我國南方地區(qū)中深層地?zé)峁┡夹g(shù)及經(jīng)濟(jì)性研究

王南揚(yáng)

【摘 要】近年來，我國的地?zé)崮芄┡?guī)模逐年上升，其中，中深層地?zé)峁┡饕性谖覈狈綇?qiáng)制供暖區(qū)域，在我國南方地區(qū)，主要地?zé)崂妙愋椭饕獮闇\層低溫能供暖制冷。本論文旨在研究中深層地?zé)峁┡谖覈戏降貐^(qū)利用的可行性及經(jīng)濟(jì)性，并給出相關(guān)建議。

【關(guān)鍵詞】地?zé)崮?；供暖技術(shù)；經(jīng)濟(jì)研究

一、中深層地?zé)豳Y源概述

中深層地?zé)崮芤卜Q水熱型地?zé)豳Y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(yùn)含的地?zé)豳Y源，據(jù)國土資源部中國地質(zhì)調(diào)查局2015年調(diào)查評價(jià)結(jié)果，全國水熱型地?zé)豳Y源量折合1.25萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，年可開采資源量折合19億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。水熱型地?zé)豳Y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(huán)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(qū)。中低溫地?zé)豳Y源目前主要用于建筑物采暖、農(nóng)作物養(yǎng)殖及工業(yè)烘干等方面，高溫地?zé)豳Y源一般可用于發(fā)電及梯級利用（目前應(yīng)用較少）。

二、南方地區(qū)中深層地?zé)豳Y源利用現(xiàn)狀

南方地區(qū)中深層地?zé)豳Y源主要集中在蘇北平原、江漢平原及東南沿海地區(qū)，但由于勘探力度總體較低，目前對整個南方地區(qū)還沒有詳盡的地?zé)豳Y源分布及評價(jià)。1970年，在廣東豐順具最早開始了中深層地?zé)衢_發(fā)利用的嘗試，該地區(qū)打出91℃的地?zé)崴⒔ǔ梢蛔b機(jī)容量為300kW 的地?zé)岚l(fā)電站，在此基礎(chǔ)上開展了“地?zé)嶂评?地?zé)岣稍?地?zé)嵯丛?地?zé)釤岜谩彼募壧菁壚媚Ｊ?，首次建成了一套適用于南方地區(qū)的地?zé)豳Y源高效綜合利用示范系統(tǒng)，至今仍在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，使能源利用效率提升至70%以上。2013年，江蘇地質(zhì)調(diào)查院在南通如東縣小洋口地區(qū)2500m深處打出一口92℃的地?zé)峋?014年，又在在揚(yáng)州寶應(yīng)地區(qū)又打出水溫93℃的地?zé)崴?，可見南方地區(qū)中低溫乃至高溫地?zé)豳Y源是具備一定資源和開發(fā)基礎(chǔ)的。

但較之于北方地區(qū)中深層地?zé)豳Y源開發(fā)利用的迅速發(fā)展，南方地區(qū)目前利用中深層地?zé)豳Y源規(guī)模較少且發(fā)展緩慢。根據(jù)國家發(fā)改委2017年發(fā)布的《地?zé)崮荛_發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》，目前在南方地區(qū)，中深層地?zé)峁┡娣e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(qū)中深層地?zé)峁┡夹g(shù)及經(jīng)濟(jì)性分析

我國的集中供暖制度始于20世紀(jì)50年代，參照當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)模式，初步建立了建筑供暖體系。只有累計(jì)年日平均氣溫穩(wěn)定低于或低于5℃的日數(shù)大于或等于90天被界定為集中供暖區(qū)，即以秦嶺、淮河為界，劃定北方為集中供暖區(qū)，南方不集中供暖。由于氣候因素，南方地區(qū)的供暖時(shí)間較短，一般少于三個月，目前來講，南方地區(qū)采暖居民比例并不是很高，據(jù)長江流域一些暖通企業(yè)介紹，大多數(shù)地區(qū)采暖比例約在20% 左右，主要是一些經(jīng)濟(jì)條件較好的地區(qū)。南方地區(qū)夏季的制冷時(shí)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(xiàng)目的實(shí)用性及經(jīng)濟(jì)性，在南方地區(qū)建議采用供暖制冷一體化的供能模式，年有效用能時(shí)間可達(dá)七個月。中深層地?zé)豳Y源在供暖方面優(yōu)勢明顯，為了適應(yīng)南方市場，則必須配套相關(guān)設(shè)備進(jìn)行制冷。以下對中深層地?zé)豳Y源供暖制冷方案的適應(yīng)性及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析：

