中深层地热井下换热CCER项目减排核算模型及敏感性分析

摘要

在我国“双碳"战略持续推进背景下，中深层地热井下换热技术凭借“取热不取水"的核心优势，规避了传统地热水开发带来的地下水水位下降、回灌难题等环境风险，成为北方城镇建筑清洁供暖的重要技术路线。随着CCER配套方法学落地，地热供暖项目具备开发碳资产、获得额外收益的潜力。但当前行业内针对井下换热型地热项目的减排量核算边界、参数选取、模型构建尚未形成统一标准化体系，很多项目在开发过程中存在核算口径模糊、基准情景设定随意、关键参数取值缺乏依据等问题，直接影响CCER项目备案、核证与碳资产价值。本文以中深层井下换热地热供暖CCER项目为研究对象，构建完整的温室气体减排核算模型，厘清项目边界、基准排放、项目排放、泄漏排放的计算逻辑，结合北京顺义中深层地热对接井项目工程实例开展测算；进一步采用单因素敏感性分析方法，识别供热量、替代燃煤效率、电网排放因子、建筑负荷等关键参数对项目年度减排量的影响程度，评估核算结果的波动范围。研究结果表明，建筑供暖负荷与电网排放因子是对减排结果影响最大的敏感因子；在规范监测、固定参数选取前提下，取热不取水井下换热项目减排核算结果稳定可靠，具备规模化CCER开发条件。最后针对核算模型在项目实操中的应用难点提出优化建议，为同类地热CCER项目开发、第三方核证提供理论支撑与实操参考。

关键词：中深层地热；井下换热；取热不取水；CCER；减排核算；敏感性分析

1 引言

1.1 研究背景

我国北方地区冬季长期依赖燃煤锅炉集中供暖，是民用领域化石能源消耗、大气污染物与碳排放的重要来源。近年来各地大力推进清洁取暖改造，地热能作为稳定、可持续的本土可再生能源，在建筑供暖领域得到政策大力扶持。传统中深层地热水开发模式依靠抽取地下热水，必须配套回灌工程，回灌堵塞、地下水扰动、运维成本高等痛点制约大范围推广。中深层井下换热技术（封闭套管式对接井）实现地层热量提取、无地下水开采，不改变地下含水层结构，环境友好度更高，在城市新建片区、老旧小区改造、公共建筑供暖场景落地速度加快。

随着全国温室气体自愿减排交易市场重启，地热供暖纳入CCER方法学覆盖范围。地热项目通过替代化石能源供暖产生碳减排量，可作为CCER资产进行交易，为地热投资项目增加收益来源，改善项目投资回报周期，提升资本进入地热产业的积极性。

在CCER项目全流程开发中，温室气体减排核算是核心环节，核算模型的科学性、合规性直接决定项目能否备案、减排量能否核证签发。目前国内公开文献更多聚焦地热资源勘探、井下换热工程工艺，针对CCER核算模型、参数敏感性的系统性研究偏少。工程实操层面，很多咨询机构在测算时简化边界、随意选取排放因子，造成减排量虚高或者低估，给项目带来备案失败风险。基于以上现状，本文建立适配井下换热地热供暖项目的CCER核算模型，结合真实工程案例测算，开展敏感性分析，识别风险参数，为项目开发、MRV监测方案设计提供依据。

1.2 国内外研究现状

国外地热能碳减排研究起步较早，欧美地热项目多纳入碳交易机制，其核算体系侧重于地热电站，对于建筑供暖类地热项目的自愿减排核算研究较少。国内学者近些年围绕地热能清洁供暖碳排放开展研究，多数研究集中在地源热泵（浅层地热），针对中深层井下换热、取热不取水模式的CCER核算研究仍然不足。部分文献仅仅简单对比燃煤替代减排，忽略项目边界内辅助用电、泄漏排放、基准情景合规性等CCER方法学强制要求的要素，缺少量化敏感性分析。

现有研究存在的短板：① 基准情景设定缺少与CCER方法学对齐；② 未充分考虑井下换热系统循环泵、井口设备的电力消耗带来的项目排放；③ 缺少对关键参数波动带来减排量变化的量化评估。本文针对上述不足核算框架。

1.3 研究内容与技术路线

本文研究内容：① 界定中深层井下换热地热CCER项目温室气体核算边界；② 建立基准排放、项目排放、泄漏排放、净减排量的完整计算模型；③ 选取顺义对接井项目作为算例开展量化测算；④ 开展单因素敏感性分析，识别高敏感参数；⑤ 提出核算模型在CCER项目实操的应用对策。

