地热能技术探索分析及在北方地区的应用实践

      ——吉林电力股份有限公司科技与创新部主任叶绍义

      11月20日，北京市昌平区科学技术委员会、华北电力大学技术转移转化中心、中关村华电能源电力产业联盟、中国电力云平台等单位举办“2020年中国园区智慧能源高峰论坛”，与大家共同探讨园区智慧能源的市场开发、技术创新和商业模式等，北极星电力网全程直播。

      直播专题：2020年中国园区智慧能源高峰论坛

      吉林电力股份有限公司科技与创新部主任叶绍义通过腾讯会议平台，作题为《地热能技术探索分析及在北方地区的应用实践：莲花山国色天莲综合智慧能源项目》分享

      以下为发言实录：

      非常荣幸参加智慧园区综合能源高峰论坛，各位嘉宾，各位领导，各位老师，各位同事，大家下午好！

      我们吉林股份是国家电投旗下的省级单位，目前火电装机容量470.5万千瓦，我们还有新能源，在五个区域公司，有吉林区域公司、华北区域公司、西北区域公司、江西区域公司、华东区域公司，我们现在承担的供热面积有8400万平方米，总容量909万千瓦，新能源438.22万千瓦，总资产接近600亿，我们现在是开展综合智慧能源服务，主要是对园区，对一些企业做综合用能的服务，也是我们进行了二次转型，2012年的时候吉林股份从吉林省走向全国，以开发新能源为主。2020年，现在是以智慧能源服务为主。一些小小的心得跟大家分享，以长春莲花山综合能源项目作为切入点给大家介绍我们开发综合能源项目的情况。

      长春莲花山综合能源项目主要是以地热能为主的项目，本次介绍分成地热能介绍、项目背景、规划情况、建设过程、商业模式、效益分析和测算六个部分。

      第一部分，地热能介绍。

      地热能是蕴藏在地球内部的热能，是存在于地球内部，特点是储量大、分布广、稳定可靠、清洁低碳、可持续、可再生的一种绿色能源。我国干热岩储量约为860万亿吨标煤，按2%的可开采资源量计算，相当于我国2015年能源消耗总量的4000倍。我们今天的项目是浅色地热资源的利用，分层温度不一样，我们可开发的场景也不一样，基本上分成六个场景，当深层地热达到150度的时候，开发热能可以作为发电、烘干、采暖。达到90度的时候可以做烘干、采暖。90度以下，60度和40度左右，基本上可以做采暖、医疗、体育、温室、养殖等。25度以下，属于浅层、中浅层地热的时候，可以做制冷制热以及养殖、矿泉饮用、制冷，随着温度的下降用能范围也发生了改变。

      地热能的优势，主要是可以一机多用，冷、热、生活热水。利用浅层130米到20米的深度，全国10度到15度左右的温度范围。这个温度冬天利用热泵技术可以提取地热的热能，夏季可以提取地下的冷能，冬天可以制热，夏天可以制冷。它的运行费用比较低，节能减排效果比较明显，一套系统冬夏两季都可以循环使用。运行简单，温度可控、可调，舒适度比较高，符合国家构建清洁低碳的能源体系的号召，促进生态文明建设。系统布置灵活，能够更好的解决分布式能源供给的需求。

      这个园林相对来说也不复杂，和空调的原理差不多，空调就是我们通常讲的空气源热泵，主要是利用空气能作为介质。我们工作原理就是压缩机的工作原理，热泵通过压缩机压缩产生热，然后把热通过热网给带走，冷水回来，形成一个循环。地下水10度供过来，然后通过5度再回去，热能回收利用。这个图是浅色地热能的示意图，我们主要利用这个图地下10度左右的温度，通过PE管循环，在热泵基础上来循环，也就是地热的循环，上面是热泵机组的循环，叫二次循环，也是给室内进行供热，这样源源不断的从土壤中提取了热量。

      地热能，习总书记多次提出我推动能源消费革命、能源供给革命、能源技术革命、能源体制革命和《地热能开发利用“十三五”规划》《可再生能源发展“十三五”规划》《“十三五”全民节能行动规划》等为我们地热能提供了参考，各个地方也积极落实清洁能源的实施方案，吉林省对利用地热资源做热泵技术供热，每平米奖励50元，这也给产业升级带来了发展机遇，应该说目前在东北地区利用地热作为供热、供冷的现在越来越多。

      第二部分，项目背景。

      长春莲莲花产国色天莲智慧综合能源项目，是吉林股份紧紧围绕集团公司“2035一流战略”提出“以发展综合智慧能源项目为重点，实现由新能源向智慧能源转变的再出发行动”。领导班子高度重视，确定了“绿色多能、智慧用能”的发展思路，迅速调拨精干力量开展前期工作，最终确定以长春国色天莲国色天莲综合智慧能源项目作为突破口。为了确保项目在冬季供暖期顺利投产，项目从最初的合作洽谈到项目正式立项仅用27天。国色天莲康养项目以“康养”为核心，同时打造集“休闲度假、养生养老、健康医疗、生态农业、文化教育”五大板块为一体的综合发展产业。

