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中深层井下换热地热项目开发CCER:准入条件、核算规则与风险防控

更新时间:2026-10-01 点击量:6

中深层井下换热地热项目开发CCER:准入条件、核算规则与风险防控

摘要

在我国“双碳"战略持续推进,全国温室气体自愿减排(CCER)市场重启的背景下,城镇供热领域减碳改造成为重点方向。传统水热型中深层地热供暖项目存在地下水开采、回灌管控严格、取水许可审批难等制约。取热不取水的中深层井下换热技术(同轴套管/对接井密闭循环),无需抽取地下热水,仅通过密闭换热介质提取地层岩土热量,从根源规避地下水开采与回灌难题,为地热项目开发CCER碳资产开辟了全新路径。

井下换热拥有独立的CCER方法学,但很多项目方对准入条件、边界界定、MRV监测体系、减排核算规则、审定核查流程理解不足,大量具备供热能力的井下换热项目卡在CCER申报环节,无法实现碳资产变现。本文围绕井下换热“取热不取水"的技术特征,系统阐述该类项目开发CCER的底层逻辑、项目准入门槛、减排量核算原理、全流程申报路径;剖析项目开发过程中常见的技术卡点、监测合规风险、财务测算误区,并提出项目前期策划、监测系统搭建、审定核查应对的实操方案。为投资主体、技术服务商、地方主管部门开展井下换热地热CCER项目开发提供理论依据与实操指引。

关键词:中深层地热;井下换热;取热不取水;地热供暖;CCER;碳资产;MRV监测

1 引言

我国北方城镇冬季采暖长期依赖燃煤、燃气锅炉,供热领域碳排放量大,清洁替代需求迫切。中深层地热能属于本土稳定基荷清洁能源,不受昼夜、季节气象条件制约,适合集中供热场景。传统水热型地热依靠开采地下热水获取热量,必须配套同层回灌,受到水利部门地下水管控政策约束,在地下水超载区域基本无法新增取水指标,项目落地难度持续加大。

中深层井下换热技术,核心特点就是取热不取水:在地层中下入密闭井下换热器,循环介质在封闭管路内流动,只与地下高温岩土进行热交换,不抽取任何地下水,没有采水、排水、回灌环节。该技术大幅降低涉水审批压力,契合当前地下水保护政策,是近年地热产业重点推广的技术路线。随着《中深层地热能井下换热供暖温室气体自愿减排项目方法学》正式发布,井下换热项目拥有独立CCER开发通道。

与水热型地热CCER相比,井下换热方法学核算逻辑、准入条件、监测重点不同。水热型地热CCER的核心约束是回灌率;井下换热CCER的核心约束是项目自身系统耗电。很多投资方容易陷入认知误区,直接套用传统水热地热项目思路测算CCER收益,忽略系统自耗电能带来的排放扣减,导致可研阶段高估减排量,项目建成后无法实现预期碳资产收益。

CCER收益属于项目增量收益,可以改善项目现金流,提升项目IRR,增强中深层地热项目对社会资本的吸引力。但CCER开发不是简单的项目完工后申报,需要在项目规划、设计、建设阶段就按照CCER方法学要求同步布局,提前规划热量计量、用电在线监测、台账留存体系。本文从技术原理、方法学准入、减排核算、申报全流程、风险防控多个维度,探讨井下换热项目落地CCER的完整路径。

2 中深层井下换热技术原理与CCER方法学基础

2.1 井下换热“取热不取水"技术特点

井下换热主要分为同轴套管式与对接井两种主流构型。同轴套管为单井结构,内外套管形成密闭回路;对接井由一口取热井、一口回流井组成封闭循环管路。换热介质在密闭管道内循环,深入地下2000–4000米的高温地层,通过管壁和围岩进行热交换,介质携带热量返回地面,经过换热器提取热量用于建筑供暖,冷却后的介质再次回注井下,全程介质不与地下含水层接触,不开采地下水。

技术优势体现在三点:第一,无地下水抽取,不需要配套回灌工程,不存在回灌堵塞、地层水位下降、地面沉降等地质环境风险;第二,不受地下水超载区取水指标限制,涉水审批大幅简化;第三,地热水高矿化度腐蚀问题不复存在,规避传统水热地热设备结垢腐蚀难题。

但短板同样明显:换热依靠岩土固体导热,单井单位取热能力低于水热型地热;整套循环泵、热泵系统持续消耗电能,项目自身用电产生碳排放,在CCER核算中需要全部扣除,这是井下换热CCER最核心的特点。

2.2 CCER方法学适用边界与准入条件

井下换热CCER执行独立方法学CCER-01-003-V01,该方法学专门针对取热不取水的中深层井下换热供暖项目,不适用于开采地下水的水热型地热项目。

项目想要进入CCER开发流程,必须满足基础准入条件:

1. 项目属于新建或改造的集中供暖项目,替代的基准情景为化石能源(天然气为主)供热;

2. 采用密闭井下换热工艺,全程不抽取地下水,满足“取热不取水";

3. 供热对象为建筑冬季采暖,项目边界清晰;

