清潔能源供暖方案的經濟環境效益分析

齊亞茹 任美桃

（榆林學院 陜西 榆林 719000）

所謂清潔能源供暖，指的是利用天然氣、電能以及地熱能等符合清潔化要求的能源，在高效用能系統的運行支持下，達到低排放與低能耗目標的一種供暖方式。通過用清潔能源將傳統燃煤代替，清潔供暖方式可以從能源供應側實現對一次能源燃燒所帶來的環境污染以及高能耗問題的有效規避，由此對能源的環保及高效利用產生促進作用，助推能源的可持續發展。目前，我國多數地區的清潔能源供暖項目尚處于發展的前期階段，采用科學而有效的方法評價清潔能源供暖設施設計、建設及其管理效益十分重要，對于跟蹤措施及相關應對方案的制定與實施有著重要意義。但從當前情況來看，學者針對清潔能源供暖效益評價展開的研究并不多。為了提高清潔能源的開發及利用水平，做到清潔能源供暖方式的合理選擇，本文借助于相應的數學分析模型，以商業樓作為本次工作的研究對象，對天然氣、電能以及地熱能3種不同類型的清潔能源供暖在其中所表現出來的經濟環境效益作相應的比較分析，以期為相關部門決策的制定以及措施的采取提供技術層面的支持。

一、主要的清潔能源供暖方案

（一）空氣源熱泵煤改電

此種類型的清潔能源供暖方案在熱泵原理的指導及支撐之下，從空氣中執行對熱量的提取工作，或是將其排放出去，優勢十分明顯，包括有比較高的安全系數、可以應用的范圍比較廣泛、作為一種清潔能源不會對周圍環境造成嚴重的污染、施工比較便捷且簡單、目前所擁有的技術已經相對成熟、不會占據很大的面積、投資比較小等。不過，該方案缺點也相對明顯，主要有以下表現：（1）空氣源熱泵的能效會隨著室外氣溫的變化而發生相應的改變，制熱能效并不理想；（2）當長時間在一個溫度比較高、壓力比較大的環境下運行之時，壓縮機會比較容易出現老化以及碳化的問題，不僅如此，換熱器發生結垢現象的可能性也比較大，這些均會在較大程度上影響整機的運行質量，造成其生命周期的縮短；（3）當系統處于運行狀態時，會有相對較大的噪音產生，若是所處的區域是對噪音比較敏感的場所，其適用性比較差。

（二）天然氣煤改氣

眾所周知，作為一種傳統的化石能源，天然氣有著突出的清潔、無污染屬性，在我國大部分城市以及縣城區域，目前都已經實現了天然氣的全覆蓋，不過對于不少鄉鎮而言，管道氣化依舊未完全實現。借助于天然氣執行對熱能的供應有兩個比較好的表現，即初始的投資并不高以及可滿足清潔環保要求，但總得來說，其不足同樣不容忽視：（1）作為一種不可再生性資源，天然氣從資源總量層面上來看具有有限性；（2）所使用的初期調峰設備較為滯后，與國家規定及要求的應急儲氣能力相比較，兩者之間存在比較大的差距；（3）氣源供應保障比較單一，冬季供暖無法確保較高的保障率；（4）管網設施需要完善；（5）從價格層面上來看，天然氣供暖并沒有優勢，不僅如此，其系統運行還需要支付一個比較高的支出。

（三）淺層地熱能

對于此技術，低溫熱源主要以巖土體、地下水或地表水為主，該技術主要是在地熱能交換、熱泵機組、室內等系統的運行支撐下發揮出相應的供熱及制冷功能。以不同的地熱能交換系統形式為依據，可將淺層地熱能開發利用技術劃分為3個子類，分別為地埋管地源熱泵系統、地下水地源熱泵系統以及地表水地源熱泵系統。

二、三種清潔供暖方案的經濟環境效益比較分析

（一）項目背景

本文將商業樓作為研究對象，對前文所述3種清潔能源供暖方案的經濟與環境效益進行計算。以X市某商業樓為例，該商業樓總面積為8.88×104m2，屬性為普通的商鋪功能，每天運行時長為11h，熱負荷以及冷負荷分別為5.74×103kW與7.65×103kW，對應的熱量與冷量消耗分別達2.69×106kW·h與 7.54×106kW·h。

（二）各清潔供暖方案的經濟效益比較

1.財務凈現值

所謂財務凈現值，指的是按照事先設定好的折現率將項目計算周期內凈現金流量的現值之和求解出來。通過對財務凈現值求解公式的采用，本文發現在計算周期內，煤改電、煤改氣與淺層地熱能3種清潔能源供暖方案的凈現值都為正值，意味著各方案的實際報酬率都比最低報酬率（6%）的要求要高，基于全部投資的視角，這3種方案均能達到盈利的目標，亦即在財務層面都是可以接受的，表現出相應的經濟可行性。進一步地，通過比較可以發現，3種清潔能源供暖方案在凈現值絕對量上表現出比較大的差異，其中，淺層地熱能的財務凈現值最高，表明其獲得的利潤是最高的，稅后財務凈現值達1.56×103萬元；排在第二位的是煤改電方案，對應稅后財務凈現值為9.72×102萬元；煤改氣方案所獲利潤最低，僅有3.86×102萬元。

