一、項(xiàng)目基本情況

項(xiàng)目名稱：北京世園會(huì)安置房（博園雅居）中深層地?zé)?/a>熱泵供暖項(xiàng)目；

項(xiàng)目類型：可再生能源供暖（制冷）項(xiàng)目；

建設(shè)規(guī)模：28.1萬㎡；

總投資：4267萬元；

建成運(yùn)行時(shí)間：2017年建成，已有6個(gè)供暖季；

所在地能源供應(yīng)消納條件：中深層地?zé)?/a>、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?zé)峋?/a>深在1880-2463m之間，單井最大出水量4800m3/d，地?zé)崴?/a>出水溫度58℃，地?zé)崴毓?/a>溫度25℃；

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

 圖1  項(xiàng)目區(qū)塊總平面圖

二、技術(shù)路線及工藝流程

1. 負(fù)荷情況

負(fù)荷情況：設(shè)計(jì)供暖熱負(fù)荷10.13MW，折合單位㎡用熱負(fù)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?zé)?熱泵+燃?xì)忮仩t調(diào)峰（備用）”的復(fù)合式供熱系統(tǒng)，方案遵循技術(shù)安全可靠、投資運(yùn)行經(jīng)濟(jì)合理的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。建設(shè)1個(gè)集中的中心熱泵機(jī)房系統(tǒng)，地?zé)崴?/a>統(tǒng)一輸送到中心熱泵機(jī)房，通過梯級(jí)利用和熱泵方式，逐級(jí)降低地?zé)?/a>水的溫度，換熱后地?zé)嵛菜?/a>通過回灌井回灌到同一熱儲(chǔ)層中。地?zé)?熱泵即可滿足供暖需求，此外按照總熱負(fù)荷需求配置一套燃?xì)忮仩t系統(tǒng)，作為本項(xiàng)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(diǎn)：本項(xiàng)目采用地?zé)?/a>水以灌定采的利用原則，設(shè)置5眼地?zé)峋?/a>，2抽3灌。根據(jù)2018年3月27日至2018年3月30日進(jìn)行的抽灌試驗(yàn)，兩口抽水井最大出水量合計(jì)400m3/h，三口回灌井最大回灌量合計(jì)399 m3/h。當(dāng)前實(shí)際使用的最大出水量325 m3/h,可實(shí)現(xiàn)地?zé)崴?/a>100%回灌利用。

通過板式換熱器及高效熱泵機(jī)組，實(shí)現(xiàn)地?zé)崴?/a>梯級(jí)利用；配置調(diào)峰（備用）熱源，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)，同時(shí)提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定性；搭建智慧能源管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全過程數(shù)字化管理（包括地?zé)?/a>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(dǎo)現(xiàn)場人員實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)行策略。

技術(shù)適應(yīng)性：

國外利用現(xiàn)狀。國際上地?zé)?/a>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?zé)崂?/a>比例最高，15世紀(jì)開始，冰島人就懂得利用地?zé)豳Y源為生產(chǎn)生活服務(wù)。進(jìn)入20世紀(jì)以來，開始大規(guī)模地利用地?zé)豳Y源供熱和發(fā)電。目前，全冰島87%的家庭實(shí)現(xiàn)了地?zé)峁┡?/a>，首都雷克雅未克市被譽(yù)為“無煙城”。地?zé)嵩诜▏抢^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?zé)崮?/a>已用于20萬個(gè)住宅的供暖及熱水供應(yīng)。尤其是法國巴黎的熱儲(chǔ)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?zé)釕?yīng)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(yǎng)殖等，同樣取得了較好的效果和較多的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。目前，北京地區(qū)已鉆地?zé)峋?/a>400多個(gè)，實(shí)現(xiàn)供暖面積超1000萬㎡，其中：2003年，全國最大地?zé)峁┡?/a>項(xiàng)目－北苑家園項(xiàng)目投入使用，該項(xiàng)目鉆鑿3眼3600m深的地?zé)峋?/a>，采用地?zé)?熱泵的地?zé)崴?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/梯級(jí)利用.html" >梯級(jí)利用技術(shù)為40.6萬㎡的建筑提供冬季供暖，已成功運(yùn)行12年，運(yùn)行效果良好；

2005年，延慶監(jiān)獄地?zé)?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/供暖項(xiàng)目.html" >供暖項(xiàng)目整體完工，項(xiàng)目鉆2眼2000m左右的地?zé)峋?，利用地?zé)崴M(jìn)行供暖及洗浴，已成功運(yùn)行10多年，效果良好；

2008年，延慶三里河燃煤鍋爐改造項(xiàng)目采用進(jìn)行供暖，鉆鑿2眼地?zé)峋瑵M足17.1萬㎡建筑供暖需求，已成功運(yùn)行7年，效果良好；

2012年，格蘭山水二期項(xiàng)目，設(shè)計(jì)采用5眼地?zé)峋疄?0萬㎡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(yùn)行效果良好。

綜上所述，地?zé)峁┡?/a>在國外、國內(nèi)以及北京和延慶等均有成功應(yīng)用，是一項(xiàng)非常成熟的地?zé)崂?/a>技術(shù)。

3. 系統(tǒng)配置

地?zé)峋芭涮坠こ蹋?眼地?zé)峋?個(gè)地?zé)峋摇?套地?zé)峋谘b置；地?zé)峋c建筑物同壽命。

中心熱泵機(jī)房：包含熱泵機(jī)組、燃?xì)忮仩t、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?zé)崴斔凸芫W(wǎng)：5眼地?zé)峋街行臒岜脵C(jī)房的地?zé)崴斔凸芫W(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(jī)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(yùn)行情況

