清潔能源供暖方案的經(jīng)濟環(huán)境效益分析

齊亞茹 任美桃

（榆林學院 陜西 榆林 719000）

所謂清潔能源供暖，指的是利用天然氣、電能以及地熱能等符合清潔化要求的能源，在高效用能系統(tǒng)的運行支持下，達到低排放與低能耗目標的一種供暖方式。通過用清潔能源將傳統(tǒng)燃煤代替，清潔供暖方式可以從能源供應側實現(xiàn)對一次能源燃燒所帶來的環(huán)境污染以及高能耗問題的有效規(guī)避，由此對能源的環(huán)保及高效利用產(chǎn)生促進作用，助推能源的可持續(xù)發(fā)展。目前，我國多數(shù)地區(qū)的清潔能源供暖項目尚處于發(fā)展的前期階段，采用科學而有效的方法評價清潔能源供暖設施設計、建設及其管理效益十分重要，對于跟蹤措施及相關應對方案的制定與實施有著重要意義。但從當前情況來看，學者針對清潔能源供暖效益評價展開的研究并不多。為了提高清潔能源的開發(fā)及利用水平，做到清潔能源供暖方式的合理選擇，本文借助于相應的數(shù)學分析模型，以商業(yè)樓作為本次工作的研究對象，對天然氣、電能以及地熱能3種不同類型的清潔能源供暖在其中所表現(xiàn)出來的經(jīng)濟環(huán)境效益作相應的比較分析，以期為相關部門決策的制定以及措施的采取提供技術層面的支持。

一、主要的清潔能源供暖方案

（一）空氣源熱泵煤改電

此種類型的清潔能源供暖方案在熱泵原理的指導及支撐之下，從空氣中執(zhí)行對熱量的提取工作，或是將其排放出去，優(yōu)勢十分明顯，包括有比較高的安全系數(shù)、可以應用的范圍比較廣泛、作為一種清潔能源不會對周圍環(huán)境造成嚴重的污染、施工比較便捷且簡單、目前所擁有的技術已經(jīng)相對成熟、不會占據(jù)很大的面積、投資比較小等。不過，該方案缺點也相對明顯，主要有以下表現(xiàn)：（1）空氣源熱泵的能效會隨著室外氣溫的變化而發(fā)生相應的改變，制熱能效并不理想；（2）當長時間在一個溫度比較高、壓力比較大的環(huán)境下運行之時，壓縮機會比較容易出現(xiàn)老化以及碳化的問題，不僅如此，換熱器發(fā)生結垢現(xiàn)象的可能性也比較大，這些均會在較大程度上影響整機的運行質量，造成其生命周期的縮短；（3）當系統(tǒng)處于運行狀態(tài)時，會有相對較大的噪音產(chǎn)生，若是所處的區(qū)域是對噪音比較敏感的場所，其適用性比較差。

（二）天然氣煤改氣

眾所周知，作為一種傳統(tǒng)的化石能源，天然氣有著突出的清潔、無污染屬性，在我國大部分城市以及縣城區(qū)域，目前都已經(jīng)實現(xiàn)了天然氣的全覆蓋，不過對于不少鄉(xiāng)鎮(zhèn)而言，管道氣化依舊未完全實現(xiàn)。借助于天然氣執(zhí)行對熱能的供應有兩個比較好的表現(xiàn)，即初始的投資并不高以及可滿足清潔環(huán)保要求，但總得來說，其不足同樣不容忽視：（1）作為一種不可再生性資源，天然氣從資源總量層面上來看具有有限性；（2）所使用的初期調峰設備較為滯后，與國家規(guī)定及要求的應急儲氣能力相比較，兩者之間存在比較大的差距；（3）氣源供應保障比較單一，冬季供暖無法確保較高的保障率；（4）管網(wǎng)設施需要完善；（5）從價格層面上來看，天然氣供暖并沒有優(yōu)勢，不僅如此，其系統(tǒng)運行還需要支付一個比較高的支出。

