周守渠，张建斌，周博俊，白晓东，侯海洋

1.中国石油天然气股份有限公司规划总院；2.中国石油天然气集团有限公司发展计划部；3.中国石油工程建设有限公司；4.中国石油天然气股份有限公司天然气销售江苏分公司

0 引言

中国有较为广泛的地热资源分布，在地热发电、采暖、温室、养殖、康复医疗、提取化工原料、旅游及瓶装矿泉水等方面已获得广泛利用。国家发展和改革委员会（简称国家发展改革委）、国家能源局发布的发改能源〔2022〕210号《“十四五”现代能源体系规划》提出：积极发展地热能等新能源，在京津冀及周边地区推动地热能资源绿色开发利用，持续提升地热能等开发利用的技术水平和经济性［1］。国家发展改革委、国家能源局于2022年2月印发的《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》提出：支持利用太阳能、地热能和生物质能等建设可再生能源建筑供能系统［2］。2022年3月，国家能源局印发的国能发规划〔2022〕31号《2022年能源工作指导意见》提出：稳步推进能源结构转型，非化石能源占能源消费总量比重提高到 17.3%左右；充分发挥可再生能源供暖作用，持续推进北方地区清洁取暖，做好清洁取暖专项监管［3］。

油田所在区域拥有丰富的地热资源，如，华北地区、松嫩地区、渭河盆地等［4］。自20世纪80年代开始，各油田就已利用油气开发过程中的含油污水余热资源或将废弃井改造为地热井，为油田生产或民用采暖提供热源［5］。因此，石油企业在地热资源勘探开发方面具有天然资源和技术优势。在“双碳”目标下，石油企业大力实施节能减排、清洁替代，近几年逐步实施了一些地热供暖专项。本文所述低温供暖项目是指采用钻井工程获取地热水资源，通过地面换热和供暖工程供给用户的水热型供暖工程项目。为提高低温供暖项目经济效益，加快低温供暖推广应用，有必要对地热低温供暖项目投资经济效益影响因素与提升措施进行分析与研究。

1 投资规模和经济效益影响因素

将地热资源直接用于供暖是地热利用的主要方式之一。由于这种利用方式简单、经济性较好因而受到重视，特别是位于高寒地区的发达国家，如，冰岛于 20世纪初就已经建成了完善的地热供暖系统。这几年，中国利用地热供暖和供热水发展迅速，在京津冀地区已经成为地热利用中较普遍的方式［6］。

1.1 投资规模影响因素

低温供暖项目投资一般由钻井工程及地面工程构成，钻井工程投资包括钻完井和采灌水工程投资，地面工程投资包括采灌水管道、热源站、供暖管网、换热站、用户管网投资等。钻井工程和地面工程投资直接影响低温供暖项目投资规模。同时，采灌井数量和地面工程量与采出水温度及供暖面积有关。因此，地热低温供暖项目投资规模影响因素主要为钻井工程、地面工程、采出水温度及供暖面积这 4个方面。

1.2 经济效益影响因素

供暖工程政策性强、涉及民生、价格由政府制定，基本上一个大的区域内是统一的。因此，在较大的区域内供暖价格对项目经济效益的影响是固定的，可以认为供暖价格对项目经济效益无影响。供暖费为供暖面积与供暖单价的乘积，由于供暖单价是固定的，那么供暖面积将是直接影响项目经济效益的主要因素。下面通过对5个案例的分析可以发现，除供暖面积外，采出水温度、投资指标、单井控制面积均与经济效益有较强的关联性。因此，对经济效益影响因素的分析主要围绕供暖面积、采出水温度、投资指标、单井控制面积这4个因素进行。

2 案例情况

中国地热资源按属性可分为高温对流型地热资源、中低温对流型地热资源、中低温传导型地热资源等3种类型，其中，中低温传导型地热资源主要分布于华北、松辽、四川、鄂尔多斯等中新代沉积盆地［7］。为了进行地热低温供暖项目投资规模和经济效益影响因素分析，选取了 5个典型案例，这 5个案例属于中低温传导型地热资源，主要分布在京津冀区域。各案例有关数据详见表1。

表1 地热低温供暖典型项目技术经济指标对比

3 投资规模影响因素分析

3.1 采出水温度

地热能是自然资源的一种，和石油天然气一样具有自然资源的属性和特点。地热水的温度和丰沛度，即出水温度和水量这两个因素，是地热低温供暖项目开发的决定性条件。其中，出水温度对投资具有较大影响，出水温度高不但可以提高热源站换热器效率、降低投资，而且可扩大供暖范围；当出水温度较低时，为获得足够热量需建设热泵机组，从而导致投资增加。

