地热能替代化石能源供热长期CO2减排与碳资产开发价值潜力_16页_980kb

地热能替代化石能源供热长期 $\mathbf{CO}_2$ 减排与碳资产开发价值潜力总结

核心内容

本报告围绕“双碳”目标背景下地热能替代化石能源供热的 $\mathrm{CO}_{2}$ 减排潜力及碳资产开发价值展开研究。重点分析了地热能项目的减排能力、碳资产收益及其在能源转型中的经济与环境价值。

主要观点

• 地热能作为一种稳定、清洁的可再生能源，在中国能源转型中具有战略意义，但其开发受限于资源分布不均与高投资成本。
• 中国电力与热力生产部门是碳排放的主要来源，2022年其 $\mathrm{CO}_{2}$ 排放占比超过 $52%$，实现碳中和目标需要非化石能源占比达到 $90%$ 以上。
• 现有 $\mathrm{CO}_{2}$ 减排核算方法未能充分考虑地热能梯级利用和区域电力与热力系统长期转型趋势，导致减排潜力评估不准确。
• 构建融合地热能梯级利用与区域系统动态排放因子的核算模型，有助于更科学地评估地热能的长期减排贡献与碳资产价值。
• 碳价水平对地热能项目的减排总量和碳资产收益有显著影响，碳价越高，项目减排总量越小，但碳资产收益越高。

关键信息

1. 地热能项目概况

• 案例项目位于河北省，供热面积达 $230 \times 10^{4} \mathrm{~m}^2$，年供热需求 $0.17 \mathrm{TWh}$，热负荷峰值 $74.18 \mathrm{GW}$。
• 项目运行周期为2021-2040年，实际运行天数为124天，热泵预计运行时间为738小时。
• 项目电负荷总量为 $10.33 \mathrm{GWh}$，其中地热水采水与处理、回灌注水与处理、辅助设备运行与热泵耗电分别占比为 $46.78%$、$18.55%$、$24.84%$ 和 $9.83%$。

2. 碳价情景设置

• 构建了高、中、低碳价三种情景，分别对应碳价的不同发展路径。
• 碳价越高，区域电力与供热系统的低碳转型速度越快，地热能项目的减排总量相对越小。

3. 碳减排潜力与碳资产收益

• 案例项目在2021-2040年项目生命周期内，累计碳减排量可达 $127 \sim 145 \mathrm{万吨}$。
• 项目年度碳市场收益在2040年左右达峰，峰值收益分别为 $427.35$、$727.69$、$937.38$ 万元。
• 累计变现收益在低碳价、中碳价、高碳价情景下分别为 $6076.99$、$11004.07$、$12780.89$ 万元，可提高项目投资收益率 $24.60% - 44.55%$。
• 碳资产收益贡献度可达投资总额的 $15.50% - 25.55%$，对项目整体经济性有显著提升作用。

4. 区域电力与供热系统排放因子变化

• 河北省2021-2060年发电与供热 $\mathrm{CO}_{2}$ 排放因子将逐步下降，其中供热系统电气化水平在2060年将达到 $90%$ 以上，排放因子降幅可达 $60%$ 以上。
• 电力排放因子下降相对缓慢，而供热排放因子因系统电气化加速下降幅度显著。
• 若采用静态或线性排放因子，地热能项目的 $\mathrm{CO}_{2}$ 减排潜力将被高估 $8.31% - 47.98%$。

5. 碳资产开发的必要性

• 碳市场的发展为地热能项目提供了额外收益来源，有助于突破其经济性瓶颈。
• 构建反映系统实际转型路径的动态排放因子，是科学量化地热能碳资产价值的基础。

研究方法与模型

• 构建了地热能替代化石能源供热 $\mathrm{CO}{2}$ 减排核算模型与区域电力与供热系统长期 $\mathrm{CO}{2}$ 排放因子核算模型。
• 模型考虑了地热能的梯级利用与电力、热力系统动态变化，能够准确测算地热能项目的电、热负荷与减排潜力。
• 通过公式(1)-(6)对地热能供热系统与区域系统进行建模与模拟，确保分析结果的科学性与准确性。

研究意义

• 本研究为地热能项目的碳资产开发提供了理论支持与实践指导。
• 有助于推动地热能规模化发展，提高其在能源转型中的经济竞争力。
• 为碳市场政策制定与地热能项目投资决策提供了重要参考。

关于作者

• 系列报告总协调人：王建良
• 本报告主笔人：赵晓丽（中国石油大学（北京）经济管理学院副院长，二级教授）；张治（中国石油大学（北京）经济管理学院能源经济管理博士研究生）

报告来源

• 中国石油大学（北京）碳中和与能源创新发展研究院
• 报告编号：2025103
• 发布时间：2025年12月13日
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