2.內部收益率

所謂內部收益率，指的是在具體的計算周期之內，能夠讓項目凈現金流量現值累計為零時的折現率。基于內部收益率計算公式的支持，本文發現在計算周期之內，3種清潔能源供暖方案的稅收內部收益率均比15%要大，且與現階段不少行業的基準收益率相比都要高，意味著3種方案的獲利水平是可以將基準收益率獲利水平超過的，表現出比較理想的投資價值。進一步地，通過比較可以發現，煤改電方案表現出比較理想的預期運行效果，有較高的投資盈利率，該方案實施下的稅后內部收益率大于25%，相較而言，大約是淺層地熱能方案的1.4倍，同時，還是煤改氣方案的1.5倍。有一點需要強調，雖然以內部收益率為支持，可以執行對投資方案的評價任務，不過該指標并不可以應用于判斷互斥方案的優劣性上。對于3種清潔能源方案而言，它們的投資額存在差異，應當將它們視作互斥方案，這就要求以增量投資為依據，做好對經濟合理性的判斷工作，換句話而言，即分析相較于投資并不大的方案，投資較大的方案多投入的資金到底能不能創造理想的增量效益，這又需要對差額投資內部收益率進行比較。而通過對差額投資內部收益率求解公式的采用，本文發現在計算周期之內，淺層地熱能方案要優于煤改電方案，而煤改電方案又優于煤改氣方案，因而優選方案應是淺層地熱能方案。

3.投資回收期

所謂投資回收期，指的是在所投資的項目投入生產及運營之后，累計已經獲得的經濟效益同最初投資費用達到相等條件時所用的時間，出于對資金時間價值這一因素的考慮，本文將3種方案的投資回收期求解出來。以不含建設期1年為條件，基準收益率下的煤改電、淺層地熱能以及煤改氣方案的投資回收期分別為4.4年、6.4年與6.6年，各方案都可以在預期的期限內完成對資金的回收，對于社會資本而言，吸引力比較突出。

4.投資凈利潤率

所謂投資凈利潤率，指的是息稅之后基于凈利潤的總投資收益率。經計算，3種方案的投資凈利潤率表現為淺層地熱能方案優于煤改電方案優于煤改氣方案，且各種方案的投資收益率均比現階段行業基準投資收益率要高，意味著每個項目在經濟上都是可行的。

（三）各種清潔供暖方案的環境效益比較

1.節能性能

用能源消耗量指標對各方案的節能性能進行比較分析。基于相應公式，淺層地熱能與煤改氣兩種清潔能源供暖方案表現出相對理想的節能效果，且前者最佳，與煤改電方案相比，該方案在具體的用電量上能夠節省1.86×106kW·h，節能率則可達到45%的水平。由于煤改氣方案只可以對冬季供暖需求予以滿足，且不會消耗很大的電量，但天然氣的用量卻很大，因而不對其與另外兩個方案做比較。

2.污染物排放量

由于淺層地熱能與煤改電清潔能源供暖方案只消耗電能，有明顯的環境效益，CO2、SO2與粉塵排放量均為零。相較而言，煤改氣方案的污染物排放量最大，CO2、SO2與粉塵的年排放量分別為50kg、50kg與121kg。

三、結論與建議

煤改電、煤改氣與淺層地熱能是我國應用相對較多的3種清潔能源供暖方案，以財務凈現值、內部收益率、投資回收期以及投資凈利潤率為視角，煤改電方案表現出較強的投資回收能力，且內部收益率比較高，可以在短期內達到投資回收目標，不過項目總獲利較之淺層地熱能要少；雖然與煤改電方案相比，淺層地熱能方案的回報率及周期均不占優勢，但優勢在于項目規模比較大，且有較高的利潤空間；以增量投資內部收益率為視角，淺層地熱能方案較之煤改電方案而言效益要更高。另外，與兩個方案相比，煤改氣方案在財務凈現值、內部收益率、投資回收期以及投資凈利潤率4方面均表現出一定的劣勢。以環境效益為視角，淺層地熱能與煤改電兩個方案均可以達到零污染排放的目的，在能量的消耗方面，前者與后者相比有更為突出的節能優勢。

今后，為了推動清潔能源供暖的發展，應進行政府、電網企業、發電企業以及供暖客戶等多方聯動傳導機制的構建，向各個參與方施加適宜的清潔供暖壓力，多方合力，一起將清潔供暖各項限制因素破除，實現對一個健康有序、互利共贏新局面的打造。對于政府而言，建議進行專項交易與支持政策的制定與實施，以清潔供熱行業的健康、有序發展為基礎，對相關產業產生帶動作用，實現對經濟壓力的緩解，有效改善民生。對于電網企業，對風電供暖項目配套目標客戶的選取進行引導，在相關調度手段的實施過程中使新能源企業更好地對供暖符合需求予以滿足，將清潔能源的消納能力以及利用率有效地提高。對于發電企業，適當對風電供暖模式加以參考，按照合理的比例進行電采暖供暖設備等的投資建設。對于清潔能源供暖用戶，主動將社會責任承擔起來，實施采暖改造。