在5个案例中，案例2、案例5出水温度较低，单位供暖面积投资高；特别是案例5出水温度只有53 ℃，为获取更多热源，热泵机组负荷已经大于换热器负荷，使投资规模有较大幅度增长，回灌尾水温度最低。图1是出水温度与地面工程投资指标关系曲线，由图1可以明显看出出水温度直接影响地面投资。

图1 地热资源出水温度与地面工程投资指标关系

3.2 钻井工程

从 5个实际案例来看：5个案例的单位面积钻井工程投资为 39.31～146.71元/m2，差别较大，平均71.52元/m2，最低与最高相差107.40元/m2；钻井工程投资占比为 32.81%～61.72%，平均 48.20%，接近总投资的一半，是影响投资规模的重要因素；案例5虽然井深与案例4相比较浅、与案例3井深大体相当，但由于其特殊性导致钻井投资较高，不作为钻井工程因素研究对象。

图 2为井深与钻井投资指标关系曲线，由图 2可以看出，总体上投资随井深增加而增加。因此钻井工程是影响投资规模的重要因素，井深影响投资指标水平；特别是，井深直接影响钻井工程投资指标水平。

图2 井深与钻井投资指标关系曲线

3.3 地面工程

地面工程投资包括井场、采灌水管道、热源站、供暖管网、换热站、用户管网投资等，由于采灌井场一般与热源站一起建设，采灌水管道工程量小，投资占比较低，对总体投资影响不大；供暖管网会因项目不同，热源站与换热站距离有所差别，存在不确定性；用户管网与供暖面积相匹配，且一般由房屋开发商或市政热力公司承担建设，对投资规模视同无影响。因此，地面工程对投资的影响将围绕热源站和换热站这两个因素进行分析。

经过分析可知：案例 1、案例 3项目由于所需热源站由开发商建设（无热源站建筑费，建筑投资由房屋开发商负责），投资指标基本相当，分别为55.66元/m2和 57.02元/m2，差别较小；案例 2、案例4项目由于需要建设换热站因而投资有所增加，增加幅度约为35%；案例5较为特殊，除了有换热站，还有市政热源作为补充和备用，因此投资指标最高，若扣除市政热源增加的投资，与案例2和案例4大体持平。由此可见，5个实际案例热源站投资基本持平。因此，影响地面工程投资的主要因素是换热站和供暖管网工程量。

3.4 供暖面积

由表 1可以看出，5个案例的单位面积投资为103.77～238.32元，差别较大，最低与最高相差134.55元。其中，案例1由于其工程量最少、出水温度较高，因此单位投资指标最低；案例2、案例3、案例4供暖面积大、单位投资指标较低，充分体现了规模效益；若扣除出水温度影响因素，5个案例中案例2相对供暖面积最大、单位投资指标最低。因此，从总体规律上讲，增加供暖面积一方面可以提高主要装置和设施的功效和利用率，另一方面也可提高公用工程效率、减少公用工程分摊的投资，对降低投资水平和单位投资指标具有显著作用。

4 经济效益影响因素分析

4.1 供暖面积

供暖面积是项目经济效益的重要影响因素，特别是在供暖价格已经确定的前提下，供暖面积的增加成为增加收入的唯一途径。在这一点上，5个案例的敏感性分析高度一致，供暖面积是影响项目收益的最敏感因素。图3～图5是3个最具代表性案例的经济效益敏感性因素分析图，可以看出，采暖面积最敏感，其次是建设投资和经营成本。

图3 案例3经济效益敏感性因素分析

图4 案例4经济效益敏感性因素分析

图5 案例5经济效益敏感性因素分析

4.2 投资规模

投资是项目的直接成本。从项目经济效益影响因素敏感性分析来看，投资是除供暖面积外最为敏感的因素，排在第二位。5个案例的项目投资、折旧、总成本指标见表2，其中，投资指标为含税。

表2 5个案例的投资、折旧、总成本指标对比

表2数据反映出：投资指标与折旧费成正比例线性关系；折旧费约占总成本的 48%～66%，平均54.7%，占比较高。因此，折旧费是项目成本最重要的组成部分，投资规模（投资指标）是影响项目经济效益的主要因素之一。

4.3 采出水温度

从5个案例可以看出，耗电量指标与出水温度具有很强的关联性，即，随着采出水温度的降低，电力的消耗在增加。出水温度较高的案例1、案例3、案例4，电力消耗为2.59～3.45 kW·h/m2，相对较低；而出水温度较低的案例 2，电力消耗为 6.36 kW·h/m2，案例5最高，达到10.22 kW·h/m2，电力消耗大幅提高了3～6 kW·h/m2，供暖运行成本提高了 1.7～3.5 元/m2，占供暖价格（30 元/m2）的 5.67%～11.67%，影响显著。

