清潔供暖技術經濟效益對比分析研究
2025-09-12 00:00:00林時金許永強
天津建設科技 2025年4期
【中圖分類號】：TU832 【文獻標志碼】：A 【文章編號】：1008-3197（2025）04-41-04
【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2025.04.010
Comparative Analysis of Economic Performance of Clean Heating Technologies
LIN Shijin，XU Yongqiang
（TianjinHighwayDevelopment ServiceCenter，Tianjin 3OO17O，China）
【Abstract】：To balance the cleannessand economic eficiency of building heating，this paper takes Tianjinasa case study，by integrating its geographical resource characteristicsand climatic conditions，itcompares and analyzes the economic applicability of various cleaning heating technologies.The findings aim to provide engineering guidance for the development of clean heating technologies.
【Key words】： clean heating;economic evaluation；heating technology
隨著全球能源結構轉型和“雙碳”目標的推進，清潔供暖技術成為建筑領域減少碳排放的關鍵路徑。傳統燃煤供暖方式因高污染、高能耗問題逐漸被淘汰，取而代之的是以空氣源熱泵、地源熱泵、太陽能供暖、生物質能及天然氣等為主的清潔供暖技術。近年來，中國北方地區在“煤改電\"\"煤改氣\"等政策推動下，清潔供暖覆蓋率顯著提高。以天津市為例，作為京津冀大氣污染治理重點區域，其清潔供暖改造規模逐年擴大，但在技術選型、運行成本及政策補貼等方面仍面臨挑戰。相關研究4～5表明，不同清潔供暖技術的適用性受當地資源稟賦、氣候條件及經濟水平影響顯著，因此需結合區域特點進行針對性分析。
盡管清潔供暖技術快速發展，但其經濟性評價仍存在以下問題：
1）技術成本差異大，初始投資與運行成本因技術類型而異（如地源熱泵初投資高但運行費低，燃氣鍋爐反之），現有研究多聚焦單一技術，缺乏橫向對比；2）區域適配性不足，部分研究忽略當地能源價格、氣候特征對技術性能的影響，導致經濟性評估偏差。
針對上述問題，本文以天津市為研究對象，結合資源條件和氣候特點，提出一套清潔供暖技術經濟性分析評價框架，并開展多種清潔供暖技術的經濟適用性評估。
1清潔供暖技術形式
根據不同能源類型，結合工程中常采用的技術形式，對10種清潔供暖技術經濟性進行對比分析。見表1。
表1清潔供暖技術形式
2供熱技術經濟性分析方法
清潔供暖技術經濟性分析包括熱負荷邊界確定、技術經濟性測算和財務評價。見圖1。
分析過程中做以下假設：
1）經濟性參數為依據市場詢價及工程經驗所得的通用性參數，后期如遇具體項目可進行修正；2）一次性投資，不考慮分期投資情況，認為全部投資集中在第一年，且建設期為1a;3）經濟性分析邊界不包括建筑室內側用熱設備投資、土建投資及其他費用。
2.1建筑熱負荷邊界
建筑耗熱量和熱負荷指標參考JGJ26—2018《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》給出的建筑耗熱量與負荷相關計算方法計算得出。
2.2經濟性測算方法
2.2.1供熱系統投資計算
供熱系統投資分為系統初投資及系統投資收益兩部分。其中，系統初投資包括工程費用及增容費用。工程費用包括設備購置費、建筑工程費、安裝工程費及工程建設其他費用。本文只取前3項作為供熱系統工程初投資計算項。增容費用包括電力增容費、燃氣增容費，依據增容量及單位增容收費計算。系統投資收益包括供熱技術補貼收益及供熱配套費收益。
1）供熱系統初投資估算
式中： Ivca 為供熱系統單位供熱量初投資，萬元/kW；Iveq 為供熱系統主要設備（主要指能量轉換及輸配設備）投資，萬元； Ivpn 為室外管網投資，萬元； Ivel 為其他
附屬設備投資，萬元； Ivci 為增容投資，萬元； Ca 為供熱系統額定供熱能力， kW 。
根據供熱對象得到綜合熱指標，通過單位供熱量投資指標及綜合熱指標獲取該供熱技術的單位面積投資指標。
Ivua=0.001×Ivca×CHLI
式中：CHLI為供熱對象綜合采暖指標， W/m2 Areal 為1類建筑的建筑面積， m2;HLIl 為 l 類建筑的采暖指標， W/m2;Ivua 為供熱系統單位面積初投資，萬元 /m2 。
