我國南方地區中深層地熱供暖技術及經濟性研究

王南揚

【摘 要】近年來，我國的地熱能供暖規模逐年上升，其中，中深層地熱供暖主要集中在我國北方強制供暖區域，在我國南方地區，主要地熱利用類型主要為淺層低溫能供暖制冷。本論文旨在研究中深層地熱供暖在我國南方地區利用的可行性及經濟性，并給出相關建議。

【關鍵詞】地熱能；供暖技術；經濟研究

一、中深層地熱資源概述

中深層地熱能也稱水熱型地熱資源，是指埋深較深（一般埋深200米至3000米）的地下水或蒸汽中蘊含的地熱資源，據國土資源部中國地質調查局2015年調查評價結果，全國水熱型地熱資源量折合1.25萬億噸標準煤，年可開采資源量折合19億噸標準煤。水熱型地熱資源包括了中低溫及高溫兩類，中低溫資源主要集中在東部中、新生代平原盆地，包括華北平原、河-淮盆地、蘇北平原、江漢平原、松遼盆地、四川盆地、環鄂爾多斯斷陷盆地、藏南、川西和滇西、東南沿海、膠東半島、遼東半島、天山北麓等地區。中低溫地熱資源目前主要用于建筑物采暖、農作物養殖及工業烘干等方面，高溫地熱資源一般可用于發電及梯級利用（目前應用較少）。

二、南方地區中深層地熱資源利用現狀

南方地區中深層地熱資源主要集中在蘇北平原、江漢平原及東南沿海地區，但由于勘探力度總體較低，目前對整個南方地區還沒有詳盡的地熱資源分布及評價。1970年，在廣東豐順具最早開始了中深層地熱開發利用的嘗試，該地區打出91℃的地熱水，并建成一座裝機容量為300kW 的地熱發電站，在此基礎上開展了“地熱制冷-地熱干燥-地熱洗浴-地熱熱泵”四級梯級利用模式，首次建成了一套適用于南方地區的地熱資源高效綜合利用示范系統，至今仍在穩定運轉，使能源利用效率提升至70%以上。2013年，江蘇地質調查院在南通如東縣小洋口地區2500m深處打出一口92℃的地熱井，2014年，又在在揚州寶應地區又打出水溫93℃的地熱水，可見南方地區中低溫乃至高溫地熱資源是具備一定資源和開發基礎的。

但較之于北方地區中深層地熱資源開發利用的迅速發展，南方地區目前利用中深層地熱資源規模較少且發展緩慢。根據國家發改委2017年發布的《地熱能開發利用“十三五”規劃》，目前在南方地區，中深層地熱供暖面積僅為110萬平米，其中江蘇、安徽各為50萬平米，貴州為10萬平米。

三、南方地區中深層地熱供暖技術及經濟性分析

我國的集中供暖制度始于20世紀50年代，參照當時蘇聯模式，初步建立了建筑供暖體系。只有累計年日平均氣溫穩定低于或低于5℃的日數大于或等于90天被界定為集中供暖區，即以秦嶺、淮河為界，劃定北方為集中供暖區，南方不集中供暖。由于氣候因素，南方地區的供暖時間較短，一般少于三個月，目前來講，南方地區采暖居民比例并不是很高，據長江流域一些暖通企業介紹，大多數地區采暖比例約在20% 左右，主要是一些經濟條件較好的地區。南方地區夏季的制冷時間一般在四個月左右，制冷市場需求高于北方，所以考慮到供能項目的實用性及經濟性，在南方地區建議采用供暖制冷一體化的供能模式，年有效用能時間可達七個月。中深層地熱資源在供暖方面優勢明顯，為了適應南方市場，則必須配套相關設備進行制冷。以下對中深層地熱資源供暖制冷方案的適應性及經濟性進行分析：

根據中深層地熱資源特點，在此推薦中深層地熱供暖+冷水機組制冷方案。

1.工藝介紹

方案以為10萬平米居民建筑供暖制冷為例，需新建中深層地熱井2口（一口生產井，一口回灌井），水溫按70℃考慮，冬季利用中深層地熱水作為供暖熱源，采用板式換熱器+熱泵機組的供暖方式，為末端用戶冬季供暖。夏季則利用冷水機組+冷卻塔的制冷方式，為用戶提供制冷服務。該方案有以下特點：一是地熱尾水可經同層回灌井全部回灌地下，取熱不取水，做到采灌均衡，保護了地層環境，實現了可持續發展；二是通過梯級利用的方式，增加熱泵機組調峰系統，進一步對地熱尾水進行利用，提高了地熱能利用效率，增加了地熱井的供暖能力；三是用于供暖調峰的熱泵機組可逆向運行用于制冷，增加了系統的制冷能力（可提供整個系統冷量的20%），同時也減少制冷系統投資和制冷設施占地面積。

2.適用范圍

該方案適用于有較好中深層地熱資源、需求用戶比較集中、建筑面積不宜過小（需求面積至少8～10萬平方米），并有冷熱聯供需求的住宅、城市公共建筑。

3.經濟分析

投資部分，中深層地熱供暖+冷水機組制冷方案投資單位指標為150元/平方米（供暖部分約100元/平方米，制冷部分約50元/平方米）。收費部分，由于南方地區為國家非強制供暖區，沒有暖費、冷費及熱源建設配套費的收取標準，目前基本按照市場化定價模式，根據不用房地產位置、品質、建筑物性質，按照一地一議的方式以空調費或能源使用費的名義收取，有按熱量計價法也有按用能面積計價法。經初步計算，在電價按照工業電價（0.6元/千瓦時）情況下，無熱源建設配套費時，每年需收取70-80元/平方米的能源使用費方可達到8%內部收益率。

下表將淺層地源熱泵系統與中深層地熱供暖制冷系統進行了經濟性對比分析，通過分析可見，中深層地熱系統單位投資較低，運行成本方面與淺層地源熱泵系統基本持平。總成本方面由于淺層地源熱泵系統的折舊及維修費均高于中深層地熱系統，所以中深層地熱系統也是較低的，綜合以上分析，經濟性方面中深層地熱供暖制冷系統好于淺層地源熱泵系統。但在適應性方面，淺層地熱資源的利用受資源條件及供能規模限制較小，項目操作性更為靈活。

淺層地源熱泵系統與中深層地熱供暖制冷系統經濟參數對比表

四、相關建議

一是加大在南方地區的中深層地熱資源勘探力度，掌握資源分布特征，鎖定優質資源地區；二是鑒于該類項目初期投資較大，且能源使用費收取受入住率及當地經濟條件因素影響，收取率存在風險，為滿足建設方基本收益，減輕現金流壓力，建議與開發商爭取熱源配套費的收取；三是南方大部分地區的供暖習慣尚未形成，還需要有一個培育過程，同時，中深層地熱資源的利用案例較少，用戶還未能充分信賴和接受，建議在經濟條件較好的地區如長江三角洲優先建立示范項目，逐步培育市場消費習慣和用戶認可度。四是除了提供供暖制冷服務以外，對有條件且有需求用戶在，可配合提供24小時生活熱水，可提高以上系統的利用率，經濟效益也會提高。