一、項目基本情況
山東省禹城分布式地熱清潔供暖項目:項目位于山東省禹城市房寺鎮,共建有 13 座分布式地熱能能源站,覆蓋 19 個社區+1 個學校,主要為新農村改造適用房,用戶末端均為地暖,并網面積總計約 150 萬平方米;其中地熱井 26 口, 地熱井承擔供熱負荷占比約 62%,水源熱泵主機供熱負荷占比約 38%。
項目遵循“證照齊全、透明計量、以灌定采、采灌平衡、梯級利用、綠色節能”的指導方針, 主動對接政府監管,確保地熱水同層回灌,且回灌率滿足政府要求,實現資源可持續開發。
二、技術路線及工藝流程
能源站采用地熱梯級利用的方式為社區用戶供熱,基于經濟模型下的地熱井直供加熱泵余熱利用,實現了地熱資源的最大經濟性利用,同時當地熱井出水溫度、水量不足時,熱泵系統作為備用熱源,保障了小區供暖長效穩定,另外通過80%以上同層回灌的對井,實現了地熱資源可持續開發。
本項目地熱梯級利用的方式如下:
第一級利用:將 53℃的地熱井出水直接經過一級板式換熱器與負荷側循環水換熱,水溫降至 34℃,將負荷側循環水由 32℃加熱至 40℃,而后輸送至輻射地板采暖系統。
第二級利用:將 34℃的地熱水輸送至熱泵主機對應的二級板換,當主機開啟時,水溫降至 26℃,將熱泵源側循環水由 20℃加熱至 26℃,水源熱泵主機將負荷側的循環水由 32℃加熱至 40℃。 具體系統圖見圖一:
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圖一、典型能源站系統圖
地熱井抽取高溫地下水,經除沙裝置流至板換,與用戶側經過二級換熱后回灌到地下;
用戶側的水系統通過板換及熱泵梯級利用熱量,由循環泵供給到末端用戶; 地熱井分置電動閥門,計量以及氣候補償裝置,實現全季節能運行。同時嚴格監視地源側供回水參數,記錄溫度變化曲線,觀察回灌壓力,在保證地質條件安全的情況下,合理安全的使用地熱能; 優先使用板換直供,當出水溫度或出水量不能滿足小區的供熱需求時將啟動水源熱泵機組。
三、主要設備選型
根據上述設計思路及相關測算,主要設備選型如下:
按照負荷需求,并考慮管網損耗及安全余量,以典型房寺鎮大程社區能源站供暖面積 6.27 萬平方米能源站設計為例;
能源站配備一組地熱井(即一抽一灌),共需要 1 組,即 2 口地熱井;
能源站配置 2 套一體化板式換熱器(集成地源側和用戶側的循環水泵),板式換熱器換熱量分別為 1657kW 和 852KW;
能源站配備 1 臺螺桿式地源熱泵機組制熱量 852kW,另需配備三級凈化裝置。具體項目能源站配置見下表一:
表一、中深層地熱供暖設備配置表
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四、項目經濟性和社會效益
項目并網面積:150 萬 m2;二網管網和能源站合計總投資:約 1.35 億元; 項目 IRR:10% ,投資回收期:10 年。
供熱價格:19 元/m2,收費率 95%,供暖季平均單位面積電費 4.5 元/㎡,水費和水資源費 0.5 元/㎡,運維費用 1.5 元/㎡,人員成本 2 元/㎡,設備折舊費9 元/㎡。
項目可節約標準煤 15415 噸/年,減少二氧化碳排放量 41158 噸/年,助力實現碳達峰、碳中和目標。
五、典型經驗和做法
項目采用中深層水熱型地熱+水源熱泵綜合供熱技術, 能源站采用地熱梯級利用的方式為社區用戶供熱,基于經濟模型下的地熱井直供加熱泵余熱利用,實現了地熱資源的最大經濟性利用,同時當地熱井出水溫度、水量不足時,熱泵系統作為備用熱源,保障了小區供暖長效穩定,另外通過同層回灌的對井,同層回灌率達到 80%以上,實現了地熱資源可持續開發。
六、問題和建議
(一)問題
(1)補貼政策存在不確定性,僅有部分省市已建立了可再生能源建筑補貼標準,補貼能否落實也存在風險;
(2)地方引導政策存在不確定性,部分省尚未公布地熱能發展規劃;
(3)企業地熱勘探技術不足,導致項目前期投入成本高;
(4)取水證、采礦證等辦理周期長,影響整體項目進度。
(二)建議
(1)雙碳壓力下,地熱能對低碳減排貢獻巨大,環境效益突出。建議對涉及民生工程的地熱能供暖項目,出臺水資源稅(福建等地免收水資源稅)等稅務減免政策;在清潔能源替代獎補資金等方面,進一步明確配套支持性政策,為項目開發提供便利條件。
(2)相關省市需公布地熱能發展規劃,為企業投入該行業堅定信心。
(3)建立統一勘探開發及監測技術、綜合能源融合技術(規模化)、數字技術平臺。
(4)建議相關省份發改委聯合財政、住建、水利、自然資源等部門,針對地熱能資源開發出具指導性意見,在地熱資源勘察、項目立項與建設審批流程、水資源與礦權手續辦理、城市基礎設施配套費劃撥、并爭取在全省形成統一指導管理辦法。
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