4. 项目不存在法律法规、产业政策禁止建设情形,完成用地、地质环境、供热规划相关审批手续;

5. 配套计量监测设备,可连续计量项目供热量、项目边界内全部耗电量。

方法学明确了基准线情景:若无本地热项目,该区域建筑采暖将采用燃气锅炉供热,基准排放因子取0.06 tCO₂/GJ。项目减排量 = 基准线排放 − 项目排放。

• 基准线排放 BE_y=Q_ \times EF_

 Q_:项目年度净供热量; EF_:基准供热排放因子

• 项目排放 PE_y=PE_+PE_+PE_R

项目排放包含三部分:循环泵、热泵等设备用电产生的碳排放;调峰燃烧天然气产生排放;换热介质制冷剂泄漏产生排放。

• 项目年减排量: ER_y=BE_y-PE_y

核心逻辑:井下换热项目每产出1GJ热量,会产生0.06tCO₂的基准减排潜力,但是项目自身消耗电力,电力对应的碳排放需要全额扣除。如果项目电耗过高,会直接造成净减排量大幅下降,特种情况下净减排归零,项目无法产生CCER。

3 井下换热项目走进CCER的全流程实施路径

3.1 项目前期策划:可研阶段同步对标CCER要求

很多项目的通病是地热工程全部完工后,才考虑CCER开发,此时系统布局、计量点位已经定型,改造代价高。想要顺利开发CCER,CCER策划必须前置到项目立项、方案设计阶段。

第一步:项目适用性判定。确认项目为井下换热密闭循环、不取地下水,核对项目所在区域供热规划,确认替代热源类型。方法学只支持替代化石能源供热;如果原有热源本身就是绿电供热,则不存在减排,不能申报CCER。

第二步:热负荷与能耗测算。核算供暖面积、建筑保温指标、采暖季时长,测算项目总供热量;同时精细测算循环泵、热泵、辅机全年耗电量,提前预估净减排量,判断CCER开发经济性。

第三步:边界划定。清晰界定CCER项目边界:包含井下换热井组、循环管路、地面换热站、配套调峰热源、全部用电设备;边界内所有用电,无论大小,全部纳入项目排放,不能拆分剔除。

3.2 工程建设阶段:同步搭建MRV在线监测体系

MRV(监测、报告、核查)体系是CCER项目的硬性基础设施,是项目能够持续产生可核证减排量的核心载体,也是井下换热项目最容易踩坑的环节。

按照方法学要求,必须计量两个核心数据:项目对外供热量、项目边界内全部用电量。

6. 热量计量:在项目供热总出口安装经过计量检定的热量表,连续采集供暖季累计供热量,数据存储留存;

7. 电量计量:在换热站总进线安装电表,采集项目全部设备用电(井下循环泵、热泵、控制柜、辅机等),不能只统计部分设备用电;

8. 数据联网:仪表数据需要可存储、可追溯,优先接入在线监测平台,保障数据连续,不能出现长时间断档。

所有计量仪表必须具备计量检定证书,定期复检。审定、核查机构会重点核验仪表资质、数据原始记录。如果仪表缺失、数据缺失、无法提供原始台账,核查机构不认可减排量,CCER无法签发。

除仪表硬件外,企业需要建立标准化台账:运行日志、设备检修记录、仪表检定证书、电费凭证、供热面积台账、用户供暖合同,全部资料完整归档,作为后期核查佐证材料。

3.3 项目审定:编制项目设计文件PDD,第三方审定

项目建成,且完成至少一个完整采暖季试运行、监测系统稳定运行后,即可启动CCER申报审定阶段。

9. 编制PDD项目设计文件:详细描述项目工艺,证明采用井下换热取热不取水;描述项目边界、基准线选择、监测方案、减排量测算;附上地质、供热、环评等支撑材料。

10. 委托具备资质的第三方审定机构开展审定。审定机构核查:项目是否满足方法学准入条件;工艺是否为密闭井下换热,有没有地下水开采;监测方案是否合规;基准线选择是否合理;减排计算逻辑是否正确。

审定阶段会现场踏勘,核查换热井、计量仪表,核对监测数据。审定通过,项目完成备案登记。

3.4 核查与减排量登记签发

项目备案之后,每一个完整采暖季结束,收集全年监测数据,委托第三方核查机构,对上一采暖季的减排量进行核证。核查人员现场核验原始运行数据、仪表记录、凭证,复核供热量、耗电量,核算最终的净减排量。核查报告通过生态环境部门登记系统审核后,对应的CCER减排量在登记簿签发,项目持有方获得可交易的碳资产。

需要重点注意时间周期:地热项目减排量依托完整供暖季数据,当年供暖季的数据,要等到采暖结束,完成核查审核之后,CCER才能够签发,存在明显时间滞后,碳收益不能当年立刻兑现。

4 井下换热CCER开发的重点风险识别

4.1 技术与资源风险

虽然井下换热没有取水回灌难题,但地下地质条件依然存在不确定性。地层导热系数低于设计预期,会造成单井取热量不足,单位供热量电耗上升,直接压低净减排量。长期持续取热,井周边岩土体热量消耗,存在地温场衰减风险,长期运营后换热能力下降、电耗上升,CCER减排量逐年缩减。