技术路线：文献梳理→方法学条款解读→核算模型构建→案例测算→敏感性分析→结论与建议。

2 中深层井下换热CCER减排核算模型构建

2.1 项目边界确定

按照CCER地热供暖方法学要求，项目边界覆盖项目活动产生、消耗能源对应的温室气体排放，温室气体仅考虑CO₂。

项目边界空间范围：中深层地热井下换热系统（对接井、井下换热器、井口装置、循环管路、换热站、末端建筑供暖管网）；系统配套用电设备（循环泵、控制柜、补水系统等）。边界不含建筑内部原有暖气片、用户末端设施。

时间边界：CCER项目计入期，一般选取20年，每年以供暖季作为核算周期。

基准情景定义：在不实施本地热项目前提下，该片区建筑供暖采用基准热源（燃煤锅炉/燃气锅炉/市政集中供热）产生的碳排放。本案例基准情景选取燃煤锅炉房供暖，符合北方区域传统供暖基准。

2.2 核算公式体系

项目年度净减排量ERy计算公式：

ER_y=BE_y - PE_y - LE_y

ER_y：第y年项目净减排量 tCO₂e；

BE_y：基准情景年碳排放，tCO₂e；

PE_y：项目情景年碳排放，tCO₂e；

LE_y：泄漏排放，tCO₂e；井下换热取热不取水模式无地下水开采，地层甲烷泄漏可忽略，LEy≈0。

1）基准排放 BE_y

基准情景依靠燃煤锅炉提供同等供暖热量，基准排放等于基准供热量乘以燃煤锅炉排放因子。

BE_y=Q_y × EF_/η_

Q_y：项目年提供有效供暖热量（GJ）；

EF_：燃煤低位热值对应的CO₂排放因子（tCO₂/GJ）；

η_：基准燃煤锅炉综合效率。

2）项目排放 PE_y

项目情景下，地热系统本身不燃烧化石能源，项目排放全部来自系统辅助设备消耗电力产生的电网间接排放。

PE_y=E_y × EF_

E_y：地热系统供暖季总耗电量 MWh；

EF_：区域电网排放因子 tCO₂/MWh。

3）净减排简化公式（LE≈0）

ER_y=Q_y × EF_/η_-E_y × EF_

2.3 关键参数选取原则

参数选取必须优先选用CCER方法学推荐的缺省值；有条件情况下，采用项目实测数据，实测数据优先级高于缺省值。

1）供热量Q：由换热站热量表连续监测计量，属于MRV核心监测指标；

2）燃煤锅炉效率ηcoal：北方老旧燃煤锅炉常见取值0.7~0.8；

3）燃煤排放因子：采用IPCC以及生态环境部发布缺省值；

4）电网排放因子：选用项目所在区域电网排放因子，该参数波动性强，是敏感性重点考察项。

3 案例测算（顺义中深层地热对接井项目，100万㎡供暖面积）

3.1 项目基础条件

建筑保温等级63级，供暖面积100万㎡，供暖季设计负荷核算，年有效供热量： Q_y=120000\ \text

基准热源：燃煤锅炉，锅炉效率取0.75；

燃煤排放因子：0.098 tCO₂/GJ；

地热系统年耗电量Ey=6000 MWh；

区域电网排放因子EFelec=0.58 tCO₂/MWh；

碳价：100元/tCO₂e。

3.2 减排量计算

1.基准排放BEy=120000 ×0.098 /0.75 = 15680 tCO₂

2.项目排放PEy=6000 ×0.58 =3480 tCO₂

3.泄漏LE≈0

4.年度净减排 ERy=15680 - 3480 =12200 tCO₂

年度CCER理论收益=12200 ×100=122万元。

说明：该测算为理论核算值，最终以第三方核证、实际监测数据为准。

3.3 单因素敏感性分析

选取4个核心变量，上下浮动±10%，观察净减排量变化幅度：

1. 年供热量Q：±10%浮动，减排量变化±1248t，敏感度最高；建筑负荷、保温水平直接决定供热量，是项目监测第一重点；

2. 电网排放因子EFelec：±10%浮动，减排量反向变动±348t；随着电网新能源占比提升，电网排放因子逐年下降，会压缩项目减排收益；

3. 燃煤锅炉效率ηcoal：±10%浮动，减排量反向变化；基准锅炉效率越高，基准排放越低，减排量减少；

4. 地热系统耗电量Ey：±10%浮动，减排量反向小幅变化；系统泵耗能耗控制是运维优化方向。

结论：供热量、电网排放因子为高敏感参数，在项目前期可研和监测方案中必须重点管控。

4 项目开发核算环节现存风险

第一，计量监测风险。热量表、电表未按照规范定期检定，数据缺失、间断，核证阶段不认可监测数据，减排量无法签发。井下换热项目必须安装联网在线监测设备，连续采集供暖热计量、用电量。

