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摘要
北方城镇清洁供暖单一热源模式存在短板:纯地热项目受地热资源限制,尖峰供暖负荷不足;光伏、风电等可再生能源间歇性波动。采用“中深层井下换热地热+光伏/空气源热泵"多能互补供暖系统,利用地热承担基础基荷供暖,可再生电力配套调峰,能够提升系统供热稳定性,进一步降低系统化石能源消耗,具备更高的碳减排潜力。随着CCER市场重启,多能互补地热供暖项目如何适配CCER方法学要求、界定项目边界、区分各热源减排贡献,是当前产业实操难点。本文以井下换热中深层地热为基础热源,构建地热+光伏多能互补清洁供暖系统,剖析多能互补项目CCER开发的核心难点,厘清不同热源的排放分摊规则;梳理项目从可行性评估、PDD编制、监测方案设计、备案、核证签发全流程开发路径;对比单一地热项目和多能互补项目减排效益、开发难度;识别多热源项目边界划分、减排量拆分、双重计数等合规风险,提出规避方案。案例测算表明,搭配分布式光伏的井下换热地热供暖项目,能够降低系统外购电网电量,减少项目排放,提升年度净CCER减排量。本文研究成果可为北方多能互补地热清洁供暖项目开展CCER开发提供路径参考,助力可再生能源多能融合项目挖掘碳资产价值。
关键词:中深层地热;井下换热;多能互补;光伏;CCER;清洁供暖;碳减排
北方冬季供暖尖峰负荷大,单纯依靠中深层地热井下换热系统,地热稳定出力只能承担基础负荷,尖峰时段需要配套调峰热源。传统调峰热源使用燃气锅炉,会产生碳排放,削减项目整体减排效果。如果配套分布式光伏,利用光伏发电供给地热循环泵、换热站用电,减少电网购电,进一步降低项目间接CO₂排放,放大项目碳减排效益。
多能互补是我国能源转型重点鼓励方向,多地能源政策支持地热+光伏、地热+储能等复合能源项目落地。但是在CCER开发层面,多热源组合项目相比单一地热项目更加复杂:多个可再生能源单元在同一项目边界,容易出现减排量重复计算、边界划分不清、不同热源减排贡献难以拆分,甚至出现双重计数风险,是咨询机构和投资方普遍遇到的难题。
现有CCER地热方法学针对单一地热供暖项目设计,对于多能互补复合系统的适用边界、核算分摊规则没有详细说明。很多项目开发时直接叠加光伏、地热减排量,造成不合规核算,存在备案、核证风险。因此,本文研究多能互补场景下井下换热地热CCER项目开发路径,解决边界界定、减排分摊、双重计数规避等核心问题。
本文研究系统架构:中深层井下换热地热(基础基荷热源)+屋顶分布式光伏(自备电源)
• 地热井下换热系统:全年稳定提取地下热能,承担建筑供暖基础负荷;
• 分布式光伏:布置在换热站屋顶、配套建筑屋顶,发电优先自用,供给地热循环泵、换热站辅机用电,多余电量上网;供暖季减少从公共电网购买电力,降低项目间接碳排放。
本系统不新增化石燃料燃烧热源,全部热源为可再生能源,减排潜力优于地热+燃气调峰模式。
CCER项目边界必须清晰,不能跨项目重复核算。多能互补项目第一个难点:光伏单元是否纳入地热CCER项目边界。存在两种方案:
方案1:光伏单独开发CCER,地热单独开发CCER,两个独立项目分开备案;优点是核算简单,规避内部分摊争议;缺点是两个项目需要两套PDD、两套MRV监测系统,开发成本更高。
方案2:地热+光伏合并作为一个CCER项目,统一一套项目边界,一套监测体系,合并核算减排;优点开发成本低;难点是需要清晰划分自用发电量、上网电量,仅自用光伏电量可以抵扣项目外购电减排,上网电量不能在本供暖项目重复核算减排,避免双重计数。
在地热CCER公式中,项目排放来自外购电力。当配套光伏自发自用,项目外购电网电量下降,PEy(项目排放)减少,净减排ERy提升。
重要合规原则:本项目边界内光伏自发自用节约的电网排放,计入本地热项目减排;光伏上网输送到电网的电量,减排效益不能在本项目核算,该部分减排如果开发CCER,需要在光伏CCER项目核算,不可重复计算。
不可以把光伏全部发电量全部算进地热项目减排,这是最常见的不合规错误。
多能互补项目总投资更高,设备单元多,在额外性论证时,需要综合论证整套系统在没有CCER收益的前提下,财务不可行。多设备投资增加论证复杂度。
1.资源评估:分别评估地热井下换热取热能力、屋顶光伏可装机容量,匹配建筑供暖负荷曲线,做全年热、电耦合模拟,确定光伏自用比例。