能源消耗種類和數(shù)量：本項(xiàng)目能源消耗主要為電力及自來水，2022－2023年供暖運(yùn)行消耗總電量996370kWh，總自來水量2835t（電費(fèi)按照大工業(yè)電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)算，水費(fèi)按照一般工商業(yè)水費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)算）。

運(yùn)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(jī)組單臺(tái)制熱量3062kW，單臺(tái)制熱功率596kW，熱泵機(jī)組能效5.14。

當(dāng)前系統(tǒng)地?zé)崴患?jí)換熱可滿足大部分熱負(fù)荷需求（約78%），極端天氣條件時(shí)開啟高效熱泵機(jī)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(xiàng)目采用BOO能源投資方式。

價(jià)格政策：參照北京市（延慶區(qū)）供暖收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)（30元/㎡/供暖季）。

收費(fèi)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(fù)責(zé)投資建設(shè)運(yùn)營熱源系統(tǒng)，負(fù)責(zé)冬季供暖的運(yùn)行和維修維護(hù)，為居民供熱，每年向居民收取冬季供暖使用費(fèi)。

四、效益分析

1. 經(jīng)濟(jì)效益

2022-2023年冬季供暖綜合成本折合11.55元/㎡（包含電費(fèi)、水費(fèi)、水資源稅、人工及維護(hù)成本等），項(xiàng)目靜態(tài)收益率8.2%，12.1年收回成本。較傳統(tǒng)燃?xì)忮仩t供暖，直接能源運(yùn)行費(fèi)用可實(shí)現(xiàn)大幅度減低，每年可節(jié)省約489萬元。

2. 環(huán)保效益

地?zé)?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/熱泵供暖.html" >熱泵供暖社會(huì)效益顯著。根據(jù)2022-2023實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)測算，和采用燃?xì)忮仩t供暖相比，一個(gè)供暖季可減排二氧化碳（CO2）6993t、碳?xì)浠衔铮–nHm）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(huì)效益

本項(xiàng)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(hào)。本項(xiàng)目屬于節(jié)能環(huán)保工程，項(xiàng)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(jì)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、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?zé)崴?00%回灌；項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)地?zé)崴?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/梯級(jí)利用.html" >梯級(jí)利用，滿足了小區(qū)的冬季供暖，結(jié)合高效熱泵回收地?zé)嵛菜?/a>熱能；降低了地?zé)崴毓?/a>溫度；燃?xì)忮仩t作為調(diào)峰（備用）熱源，多能互補(bǔ)，提高系統(tǒng)安全保障性；搭建智慧能源管控平臺(tái)，實(shí)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(xiàng)目采用BOO能源投資模式建設(shè)地?zé)?熱泵+燃?xì)忮仩t調(diào)峰（備用）的復(fù)合式供熱系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了北京世園會(huì)安置房（博園雅居）28.1萬㎡冬季供熱，2017年投入運(yùn)行，目前已完整運(yùn)行6個(gè)供暖季，居民用戶滿意度高。

3. 經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、社會(huì)效益

“雙碳”戰(zhàn)略是解決我國資源環(huán)境約束突出問題、實(shí)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(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，即通過建設(shè)互補(bǔ)高效的能源生態(tài)網(wǎng)，打造雙碳經(jīng)濟(jì)新的增長。而地?zé)崮?/a>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(huì)和2022冬奧會(huì)”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(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目標(biāo)，其中，防治大氣污染，讓區(qū)域空氣更加清潔是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的重要組成部分。本項(xiàng)目利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)，項(xiàng)目運(yùn)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(huì)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(dòng)，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(huì)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?zé)崮?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(shí)現(xiàn)生態(tài)規(guī)劃建設(shè)的有力保障，是推動(dòng)“世園會(huì)及冬季奧運(yùn)會(huì)“成功舉辦的強(qiáng)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?zé)崮?/a>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)部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的若干意見》，提出到2025年，地?zé)崮芄┡?/a>和制冷面積要比2020年增加50%，到2035年，地?zé)崮芄┡?/a>和制冷面積及地?zé)崮馨l(fā)電裝機(jī)容量力爭比2025年翻一番。

要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，須破解中深層地?zé)崮?/a>發(fā)展的瓶頸，當(dāng)前還存在以下問題及建議：

1. 采礦權(quán)辦理周期較長。在地?zé)峋?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/采礦權(quán).html" >采礦權(quán)辦理過程中，往往審批時(shí)間在一年以上，加上地?zé)峋?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/施工.html" >施工工期較長，因此很難保證建設(shè)項(xiàng)目在投入使用時(shí)能取得合法手續(xù)，在一定程度上阻礙了中深層地?zé)崮?/a>的推廣，望簡化或縮短采礦權(quán)的辦理時(shí)間。

2. 礦產(chǎn)資源出讓費(fèi)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(shí)雙碳目標(biāo)的大背景下，中深層地?zé)崮?/a>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(shí)需要繳納礦產(chǎn)資源出讓費(fèi)，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?zé)崮?/a>的發(fā)展，望能降低礦產(chǎn)資源出讓費(fèi)和減免水資源使用稅。

3. 中深層地?zé)?/a>能在使用時(shí)取水量偏保守。國內(nèi)很多地區(qū)對中深層地?zé)?/a>能使用時(shí)的單井取水量都有嚴(yán)格控制，表面上看這是對地?zé)豳Y源的保護(hù)，但實(shí)則影響了中深層地?zé)崮艿拈_發(fā)價(jià)值；在國外，比如與我國地?zé)豳Y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?zé)崴幕毓?。因此希望支?a href="http://www.hnsfzikao.com/t/中深層.html" >中深層地?zé)崮?/a>新技術(shù)的應(yīng)用，鼓勵(lì)創(chuàng)新，積極推動(dòng)中深層地?zé)崮?/a>的發(fā)展。