（三）淺層地熱能

對于此技術，低溫熱源主要以巖土體、地下水或地表水為主，該技術主要是在地熱能交換、熱泵機組、室內等系統(tǒng)的運行支撐下發(fā)揮出相應的供熱及制冷功能。以不同的地熱能交換系統(tǒng)形式為依據(jù)，可將淺層地熱能開發(fā)利用技術劃分為3個子類，分別為地埋管地源熱泵系統(tǒng)、地下水地源熱泵系統(tǒng)以及地表水地源熱泵系統(tǒng)。

二、三種清潔供暖方案的經(jīng)濟環(huán)境效益比較分析

（一）項目背景

本文將商業(yè)樓作為研究對象，對前文所述3種清潔能源供暖方案的經(jīng)濟與環(huán)境效益進行計算。以X市某商業(yè)樓為例，該商業(yè)樓總面積為8.88×104m2，屬性為普通的商鋪功能，每天運行時長為11h，熱負荷以及冷負荷分別為5.74×103kW與7.65×103kW，對應的熱量與冷量消耗分別達2.69×106kW·h與 7.54×106kW·h。

（二）各清潔供暖方案的經(jīng)濟效益比較

1.財務凈現(xiàn)值

所謂財務凈現(xiàn)值，指的是按照事先設定好的折現(xiàn)率將項目計算周期內凈現(xiàn)金流量的現(xiàn)值之和求解出來。通過對財務凈現(xiàn)值求解公式的采用，本文發(fā)現(xiàn)在計算周期內，煤改電、煤改氣與淺層地熱能3種清潔能源供暖方案的凈現(xiàn)值都為正值，意味著各方案的實際報酬率都比最低報酬率（6%）的要求要高，基于全部投資的視角，這3種方案均能達到盈利的目標，亦即在財務層面都是可以接受的，表現(xiàn)出相應的經(jīng)濟可行性。進一步地，通過比較可以發(fā)現(xiàn)，3種清潔能源供暖方案在凈現(xiàn)值絕對量上表現(xiàn)出比較大的差異，其中，淺層地熱能的財務凈現(xiàn)值最高，表明其獲得的利潤是最高的，稅后財務凈現(xiàn)值達1.56×103萬元；排在第二位的是煤改電方案，對應稅后財務凈現(xiàn)值為9.72×102萬元；煤改氣方案所獲利潤最低，僅有3.86×102萬元。

2.內部收益率

所謂內部收益率，指的是在具體的計算周期之內，能夠讓項目凈現(xiàn)金流量現(xiàn)值累計為零時的折現(xiàn)率?；趦炔渴找媛视嬎愎降闹С郑疚陌l(fā)現(xiàn)在計算周期之內，3種清潔能源供暖方案的稅收內部收益率均比15%要大，且與現(xiàn)階段不少行業(yè)的基準收益率相比都要高，意味著3種方案的獲利水平是可以將基準收益率獲利水平超過的，表現(xiàn)出比較理想的投資價值。進一步地，通過比較可以發(fā)現(xiàn)，煤改電方案表現(xiàn)出比較理想的預期運行效果，有較高的投資盈利率，該方案實施下的稅后內部收益率大于25%，相較而言，大約是淺層地熱能方案的1.4倍，同時，還是煤改氣方案的1.5倍。有一點需要強調，雖然以內部收益率為支持，可以執(zhí)行對投資方案的評價任務，不過該指標并不可以應用于判斷互斥方案的優(yōu)劣性上。對于3種清潔能源方案而言，它們的投資額存在差異，應當將它們視作互斥方案，這就要求以增量投資為依據(jù)，做好對經(jīng)濟合理性的判斷工作，換句話而言，即分析相較于投資并不大的方案，投資較大的方案多投入的資金到底能不能創(chuàng)造理想的增量效益，這又需要對差額投資內部收益率進行比較。而通過對差額投資內部收益率求解公式的采用，本文發(fā)現(xiàn)在計算周期之內，淺層地熱能方案要優(yōu)于煤改電方案，而煤改電方案又優(yōu)于煤改氣方案，因而優(yōu)選方案應是淺層地熱能方案。