2）供熱系統投資收益估算
式中： Ivci 為一次性投資收益，萬元/kW; Insu 為一次性補貼收入，萬元； Inaf 為配套費收入，萬元。
當確定項目所在地后，根據供熱對象得到綜合熱指標，通過單位供熱量投資指標及綜合熱指標獲取該供熱技術的單位面積投資收益指標。
Ivui=0.001×Ivci×CHLI
3）供熱系統投資估算。合考慮供熱系統初投資及供熱系統投資收益兩項，得到單位供熱量系統投資，結合地區供熱設計負荷得到不同地區單位面積投資。
Ivc=Ivca-Ivci
Ivu=Ivua-Ivui
式中： Ivc 為單位供熱量投資，萬元； Ivu 為單位供熱面積投資，萬元。
2.2.2供熱系統運維收益估算
供熱系統運維收益包括系統運營成本及運營收入兩部分。運營成本與供熱技術形式、地域能源價格、地域氣候特征、建筑類型等多種因素有關，因此很難給定統一的指標，在此只給定各供熱技術運行費用的統一計算方法。
式中： OMCA 為單位面積年運行維護費用，萬元 /m2 Costm h 為系統維護費用，萬元； Costw Φh 為人員管理費用，萬元； Qheat 為總耗熱量； F 為供熱面積， m2;η 為
供熱技術的平均效率； Prp 為燃料單價，萬元； Enaf 為附屬能源產出，萬元； Prαf 為附屬能源價格，萬元。
運營收入主要依據地區供熱收費價格，供能對象而確定。單位面積運營收入
式中： 
為補貼收入，萬元； Prh 為供熱收費價格，元 /m2 。
通過運營成本及運營收人得到供熱技術運營收益；根據供熱區域平均單位面積耗熱量可得到單位耗熱量的運營收益。
OMPro4=OMCA-OMIA
式中： OMProH 為單位供熱量收益，萬元/GJ；OMProA 為單位供熱面積收益，萬元 /m2 。
2.2.3財務評價指標
動態投資回收期是把項目各年的凈現金流量按照基準收益率折現后，再用來計算累計現值等于零時的年數。
式中： Pt′ 為動態投資回收期； ic 為基準收益率； T′ 為累計凈現金流量現值開始出現正值或零的年數； CI 為現金流人量； co 為現金流出量； （CI-Co）t 為第 Φt 年 的凈現金流。
2.3敏感性分析方法
本文財務及費用評價所采用的數據依據工程經驗及市場詢價，具有一定的不確定性，為了分析不確定性因素變化對單個技術及技術間評價指標的影響，對關鍵邊界條件進行敏感性分析，獲取邊界調價變動下項目財務指標變動范圍，為投資決策提供指導。本文針對單因素進行敏感性分析。
3供熱技術經濟分析結果
3.1邊界條件
天津地區經濟性參數、設計負荷及耗熱量、供熱收費熱價情況見表2-表4。
表2天津地區經濟性參數
表3天津地區設計負荷及耗熱量
續表2
表4天津地區供熱熱價 元/ m2?a
3.2經濟性評價結果
為便于繪圖直觀展示，對10種供熱技術形式編號。見表5。
表5供熱技術形式編號
通過本文方法計算得到各技術經濟性測算結果見圖2和圖3。
圖2投資及運行費用
圖3中投資回收期為-1代表該技術的投資回收期超出項目運行周期，即該技術不具備投資的可能性。以動態投資回收期指標評價各類清潔供暖技術形式的優劣，可以得出：
1）天津地區由于燃氣價格較低，燃氣鍋爐的經濟性較高；
2）由于天津地區處于地熱資源豐富地帶，中深層地熱利用供熱具有較好的投資經濟性；
3）污水源熱泵、水源熱泵、土壤源熱泵和余熱利用等熱泵技術投資優度次之，但仍具備一定的投資回收期；
4）電鍋爐和蓄熱式電鍋爐不具有投資回收期，不建議采用，而且天津地區棄風、棄光現象基本不存在，爭取該類電價政策的可能性較小，因此這兩類鍋爐基本不予考慮。
3.3敏感性分析結果
以電力、燃氣和熱費價格為基準，變動范圍設置 ±40% ，進行這3個關鍵變量的敏感性分析。見圖4。
圖4價格敏感性
與電力價格相關的供熱技術，如各類熱泵供暖技術隨著電力價格的降低，項目投資的經濟性變好；如若燃氣成本在目前的基礎上上漲超過 10% ，則燃氣鍋爐項目的投資則不具備經濟性；由于不同地區的熱費價格不同，在相同邊界條件下，各類供熱技術的經濟性也不盡相同，隨著熱價的增高，投資優度變好。
4結語
1）天津地區由于地處地熱資源豐富地帶，且利用地熱的熱泵類技術的經濟性尚可，相對來說比較適合發展地熱形式的清潔供暖，如深層地熱供暖。
2）污水源熱泵、水源熱泵、土壤源熱泵和余熱利用等熱泵技術投資優度低于深層地熱供熱，但仍具備一定的投資回收期。
3）天津地區的風能、太陽能資源并不豐富，不存在棄風棄光現象，并且蓄熱式電鍋爐、空氣源熱泵、直熱式電鍋爐3類利用電能的供熱技術經濟性也較差，因此不適用于發展電供暖技術。
4）天津地區天然氣和生物質能源成本較低，燃氣鍋爐供熱和生物質鍋爐具有較強的經濟性。
本文重點關注供熱技術經濟性評價，未來的研究應結合技術適用性、政策適用性等方面進行全面評估。
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