创新地热开发利用方式 助力实现”双碳”目标

一、企业介绍

陕西西咸新区沣西新城能源发展有限公司（以下简称“公司”）成立于2014年6月，注册资本20亿元，国有企业，高新技术企业，国家增量配电业务改革试点业主单位，全球新能源创新50强企业，中国地热系统集成20强企业，国家级新区西咸新区最佳城市创新实践奖获奖企业，国家权威机构QES、AAA级信用、知识产权管理及合同能源管理体系认证企业。

公司始终秉承绿色发展理念，以中深层地热能综合利用为主，开展区域综合能源清洁供应、健康建筑运营、能源互联网规划建设、新能源与可再生能源开发利用、能源金融和智能电网建设等。公司创新应用中深层地热能无干扰清洁供热技术，已经成为西咸新区能源结构调整、破解清洁供热难题的首选途径。服务业态包括政府、住宅、医院、商业综合体、学校等供冷、供热、生活热水、供电等多个领域，在全国推广应用清洁供热面积约2000万平方米，创新技术、模式成功输出北京、河南郑东新区等地，为多个区域实现节能降碳、绿色发展作出了积极贡献。

二、做法

（一）创新清洁供热新技术

一方面创新中深层井下换热技术，不取地下水，通过深层地下换热方式采集地热能用于建筑供热，回避了地下水回灌难题，把对环境的影响降到最低。另一方面从深层地岩交换上来的水温在35℃左右，仍不能满足直接供热，需要采用热泵提高温度，而传统热泵不能在该进水温度下稳定运行。为此，创新研发了适用于中深层地热系统的高效热泵机组，将系统能效提升20%以上。最终创新形成了1套普遍适用、技术先进、换热高效、供热稳定的中深层地热能开发利用技术。

（二）创新综合供能新模式

整合冷、电、气、暖多种能源利用形式，针对不同建筑用能需求，以中深层地热无干扰供热为主，灵活选择光伏、污水源热泵、空气源热泵、储能、燃气锅炉调峰和智慧管控等多种技术组合应用，实现清洁能源综合、梯级利用和多元供给；应用高智能化自动控制系统，实现能源供给智能调配，提高可再生能源利用比例和系统能效。最终创新形成了一种多能互补、智慧高效的“地热+”综合能源供应模式。

（三）深化示范引领效应

积极承担试点示范工程、科技研发项目，通过试点研究、示范引领，科学递进规模化发展先进技术。以陕西省中深层地热能建筑供热示范项目（沣润区域综合能源供应站）为例，通过建模理论分析与工程实际相互验证、改进，形成了关键设备、井下换热等方面的能效提升方法，将地埋管取热量提升10%；通过建立实时能效智能分析平台，结合自控系统形成智慧管控系统，实现对项目长期运行分析、智能调控，时刻保持最佳运行策略。以陕西省住房城乡建设科技科研开发计划项目（区域建筑供暖应用关键技术研究）为例，通过对地埋管的最佳运行条件、换热特性、换热影响半径等研究，对项目节约成本、低能耗运行及工程技术标准在设备及材料的选型、施工管理、操作标准等方面规定奠定了基础。基于以上试点工作，直接促进了中国西部科技创新港、河南软件小镇等约1500万平方米项目高水平应用新技术。

（四）重视科研攻关与标准体系建设

以“产学研投”协同发展为目标，与清华大学成立“一带一路清洁能源发展联合研发中心”，与西安交通大学、陕西延长等业内顶尖科研院所、单位成立“中深层地热能供热技术联合研发中心和产业联盟”。在井下换热、钻井施工、热泵技术、智慧管控等领域授权专利30余项、软件著作权4项、出版相关专著2部。基于以上平台及技术成果转化经验，公司参与制定了全国首个中深层深埋管供热领域地方标准——陕西省《中深层地热地埋管供热系统应用技术规程》；主导制定了《西咸新区中深层无干扰地热供热系统应用技术导则》；参与编制了中国工程建设标准化协会的《中深层地埋管地源热泵供暖技术规程》，为地热能建筑供热产业标准化发展作出了积极贡献。

（五）创新可供复制的市场化发展模式

开放市场服务、开放资本合作，以市场化思维不断创优发展模式。在商业模式上，不受传统建筑能源供给方式的“投资单一、方案单一、服务单一”等限制，针对不同合作方及需求，灵活选择BOO、联合开发、代建管理、EPC等模式。在技术应用上，灵活选择不同清洁供能技术组合方案，为用能项目“量身定制”供能技术方案。通过商业模式与技术模式的“双向择优”选择，政府可以优化区内能源结构，减少二氧化碳排放；发展商可实现降低投资，减少涉及空调专业的管理麻烦；投资运营商可获取长期、稳定的合理收益；用户可降低空调费用，享受更为安全、经济、便利的用能服务。

三、关键创新技术

（一）中深层地热能无干扰清洁供热技术

通过钻机向地下2-3km深处钻孔，在钻孔中安装封闭的金属套管换热器，通过换热介质导出地下热能，并通过地面热泵机组、输配系统向地面建筑物供热。

中深层地热能无干扰清洁供热技术原理示意图

相比传统集中供热，不建设集中供热站，不敷设长距离管网，不产生废气、废水、废渣，并且具有运行成本低（2.5元/㎡·月）的特点。相比水热型地热，不抽取地下热水，避免了尾水回灌难题。相比浅层地源热泵，占地面积更小，系统能效和稳定性更高。