2.CCER方案选型决策:选择【分开备案】还是【合并备案】。如果光伏装机规模小,绝大部分电力自用,推荐合并在同一个地热项目边界;光伏规模大,大量电量上网,建议地热、光伏拆分成两个独立CCER项目,规避双重计数风险。
3.额外性预评估,财务测算,预估碳减排量与碳收益。
1.明确项目边界,绘制系统流程图,清晰标注地热换热系统、光伏系统、用电负荷,划定哪些设施纳入项目边界。
2.确定监测指标清单:供暖供热量、系统总耗电量、光伏总发电量、光伏自用电量、光伏上网电量。
3.基准情景沿用地热供暖基准线规则(替代原有燃煤供暖);在PDD中专门说明光伏自发自用如何减少外购电,说明减排计算逻辑,论证不存在双重计数。
多能互补项目监测仪表更多,需要监测:
①地热侧:总供热量;②用电侧:换热站全部辅机总用电量;③光伏侧:光伏总发电量、自发自用、上网电量。
所有计量仪表统一检定,数据自动采集、存储,分表计量,实现电量溯源,用来区分自用/上网电量,作为核证核心证据。
1.提交备案材料,生态环境主管部门项目备案;
2.供暖运营期,逐月采集热、电、光伏数据,每年编写监测报告;
3.委托第三方核证机构现场核查,核验计量数据,核算年度净减排量;
4.核查通过后申请减排量签发,CCER进入账户,开展碳交易。
基础条件同论文3,新增1.2MW分布式光伏,供暖季光伏自发自用2200MWh,这部分电量不再从电网采购。
原项目外购电:6000MWh;配套光伏自用之后,外购电网电量=6000-2200=3800MWh
项目排放PEy=3800 ×0.58=2204 tCO₂
基准排放不变:BEy=15680 tCO₂
净减排ERy=15680-2204=13476 tCO₂
对比无光伏单一地热项目12200tCO₂,每年新增减排1276tCO₂,碳价100元/吨,每年新增碳收益约12.76万元。
备注:上网部分光伏电量不计入本项目减排,不能重复统计。
1.双重计数风险:严格区分光伏自用/上网电量,上网电量不在地热CCER核算;在PDD和监测报告明确说明,规避核查驳回。
2.计量分摊风险:光伏、地热用电必须分表计量,不能估算自用比例,必须实测数据。
3.系统匹配风险:光伏出力白天高、夜间低,和供暖负荷时间不匹配,自用率低于预期,减排增益达不到测算值,前期做逐时负荷模拟。
4.运维复杂风险:两套能源系统运维,设备更多,运维工作量上升,需要优化运维管理制度。
中深层井下换热地热搭配分布式光伏的多能互补供暖系统,可以通过光伏自发自用减少外购电网电力,降低项目间接碳排放,提升项目CCER净减排量,增加碳资产收益。但多热源复合项目CCER开发相比单一地热项目更加复杂,最大合规风险是减排量双重计数、边界不清。
开发路径上,项目前期就要决策项目边界拆分或者合并;优先采用分表计量方案,精准采集光伏自用、上网电量。在PDD编制环节清晰阐述核算逻辑。
多能互补地热CCER项目是清洁供暖未来重要方向,后续研究可以进一步加入储热系统,优化热源匹配,进一步挖掘系统碳减排潜力。在项目投资决策时,要兼顾工程运维复杂度提升、监测成本增加等因素,综合评估项目整体经济性。
参考文献
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[5]赵阳.分布式光伏自发自用项目碳减排核算研究[J].电力工程技术,2023.
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
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
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
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
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
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
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
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
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