      第三部分，规划情况。

      长春国色天莲国色天莲智慧综合能源项目，位于吉林省长市吉林大陆与雾开河大街交汇处，本项目为国色天莲园区（一期）提供供热和供冷服务园区一期建设一栋办公楼、一座酒店、五座康养中心，一期总建筑面积为2.8万平方米。为打造宜居园区，本项目采用浅层地源热泵技术方案和园区提供用能服务，提高清洁能源利用水平，提升园区居住品质。我们有9个月时间集中供热，也是分布式能源的经典案例，现在北方的城市大多数都是热电联产，现在新开发的景区热电联产景区供应不大，国色天莲项目就是很典型的例子，煤电机组热电联产供不大，国色天莲是一个休闲度假区，政府也不希望燃烧煤炭来取暖，这个背景下我们积极和用能单位进行洽谈，所以采用了地源热泵进行供冷和供热，主要也是考虑老年人对室内温度要求比较高，本身北方夏季需要供冷的时间并不长，但是我们通过地源热泵可以实现冬季的供热、夏季的供冷。

      地源侧设计的是单U芯地埋管400口，埋管深度130米，转经直径200毫米，末端动力输送采用一次泵变流量系统，以满足国色天莲康养项目冬季才宽和夏季空调供给需求。项目三期全部建成后，将为国色天莲康养项目约14万平方米的商业和民用建筑提供综合智慧能源服务，为打造绿色、安全、节能的智慧化康养项目提供吉电解决方方案。

      第四部分，建设过程。

      一期工程主要工程范围包括2台地源热泵安装、4地源侧循环泵安装，4台负荷侧循环泵安装，2台板式换热器安装。

      5月24日至26日，完成测试孔钻探，对地源侧地埋孔进行设计及定位。6月1日开始钻探，地埋孔总计400个。7月15日，全部完成地埋孔钻探工作。7月10日，开始进行地埋孔之间水平管连接和分配器安装。7月30日进行水压试验。30分钟内无压降及泄漏现象，继续密封保压24小时，7月31日地源侧施工正式结束。

      外管网线的施工，6月20日开工，7月20日结束，历时30天。从能源机房到园区主管线及漏雨间管线施工，管线总长1024米，其中有6个进户井和2个检查井，7月20日外网管线施工正式结束。

      能源机房设备按，8月7日板式换热器到达现场，8月10日软化水装置到达现场，8月15日循环泵到达现场，8月23日地源热泵到达现场，9月6日二次盘柜到达现场，9月20日设备及管路连接全部结束，9月23日对能源机房的设备管道进行水压试验，9月24日能源机房设备管道施工正式结束。期间受台风影响，工期进行有所滞后，但总体没有影响设备系统调试。

      供电系统安装，8月10日，供电部门对项目供电情况进行设计，8月15日，根据供电局提供的设计方案进行施工，9月24日电气系统通过双阳区供电局验收。

      系统调试，9月26日设备厂家人员到现场，配合安装人员进行系统整体调试，通过对系统进行冲洗、循环泵分步试运，10月4日完成系统整体试运，投入运行。

      第五部分，商业模式。

      本项目总投资1207万元，合作期限30年，其中收取用户如网费、末端系统配套费共300万元，政府补贴139万元，系统运行电价为0.5424元/千瓦时，预计每年电力成本31.65万元，年度总成本37.23万元。运行期热价按民用供热27元/平方、商用供热31元/平方、夏季空调10元/平方，年度热、冷费108万元。

      第六部分，效率分析和测算。

      我们按照30%的资本金进行估算，项目投资财务内部收益率为6.66%，资本金财务内部收益率是13.12%，投资回收期是10.79年，利润总额632万元。应该说地源热泵从供暖、供冷项目来看，它的收益并不是非常高，但是它可以覆盖我们的正常收益，应该也是比较理想的项目，同时又是康养的项目。

      这个项目有很大的社会效益。长春国色天莲项目属于典型集群漏雨型示范项目，“项目部大，意义大”，该项目的建成对于进一步挖掘地热能在严寒地区应用潜力和创新能源供给技术具有现实意义，同时该项目属于零碳项目，获取的社会效益和环保效益更为可观，有助于不断满足人民日益增长的美好生活需要。现在随着城市生活的发展，原有的项目基本上供到了极限，新的项目都需要做能源的配套，而且很难找到理想的配套服务，我们现在也是根据当前新经济发展的情况大量的开发分布式能源，为用户提供优质的定制化服务，有助于我们清洁低碳，环境保护我们的环境和家园。

      目前，集中式的热电联产也有它的弊端，它带来的热负荷比较大，一旦这个火电机组出现问题就会造成大面积的中断，像前天长春下冻雨，下雨之后结冰，造成线路大面积跳闸，长春有一个热电厂两台机组都跳闸了，所带动的1千万平米的供热面积全部甩掉，这个影响也是比较大的，我们这种分布式能源恰恰弥补了这个缺点，一个是小型化，出现问题影响小，而且出现问题恢复快，这是它典型的特点。

      我的汇报完毕，谢谢聆听！

（根据现场速记整理，未经嘉宾审核）

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