[摘要]地熱能作為新能源之一，其開發利用日益受到關注。尤其在我國北方地區，地熱供暖正逐漸成為可持續發展項目的重要組成部分。當前對于地熱的研究主要集中在地熱的資源評價、開采技術等方面，對于項目的技術經濟評價研究較少。基于此，本文根據地熱項目特點和技術流程，構建了地熱供暖技術經濟評價模型，并選取雄縣項目具體研究。根據模型計算結果，討論了地熱供暖技術經濟評價綜合評價模型的運用效果及北方地區地熱供暖項目的特征。為科學合理地評價地熱供暖項目的綜合效益提供參考。

[關鍵詞]節能減排 新能源 地熱能 收益

一、引言

我國城市供熱的基本形式是熱電聯產集中供熱、燃煤熱水鍋爐供熱為主，電、油、天然氣、太陽能、地熱、核能供熱為輔。燃煤（油、氣）為主要熱源不僅會產生大氣環境污染，而且將高品位能源轉換成低品位熱水用于供暖，能源利用效率低。相比之下，地熱供暖具有低成本、可持續和環保等獨特優點，可實現無污染的循環供熱。我國水熱型地熱資源資源儲量豐富，且資源分布區與供暖需求城市區重疊，近年來，中低溫地熱能源供暖利用的規模不斷增長，根據國家發展和改革委員會、國家能源局、國土資源部2017年1月發布的《地熱能開發利用“十三五”規劃》，截止2015年底全國熱水型地熱能供暖面積已達到1_02億平方米，預計2016-2020年，新增4億平方米。如何經濟合理地利用熱水型地熱能資源，是加快地熱供暖利用的重要課題。目前國內外研究主要集中在地熱能發電及干熱巖利用技術等方面，對中深層地熱供暖的技術經濟評價研究較少。基于此，需要借鑒技術經濟評價理論已有研究成果，構建地熱供暖相應的技術經濟評價模型及指標體系，來評價地熱供暖的經濟性及項目可行性，為科學、快速決策提供依據。

二、地熱項目工藝流程

利用中深層地熱水作為供暖熱源，采用“同層采灌”配置地熱井，以及“板式換熱器換熱+熱泵機組調峰”的方式，為末端用戶冬季供暖（小負荷情況下由板式換熱器直接供暖，大負荷情況下板式換熱器+熱泵進行供暖），既可實現同層回灌，取熱不取水，也可實現地熱水梯級利用，增大供暖能力。

三、地熱項目盈虧風險因素分析

影響地熱供暖項目盈利能力的風險因素較多，主要有以下因素：

一是市場因素。地熱項目主要銷售產品為采暖熱能，市場主要為居民用戶。因此，開發商住宅建設進度及銷售情況、項目入住率、采暖收費率是影響項目能否盈利的主要風險因素之一。

二是資源因素。相比油氣資源，我國地熱資源已探明儲量低，勘探目標及效果不確定，存在較大勘探風險，影響項目經濟效益。

三是政策因素。各地政府對地熱供暖鼓勵政策、稅收、補貼政策不一致，地熱資源開發利用存在多頭管理現狀。目前大部分地區規定采用完全回灌技術的地熱工程不征收水資源稅，但考慮到該政策為改革試點時事政策，且政策中也未明確使用年限，而地熱項目需長期運營，對于項目運營期能否一直享受水資源稅免收政策存在一定風險。

四是運行管理。地熱供暖工程是微利項目，目前還沒有做到完全根據天氣情況自動調節運行指標，項目運行管理水平也會影響項目的盈利能力。

基于對大量已運營地熱項目的調研，分析得出影響地熱項目收益的主要因素有地熱單井出水量、地熱水出水溫度、供暖收費價格和熱源建設配套費價格。由于這三個因素相互關聯影響且北方地區大部分省市的供暖收費價格基本接近或相同，本文創新了以地熱單井出水量、地熱水出水溫度、熱源建設配套費價格為參數的三維判別曲面模型，能夠科學、簡單、高效的判別地熱項目優劣，為地熱項目機會研究和立項提供依據，降低投資風險。

四、建立地熱項目評價模型

在市場開發階段做好項目篩選，對項目影響最大的地熱單井出水流量、地熱水出水溫度、熱源建設貼費價格三個參數建立了三維判別曲面，使一線市場開發人員在沒有編制可行性研究報告的情況下，能夠科學、簡單、高效地初步判別地熱項目的盈利能力，為進一步項目機會研究和立項提供了依據，降低了市場開發成本。地熱項目評價模型的建立步驟為：①確定基礎參數，選定工藝流程；②確定工程量、價格參數，建立投資模型；③確定評價參數，建立經濟模型；④進行模擬反算分析；⑤以地熱水溫度為X軸，貼費為Y軸，地熱水流量為z軸，繪制曲線圖。

設定地熱井深度1500m，地熱水溫度擬定在55℃～90℃范圍內，地熱水流量由溫度和貼費反算，供暖熱指標為45W/m2，末端形式為地板輻射采暖，用戶端供回水溫度為45℃/35℃，評價年限為20年，折舊年限為14年，暖費收入為暖費單價21元/m2，入住率為80%，貼費指標擬定在0～100元/m2范圍內，盈虧平衡指標：凈現值為0，稅后財務內部收益率為4.9%。以地熱水溫度為X軸，以地熱水流量為Y軸，建立溫度一流量盈虧平衡曲線如圖2所示。

選取三種不同的地熱井深度，以地熱水溫度為X軸，以貼費價格為Y軸，以地熱水流量為z軸，擬合得到溫度一流量一貼費盈虧平衡曲面。

1500米、2000米、2500米井深時溫度一流量一貼費盈虧平衡曲面分別見圖3、圖4、圖5。

如圖2所示，當地熱供暖項目的地熱水溫度、流量和貼費指標形成的坐標點在此多面體內時，項目內部收益率將虧損；當坐標點在溫度一流量一貼費形成的曲面上時，項目盈虧平衡；當坐標點在曲面以上時，項目盈利。

五、地熱項目評價模型的特點

（1）項目選取標準化。原先地熱項目的選取是地熱地下重疊分析，地上有市場、地下有資源，項目就投資，無法有效判別項目的投資效益。而通過此評判模型的建立，可以使同一地區或相近地區評判變得標準化，有效降低人為因素的影響，使項目選取更科學。

（2）有效規避了項目風險。地熱供暖項目屬于社會基礎服務項目，具有一定的社會屬性和影響。如果項目在不能有效判別項目能否投資時就選定了，與開發商或者政府簽訂了供暖協議，而后期經過科學論證后，發現項目不具備投資條件，將會存在較大的風險和責任。而通過此評判模型的建立，可較準確識別項目是否具備投資條件，有效規避項目風險。

（3）提高了項目前期機會研究的工作效率。地熱項目評判模型簡單、易懂，經過簡單的講解培訓就能快速應用于地熱項目的前期機會研究過程中，減少了地熱項目前期機會研究過程的反復，有利于提高了研究工作的工作效率。

六、結論與展望

地熱資源作為一種具有獨特性的自然資源，如果被有效的利用并且形成有效的市場供給，就會帶來非常可觀的利益，資源優勢也會轉換成經濟優勢。而且，地熱資源利用的程度越高、相關資源配置的越充分，區域的總福利也會提高。本文通過建立溫度一流量一貼費盈虧平衡曲面并對其分析，可以有效規避項目風險，提高項目前期機會研究的工作效率，能夠更好的為地熱項目發展指明方向。