根據(jù)中深層地?zé)豳Y源特點(diǎn)，在此推薦中深層地?zé)峁┡?冷水機(jī)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?zé)峋?口（一口生產(chǎn)井，一口回灌井），水溫按70℃考慮，冬季利用中深層地?zé)崴鳛楣┡療嵩矗捎冒迨綋Q熱器+熱泵機(jī)組的供暖方式，為末端用戶冬季供暖。夏季則利用冷水機(jī)組+冷卻塔的制冷方式，為用戶提供制冷服務(wù)。該方案有以下特點(diǎn)：一是地?zé)嵛菜山?jīng)同層回灌井全部回灌地下，取熱不取水，做到采灌均衡，保護(hù)了地層環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展；二是通過梯級利用的方式，增加熱泵機(jī)組調(diào)峰系統(tǒng)，進(jìn)一步對地?zé)嵛菜M(jìn)行利用，提高了地?zé)崮芾眯?，增加了地?zé)峋墓┡芰?；三是用于供暖調(diào)峰的熱泵機(jī)組可逆向運(yùn)行用于制冷，增加了系統(tǒng)的制冷能力（可提供整個系統(tǒng)冷量的20%），同時(shí)也減少制冷系統(tǒng)投資和制冷設(shè)施占地面積。

2.適用范圍

該方案適用于有較好中深層地?zé)豳Y源、需求用戶比較集中、建筑面積不宜過?。ㄐ枨竺娣e至少8～10萬平方米），并有冷熱聯(lián)供需求的住宅、城市公共建筑。

3.經(jīng)濟(jì)分析

投資部分，中深層地?zé)峁┡?冷水機(jī)組制冷方案投資單位指標(biāo)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(fèi)部分，由于南方地區(qū)為國家非強(qiáng)制供暖區(qū)，沒有暖費(fèi)、冷費(fèi)及熱源建設(shè)配套費(fèi)的收取標(biāo)準(zhǔn)，目前基本按照市場化定價(jià)模式，根據(jù)不用房地產(chǎn)位置、品質(zhì)、建筑物性質(zhì)，按照一地一議的方式以空調(diào)費(fèi)或能源使用費(fèi)的名義收取，有按熱量計(jì)價(jià)法也有按用能面積計(jì)價(jià)法。經(jīng)初步計(jì)算，在電價(jià)按照工業(yè)電價(jià)（0.6元/千瓦時(shí)）情況下，無熱源建設(shè)配套費(fèi)時(shí)，每年需收取70-80元/平方米的能源使用費(fèi)方可達(dá)到8%內(nèi)部收益率。

下表將淺層地源熱泵系統(tǒng)與中深層地?zé)峁┡评湎到y(tǒng)進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性對比分析，通過分析可見，中深層地?zé)嵯到y(tǒng)單位投資較低，運(yùn)行成本方面與淺層地源熱泵系統(tǒng)基本持平?？偝杀痉矫嬗捎跍\層地源熱泵系統(tǒng)的折舊及維修費(fèi)均高于中深層地?zé)嵯到y(tǒng)，所以中深層地?zé)嵯到y(tǒng)也是較低的，綜合以上分析，經(jīng)濟(jì)性方面中深層地?zé)峁┡评湎到y(tǒng)好于淺層地源熱泵系統(tǒng)。但在適應(yīng)性方面，淺層地?zé)豳Y源的利用受資源條件及供能規(guī)模限制較小，項(xiàng)目操作性更為靈活。

淺層地源熱泵系統(tǒng)與中深層地?zé)峁┡评湎到y(tǒng)經(jīng)濟(jì)參數(shù)對比表

四、相關(guān)建議

一是加大在南方地區(qū)的中深層地?zé)豳Y源勘探力度，掌握資源分布特征，鎖定優(yōu)質(zhì)資源地區(qū)；二是鑒于該類項(xiàng)目初期投資較大，且能源使用費(fèi)收取受入住率及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件因素影響，收取率存在風(fēng)險(xiǎn)，為滿足建設(shè)方基本收益，減輕現(xiàn)金流壓力，建議與開發(fā)商爭取熱源配套費(fèi)的收?。蝗悄戏酱蟛糠值貐^(qū)的供暖習(xí)慣尚未形成，還需要有一個培育過程，同時(shí)，中深層地?zé)豳Y源的利用案例較少，用戶還未能充分信賴和接受，建議在經(jīng)濟(jì)條件較好的地區(qū)如長江三角洲優(yōu)先建立示范項(xiàng)目，逐步培育市場消費(fèi)習(xí)慣和用戶認(rèn)可度。四是除了提供供暖制冷服務(wù)以外，對有條件且有需求用戶在，可配合提供24小時(shí)生活熱水，可提高以上系統(tǒng)的利用率，經(jīng)濟(jì)效益也會提高。