我国南方地区中深层地热供暖技术及经济性研究

王南扬

【摘 要】近年来，我国的地热能供暖规模逐年上升，其中，中深层地热供暖主要集中在我国北方强制供暖区域，在我国南方地区，主要地热利用类型主要为浅层低温能供暖制冷。本论文旨在研究中深层地热供暖在我国南方地区利用的可行性及经济性，并给出相关建议。

【关键词】地热能；供暖技术；经济研究

一、中深层地热资源概述

中深层地热能也称水热型地热资源，是指埋深較深（一般埋深200米至3000米）的地下水或蒸汽中蕴含的地热资源，据国土资源部中国地质调查局2015年调查评价结果，全国水热型地热资源量折合1.25万亿吨标准煤，年可开采资源量折合19亿吨标准煤。水热型地热资源包括了中低温及高温两类，中低温资源主要集中在东部中、新生代平原盆地，包括华北平原、河-淮盆地、苏北平原、江汉平原、松辽盆地、四川盆地、环鄂尔多斯断陷盆地、藏南、川西和滇西、东南沿海、胶东半岛、辽东半岛、天山北麓等地区。中低温地热资源目前主要用于建筑物采暖、农作物养殖及工业烘干等方面，高温地热资源一般可用于发电及梯级利用（目前应用较少）。

二、南方地区中深层地热资源利用现状

南方地区中深层地热资源主要集中在苏北平原、江汉平原及东南沿海地区，但由于勘探力度总体较低，目前对整个南方地区还没有详尽的地热资源分布及评价。1970年，在广东丰顺具最早开始了中深层地热开发利用的尝试，该地区打出91℃的地热水，并建成一座装机容量为300kW 的地热发电站，在此基础上开展了“地热制冷-地热干燥-地热洗浴-地热热泵”四级梯级利用模式，首次建成了一套适用于南方地区的地热资源高效综合利用示范系统，至今仍在稳定运转，使能源利用效率提升至70%以上。2013年，江苏地质调查院在南通如东县小洋口地区2500m深处打出一口92℃的地热井，2014年，又在在扬州宝应地区又打出水温93℃的地热水，可见南方地区中低温乃至高温地热资源是具备一定资源和开发基础的。

但较之于北方地区中深层地热资源开发利用的迅速发展，南方地区目前利用中深层地热资源规模较少且发展缓慢。根据国家发改委2017年发布的《地热能开发利用“十三五”规划》，目前在南方地区，中深层地热供暖面积仅为110万平米，其中江苏、安徽各为50万平米，贵州为10万平米。

三、南方地区中深层地热供暖技术及经济性分析

我国的集中供暖制度始于20世纪50年代，参照当时苏联模式，初步建立了建筑供暖体系。只有累计年日平均气温稳定低于或低于5℃的日数大于或等于90天被界定为集中供暖区，即以秦岭、淮河为界，划定北方为集中供暖区，南方不集中供暖。由于气候因素，南方地区的供暖时间较短，一般少于三个月，目前来讲，南方地区采暖居民比例并不是很高，据长江流域一些暖通企业介绍，大多数地区采暖比例约在20% 左右，主要是一些经济条件较好的地区。南方地区夏季的制冷时间一般在四个月左右，制冷市场需求高于北方，所以考虑到供能项目的实用性及经济性，在南方地区建议采用供暖制冷一体化的供能模式，年有效用能时间可达七个月。中深层地热资源在供暖方面优势明显，为了适应南方市场，则必须配套相关设备进行制冷。以下对中深层地热资源供暖制冷方案的适应性及经济性进行分析：

根据中深层地热资源特点，在此推荐中深层地热供暖+冷水机组制冷方案。

1.工艺介绍

方案以为10万平米居民建筑供暖制冷为例，需新建中深层地热井2口（一口生产井，一口回灌井），水温按70℃考虑，冬季利用中深层地热水作为供暖热源，采用板式换热器+热泵机组的供暖方式，为末端用户冬季供暖。夏季则利用冷水机组+冷却塔的制冷方式，为用户提供制冷服务。该方案有以下特点：一是地热尾水可经同层回灌井全部回灌地下，取热不取水，做到采灌均衡，保护了地层环境，实现了可持续发展；二是通过梯级利用的方式，增加热泵机组调峰系统，进一步对地热尾水进行利用，提高了地热能利用效率，增加了地热井的供暖能力；三是用于供暖调峰的热泵机组可逆向运行用于制冷，增加了系统的制冷能力（可提供整个系统冷量的20%），同时也减少制冷系统投资和制冷设施占地面积。

2.适用范围

该方案适用于有较好中深层地热资源、需求用户比较集中、建筑面积不宜过小（需求面积至少8～10万平方米），并有冷热联供需求的住宅、城市公共建筑。

3.经济分析

投资部分，中深层地热供暖+冷水机组制冷方案投资单位指标为150元/平方米（供暖部分约100元/平方米，制冷部分约50元/平方米）。收费部分，由于南方地区为国家非强制供暖区，没有暖费、冷费及热源建设配套费的收取标准，目前基本按照市场化定价模式，根据不用房地产位置、品质、建筑物性质，按照一地一议的方式以空调费或能源使用费的名义收取，有按热量计价法也有按用能面积计价法。经初步计算，在电价按照工业电价（0.6元/千瓦时）情况下，无热源建设配套费时，每年需收取70-80元/平方米的能源使用费方可达到8%内部收益率。

下表将浅层地源热泵系统与中深层地热供暖制冷系统进行了经济性对比分析，通过分析可见，中深层地热系统单位投资较低，运行成本方面与浅层地源热泵系统基本持平。总成本方面由于浅层地源热泵系统的折旧及维修费均高于中深层地热系统，所以中深层地热系统也是较低的，综合以上分析，经济性方面中深层地热供暖制冷系统好于浅层地源热泵系统。但在适应性方面，浅层地热资源的利用受资源条件及供能规模限制较小，项目操作性更为灵活。

浅层地源热泵系统与中深层地热供暖制冷系统经济参数对比表

四、相关建议

一是加大在南方地区的中深层地热资源勘探力度，掌握资源分布特征，锁定优质资源地区；二是鉴于该类项目初期投资较大，且能源使用费收取受入住率及当地经济条件因素影响，收取率存在风险，为满足建设方基本收益，减轻现金流压力，建议与开发商争取热源配套费的收取；三是南方大部分地区的供暖习惯尚未形成，还需要有一个培育过程，同时，中深层地热资源的利用案例较少，用户还未能充分信赖和接受，建议在经济条件较好的地区如长江三角洲优先建立示范项目，逐步培育市场消费习惯和用户认可度。四是除了提供供暖制冷服务以外，对有条件且有需求用户在，可配合提供24小时生活热水，可提高以上系统的利用率，经济效益也会提高。