图6为出水温度与收益率关系曲线，可以看出，案例5、案例2和案例3出水温度与收益率具有明显的关联性；案例4和案例1出水温度高于案例5、案例2和案例3，收益率高于案例5和案例2、低于案例3，这是由于案例4和案例1用户市场开发存在滞后性，前几年供暖面积低，对收益率影响较大。若扣除案例4和案例1的这些因素影响，收益率与出水温度关联性会更加显著。

图6 出水温度与收益率关系曲线

4.4 单井控制供暖面积

单井控制供暖面积是指1口地热井（含采水井、回灌井）的平均供暖面积。图7给出了单井控制的供暖面积与收益率关系曲线，从图中可以看出收益率与单井控制供暖面积具有很强的关联性，即，随着单井控制供暖面积的增加，收益率也逐渐提高。

图7 单井控制供暖面积与收益率关系曲线

5 投资规模和经济效益的提升措施

从5个地热低温供暖实际案例来看，财务内部收益率（税后）为5.85%～10.14%，平均8.334%，其中一个项目未达到8%的基准收益率。对于新能源项目，在充分承担社会责任的同时，提高经济效益才能更好地服务社会。因此，降低投资水平、提高项目经济效益是地热资源开发利用的关键。

从前文对影响项目投资和经济效益因素的分析可知，影响投资水平的主要因素是钻井工程、地面工程、采出水温度、供暖面积，影响经济效益的主要因素是供暖面积、投资水平、采出水温度、单井控制供暖面积。在这些主要因素中，钻井工程投资、采出水温度由地质情况和地热资源决定，地面工程投资除自身工程内容因素外，从案例1和案例3看与经营模式有关，供暖面积与经营模式有直接关系。因此，下面将从地热资源、经营合作模式、增加供暖规模提高单井控制供暖面积这3个方面探讨控制投资规模和提升经济效益的措施。

5.1 加大勘探力度，优选热源

地热资源是开发低温供暖项目的基础，地热资源优劣是项目经济效益的决定因素，是项目的先决条件。中国松辽盆地、华北平原、淮河盆地、苏北盆地、江汉盆地和汾渭盆地等为沉积盆地传导型地热资源，属于中低温地热资源。以中国石油天然气集团公司所属地区企业所处区域来看，地热资源主要分布在华北和东北平原等地区，以华北油田、大港油田、大庆油田、辽河油田为主，且具有很大的不均匀性。地热资源优势不明显，多处于开发效益边际状态。因此，为保障低温供暖项目经济效益，需要加大勘探力度、优选优质资源，选择出水温度高、水量大的区块作为项目目标资源。在地质勘探方面，油田勘探企业具有较强的优势，可为地热资源勘探提供有力保障。

5.2 联合开发，共建共赢

从目前已经开发的低温供暖项目看，与油气开发项目相比，工程较为简单，在投资规模控制方面，建议从经营合作模式着手。按国家商品房开发规定，开发商除了建设商品住宅、商铺等外，还需建设配套的供水、供电、供暖、燃气，以及教育、文体、安防等设施，其中供暖设施要包括锅炉房、供暖管网等。相对来说，地热资源具有成本优势和环保优势，若地热低温供暖项目与商业住宅小区建设结合共建，可降低其投资规模，不论是地热低温供暖项目投资者，还是商业住宅小区开发商，都会获得一定的经济效益，提高投资项目收益率，案例 1和案例 3就是很好的佐证。具体共建模式双方可通过协商确定，从有利于项目合作方面考虑，建议在规划阶段开展合作，统一规划、统一设计、协同实施，特别是地热低温供暖项目钻井作业需要较大场地，应提前实施、统筹规划，尽量在开发商已获取的土地上建设。

5.3 增加供暖规模，提高单井控制供暖面积

在供暖价格确定的条件下，增加供暖面积是增加收入的唯一途径，可提高项目经济效益；另一方面，降低成本是提高项目经济效益的又一个途径。在前文分析中，得知在各项因素中单井控制面积与经济效益的关系最为直接。国家能源局、科学技术部在国能发科技〔2021〕58号《“十四五”能源领域科技创新规划》关于地热能开发与利用技术的描述中，提出因地制宜推广集地热能发电、供热（冷）、热泵于一体的地热综合梯级利用技术［8］，可以采取热泵等技术提高单井控制面积［9-10］，从而提高项目经济效益。

6 结论

低温供暖在地热应用领域具有较强的优势，通过已经开发实施的项目来看，可以取得较好的经济效益，具有较好的应用前景。为了进一步提高地热低温供暖项目的经济效益，应加强投资与经济效益影响因素研究，寻找降低投资水平与提高经济效益的措施、方法与途径。钻井工程、地面工程、采出水温度、供暖面积等4个因素是影响投资水平的主要因素，供暖面积、采出水温度、投资指标、单井控制面积等4个因素是影响经济效益的主要因素，在今后的此类项目投资控制与提高经济效益上，应重点从这些方面进行研究、优化。