2018年1月，西咸新区邀请江亿、张国伟等5位院士、9位专家教授组织召开了技术论证会，专家一致认为“该技术取热不取水，具有取热持续稳定、地温恢复快、环境影响低的特点，适宜作为建筑清洁供热的热源。其比传统浅层地源热泵技术节能30%以上，有很好的经济、社会、环境效益，大规模应用后具有对电网调峰的可行性，可为我国新型城镇化科学发展积累经验。”

（二）“地热+”多能互补综合能源供应系统

灵活、集成应用中深层地热、空气源热泵、污水源热泵、浅层地源热泵、光伏、燃气调峰、储能和智慧管控等技术，创新“地热+”多能互补综合能源供给模式，实现能源的综合高效利用和多元供给。

以中国西部科技创新港为例，6座分布式能源站，供能面积达159万㎡，能源站布置于校园建筑两侧绿地中，与“绿色校区”融为一体，一个采暖季（四个月）可代替标准煤2.5万吨，减少二氧化碳排放约6.8万吨，节能减排效益显著，为加快陕西乃至全国中深层地热资源综合、高效、可持续利用进程起到了良好的推广和示范作用，先后受央视一套、人民日报等百余家媒体报道，相继接待多地党政机关、科研院所、企事业单位参观考察万余人次，受到社会各界的关注与肯定。

四、绿色金融创新

公司与国内外金融机构接洽，顺利开展了多个项目合作，积累了较为丰富的融资经验。通过多元化的金融产品，为区域绿色发展提供坚实的资金后盾，助力沣西新城落地60亿元全国建行系统最大的城镇化基金，股东沣西开发建设集团发行了全国首支城投类平台绿色债券16.7亿元，获批全国首单绿色碳中和基础设施类REITs 9.45亿元；公司与亚洲开发银行合作取得陕西省能效提升环境促进项目、世界银行等绿色资金支持，通过多种有效方式推进清洁能源项目投融资。

五、效果

（一）开辟地热资源开发利用新路径

中深层地热能无干扰清洁供热技术的创新应用，转变了传统供热的发展方式，打破了传统集中供热的区域集中、能耗较高、污染较重、成本较高的结构。取热不取水、环境影响低、供热持续稳定等特征，打破了传统地热供热受地下水赋存、回灌等限制。“取热不取水”开发利用地热资源，为我国地热资源开发利用开辟了新路径，已经成为陕西、河南、河北等多个地区明确鼓励发展的技术路线。2020年12月，国家发改委将该技术纳入《绿色技术推广目录（2020）》，在全国范围内鼓励推广应用，该技术将成为区域能源结构调整、破解清洁供热难题的重要途径。

（二）生态环境效益助力实现“双碳”目标

以已经发展应用2000万平方米建筑为例，全部建成投运后，一个采暖季（四个月），相比燃煤锅炉供热，可代替标准煤约32万吨，减少二氧化碳排放约86万吨，减少二氧化硫排放约2720吨，减少氮氧排放约4990吨，减少粉尘排放约3070吨，相当于种植712万棵树全年生态补偿量。

（三）示范引领效应推动区域绿色发展

经过近几年的发展，公司为国内外多个地区树立了清洁能源开发利用试点示范。中国西部科技创新港综合能源供应项目，供能面积达159万平方米，是我国目前规模最大的中深层地热能供热单项工程；沣西新城总部经济园综合能源供应站被评为“国家级新区清洁能源示范工程”；沣西地热能光储综合能源中心项目授评“全球最具影响力绿色建筑评价金级认证”。

在2019年6月丹麦哥本哈根、2019年8月中国陕西、2019年9月韩国首尔等多个国际交流峰会上，公司受邀交流了中深层地热应用经验，欧美发达国家同行认为中深层地热能无干扰清洁供热技术领先当地正在应用的地热开发利用技术，为国际化合作共同推进大气污染防治提供了可资借鉴的样本。

（四）创新技术、模式成功复制，输出多地

公司探索创新的“地热+”多能互补能源供给模式，已经成为多个区域探索智慧能源的复制样本。2020年4月，公司与河南郑东新区合作成立郑沣能源发展有限公司，作为双方在河南的唯一主体，规划实施清洁供能面积约2000万平方米，首期约150万平方米项目即将建成。2020年8月，与西咸新区能源金贸区合作成立沣渭新能源发展有限公司，规划实施清洁供能面积约1500万平方米，首期开工项目约100万平方米。2021年7月，公司正式进入北京市场，与山东、湖南、甘肃、江西等多个区域能源开发合作即将落地。

（五）社会经济效益显著

目前，公司推广应用清洁供能面积约2000万平方米，在缓解区域冬季治污降霾压力的同时，工程项目建设实施，产生直接经济投资超过50亿元，为区域基础设施建设和经济发展作出了积极贡献。同时，在项目建设期、运营期内，均提供了大量就业岗位，促进产业和人口聚集，良好的促进了区域社会经济可持续发展。