4.2 监测MRV合规风险

MRV是CCER生命线。井下换热项目核算的核心变量就是供热量和耗电量。常见问题:电表只装热泵,漏掉循环泵用电;热量表没有检定证书;监测数据断档,没有原始存储记录;台账不完整。这类问题会直接导致核查不通过,减排量不予认可。很多存量项目后期改造监测系统,投入成本高。

4.3 财务测算认知误区

大量投资方测算收益时,只看基准供热量对应的理论减排量,忽略项目自身耗电带来的排放扣减,高估CCER收益。井下换热CCER的收益高度依赖系统能效COP,系统能效越低,自耗电越高,净减排越少。财务模型测算,必须做多情景敏感性分析,把CCER收益作为增量收益,不能作为项目还本付息的基础现金流。碳价存在市场波动风险,可研阶段碳价仅为预估,未来价格下行会压缩碳资产收益。

4.4 审批与政策风险

井下换热不取地下水,无需取水许可,但是依然需要办理地热勘查备案、采矿备案、地质环境评估、供热特许经营等手续。项目必须纳入地方供热规划,否则即使井组建成,无法开展供热业务,项目不成立。同时CCER政策体系持续动态调整,方法学更新、核查规则变化,都可能影响项目申报。

5 项目落地优化对策与实操建议

5.1 项目前期资源评价与方案优化

优先在地质条件已经探明、地温条件较好的区域布局项目;前期通过物探,必要时施工先导试验井,验证地层导热能力,提前评估单井换热能力。在系统设计阶段,优化泵组、热泵选型,提升系统能效,降低单位供热量电耗,这是提升井下换热项目CCER净减排量最关键手段。在满足供热负荷前提下,尽可能压低项目自身用电,直接放大碳资产收益。

5.2 MRV监测体系一体化同步建设

在换热站设计阶段,同步规划总热量表、总电表点位,选择合规的计量设备,预留数据采集存储功能,从建设期就留存仪表检定资料。建立常态化运维和数据归档制度,安排专人负责运行台账,保障供暖季监测数据连续完整,规避核查卡点。

5.3 合理规划供热业态,提升项目综合价值

井下换热项目仅冬季供暖,设备全年利用率低,只有采暖季产生供热收入与CCER减排。可依托井下热源,拓展非采暖季场景,如恒温农业、养殖、康养热水,实现地热梯级综合利用,提高热源全年利用率,平滑项目现金流。但需要注意,CCER方法学仅针对建筑供暖部分,农业热水、康养热水产生的热量不计入本方法学的减排核算,要做好热量拆分计量。

5.4 理性定位CCER收益,构建保守财务模型

CCER是项目额外增量收益,不是项目盈利基础。投资测算应当在不考虑CCER的前提下,项目本身供热业务具备基本盈利能力;CCER收益作为提升IRR的补充。测算模型设置基准情景、悲观情景,针对电价、系统能效、碳价、供暖入住率做敏感性分析,充分预判各类变量波动带来的影响。

6 结论

“取热不取水"的中深层井下换热技术,避开了传统水热型地热最大的涉水、回灌瓶颈,是地热开发CCER碳资产的优质路线,拥有独立、完整的CCER方法学支撑,为北方清洁供热项目增加碳资产收益开辟了新通道。

但是井下换热项目申报CCER有其独特逻辑,项目减排量不是由地热井产热单方面决定,项目系统自耗电是决定净减排量的核心变量。想要顺利走进CCER,不能等到项目完工后再启动碳开发,需要将CCER的准入条件、计量监测要求前置融入项目立项、工程设计阶段。

项目主体需要把握完整开发链条:前期适用性判定→资源与能效评估→同步建设MRV在线监测系统→编制PDD文件、第三方审定备案→采暖季后开展核查,完成减排量登记签发。

项目开发过程中需要重点防控地质资源衰减、监测数据不合规、财务模型高估碳收益、政策审批等风险。通过优化换热系统能效、搭建规范的监测台账、保守测算财务收益,才能够安全释放井下换热项目的碳资产价值。在双碳背景下,取热不取水井下换热地热+CCER模式,可以兼顾民生供热、地下水生态保护、碳资产增值,实现环境、社会、经济效益协同发展,具备广阔的产业推广前景。

参考文献

[1]生态环境部.中深层地热能井下换热供暖温室气体自愿减排项目方法学(CCER-01-003-V01)[S].2025

[2]王贵玲,蔺文静.我国中深层地热资源开发利用技术发展现状[J].地学前缘,2024

[3]张廷会.井下换热地热供暖CCER项目监测与MRV体系建设研究[J].中国供热,2025

[4]刘峰.取热不取水地热开发技术特点与环境管控对策[J].水文地质工程地质,2024

[5]中国能源研究会地热专业委员会.井下换热地热产业发展书[R].2025

全文字数:3972字

 

 

关键词整理

论文正式关键词(直接放摘要后,学术规范)

中深层地热;井下换热;取热不取水;地热供暖;CCER;碳资产;MRV监测

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