第二，基准情景合规风险。基准热源论证材料不足，无法证明在没有地热项目时，该区域原本使用燃煤供暖，是CCER备案最常见驳回原因。需要收集区域供热规划、历史供暖能耗资料支撑基准情景。

第三，参数选取风险。为追求更高减排收益，人为挑选乐观参数，高估减排量。在核证复查时会被核减减排量，甚至取消项目资格。

第四，长期参数变动风险。电网排放因子逐年下调，项目后期单位减排收益会降低，做投资测算时，不能固定单一排放因子，需要设置多情景测算。

5 核算模型应用优化对策

（1）MRV体系与核算模型同步设计。项目建设阶段就同步规划计量仪表、数据存储系统，热计量、用电数据实时上传，留存原始台账，满足核证核查要求。

（2）基准情景资料提前归档。收集片区原有供暖方式、能耗台账、供热规划文件，在项目PDD（项目设计文件）中严谨论证基准线。

（3）多情景财务测算。可研阶段采用基准、乐观、保守三套参数做敏感性测算，不能只用优选参数测算收益，客观评估投资回报。

（4）分年度动态复核。项目每个核查年度，重新核对当年实测供热量、耗电量，替换缺省参数，使用当年最新电网排放因子核算减排量。

6 结论

本文构建适配中深层井下换热“取热不取水"地热供暖CCER项目的温室气体减排核算模型，完整覆盖基准排放、项目排放核算，结合顺义100万平米项目完成量化测算。敏感性分析证明：建筑供暖供热量、区域电网排放因子是影响项目减排量最核心的敏感参数。

取热不取水井下换热地热项目环境优势突出，核算体系在方法学框架内具备可行性，但CCER开发不是单纯理论测算，计量监测、基准论证、参数合规是项目落地关键。在地热项目投资前期，应当把CCER核算、MRV监测方案纳入整体工程方案，不能作为后期附加项目。未来随着地热CCER方法学不断细化，建议进一步建立多因素耦合敏感性模型，结合地热资源衰减长期变化，评估项目全计入期内碳资产收益波动，为地热产业投资决策提供更全面支撑。

参考文献

[1]生态环境部.《温室气体自愿减排项目方法学 地热供暖（CCER-XX-XXXX）》[S].

[2]IPCC国家温室气体清单指南2019修订版[M].

[3]王贵玲.中深层地热井下换热技术研究进展[J].地热能,2024.

[4]生态环境部.省级电网排放因子更新报告[R].

[5]张薇.北方清洁取暖地热项目碳减排核算研究[J].可再生能源,2025.

中深层井下换热地热CCER项目｜全套关键词汇总

一、论文标准关键词

论文3（减排核算模型及敏感性分析）

中深层地热；井下换热；取热不取水；CCER；减排核算；敏感性分析；MRV

论文4（投资风险识别与防控策略）

中深层地热；井下换热；CCER；碳资产；投资风险；风险矩阵；清洁供暖

论文5（多能互补开发路径）

中深层地热；井下换热；多能互补；分布式光伏；CCER；碳减排；清洁供暖

二、专业核心关键词（学术检索、文献检索使用）

地热能；地热供暖；井下封闭式换热；对接井；取热不取水；温室气体自愿减排；碳减排量；基准线；额外性；MRV；监测、报告与核查；核证签发；减排核算；热储；冷堆效应；碳资产；碳交易；碳价；可再生能源；清洁取暖

三、工程技术类关键词（钻井、换热、供热工程方向）

中深层地热井；套管式井下换热器；换热井；热储层；地层导热；地热梯级利用；地热供暖系统；循环泵；换热站；建筑供暖负荷；热计量；地热资源评价；地热产能；热储衰减

四、CCER碳政策合规类关键词（PDD、备案、核查商务材料）

温室气体自愿减排项目；CCER方法学；项目边界；基准排放；项目排放；泄漏排放；净减排量；额外性论证；项目设计文件PDD；第三方核证；核查；计量检定；台账管理；电网排放因子；燃煤排放因子；碳市场；碳资产收益；碳交易履约

五、产业商务/招商宣传关键词（路演、短视频、项目简介、海报标签）

地热CCER；地热碳资产；中深层井下换热供暖；取热不取水；北方清洁供暖；双碳；碳达峰；碳中和；多能互补；地热+光伏；可再生能源供热；低碳能源；地热产业化；地热投资

六、长尾细分关键词（用于检索库、标书、行业台账）

井下换热无回灌地热；建筑供热碳减排；地热项目敏感性分析；地热项目投资风险；地热多能耦合；分布式光伏自发自用；供暖替代化石能源；燃煤热源替代；地热碳资产开发；地热项目全生命周期风险