3.投資回收期

所謂投資回收期，指的是在所投資的項目投入生產(chǎn)及運營之后，累計已經(jīng)獲得的經(jīng)濟效益同最初投資費用達到相等條件時所用的時間，出于對資金時間價值這一因素的考慮，本文將3種方案的投資回收期求解出來。以不含建設期1年為條件，基準收益率下的煤改電、淺層地熱能以及煤改氣方案的投資回收期分別為4.4年、6.4年與6.6年，各方案都可以在預期的期限內完成對資金的回收，對于社會資本而言，吸引力比較突出。

4.投資凈利潤率

所謂投資凈利潤率，指的是息稅之后基于凈利潤的總投資收益率。經(jīng)計算，3種方案的投資凈利潤率表現(xiàn)為淺層地熱能方案優(yōu)于煤改電方案優(yōu)于煤改氣方案，且各種方案的投資收益率均比現(xiàn)階段行業(yè)基準投資收益率要高，意味著每個項目在經(jīng)濟上都是可行的。

（三）各種清潔供暖方案的環(huán)境效益比較

1.節(jié)能性能

用能源消耗量指標對各方案的節(jié)能性能進行比較分析。基于相應公式，淺層地熱能與煤改氣兩種清潔能源供暖方案表現(xiàn)出相對理想的節(jié)能效果，且前者最佳，與煤改電方案相比，該方案在具體的用電量上能夠節(jié)省1.86×106kW·h，節(jié)能率則可達到45%的水平。由于煤改氣方案只可以對冬季供暖需求予以滿足，且不會消耗很大的電量，但天然氣的用量卻很大，因而不對其與另外兩個方案做比較。

2.污染物排放量

由于淺層地熱能與煤改電清潔能源供暖方案只消耗電能，有明顯的環(huán)境效益，CO2、SO2與粉塵排放量均為零。相較而言，煤改氣方案的污染物排放量最大，CO2、SO2與粉塵的年排放量分別為50kg、50kg與121kg。

三、結論與建議

煤改電、煤改氣與淺層地熱能是我國應用相對較多的3種清潔能源供暖方案，以財務凈現(xiàn)值、內部收益率、投資回收期以及投資凈利潤率為視角，煤改電方案表現(xiàn)出較強的投資回收能力，且內部收益率比較高，可以在短期內達到投資回收目標，不過項目總獲利較之淺層地熱能要少；雖然與煤改電方案相比，淺層地熱能方案的回報率及周期均不占優(yōu)勢，但優(yōu)勢在于項目規(guī)模比較大，且有較高的利潤空間；以增量投資內部收益率為視角，淺層地熱能方案較之煤改電方案而言效益要更高。另外，與兩個方案相比，煤改氣方案在財務凈現(xiàn)值、內部收益率、投資回收期以及投資凈利潤率4方面均表現(xiàn)出一定的劣勢。以環(huán)境效益為視角，淺層地熱能與煤改電兩個方案均可以達到零污染排放的目的，在能量的消耗方面，前者與后者相比有更為突出的節(jié)能優(yōu)勢。

今后，為了推動清潔能源供暖的發(fā)展，應進行政府、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)以及供暖客戶等多方聯(lián)動傳導機制的構建，向各個參與方施加適宜的清潔供暖壓力，多方合力，一起將清潔供暖各項限制因素破除，實現(xiàn)對一個健康有序、互利共贏新局面的打造。對于政府而言，建議進行專項交易與支持政策的制定與實施，以清潔供熱行業(yè)的健康、有序發(fā)展為基礎，對相關產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生帶動作用，實現(xiàn)對經(jīng)濟壓力的緩解，有效改善民生。對于電網(wǎng)企業(yè)，對風電供暖項目配套目標客戶的選取進行引導，在相關調度手段的實施過程中使新能源企業(yè)更好地對供暖符合需求予以滿足，將清潔能源的消納能力以及利用率有效地提高。對于發(fā)電企業(yè)，適當對風電供暖模式加以參考，按照合理的比例進行電采暖供暖設備等的投資建設。對于清潔能源供暖用戶，主動將社會責任承擔起來，實施采暖改造。