天津市滨海新区小王庄零碳小镇地热供暖

一、项目基本情况

1. 基本情况

小王庄镇地热供暖项目，位于天津市滨海新区小王庄镇，服务区域为欣园里、向阳里小区，供热面积25.05万㎡，其中欣园里小区15.65万㎡，有85%为2000年以前的二步节能建筑；向阳里区域9.4万㎡，均为2000年以前的二步节能建筑。热用户含住宅、学校、其它公建等。欣园里、向阳里，原供暖热源均为燃气锅炉房，由小王庄镇政府建设运营。

2. 地热资源

欣园里、向阳里区域存在两类热储层：一类是以砂岩为主的孔隙型热储层（主要是新近系名化镇组和馆陶组热储），全区分布；另一类是以碳酸盐岩为主的岩溶裂隙型热储层（主要为蓟县系雾迷山组热储），沧东断裂带及以西埋深较浅，沧东断裂以东埋深大。

（1）明化镇组作为华北区域的战备水源，禁止开采。区域内雾迷山组热储埋深较大，综合考虑项目的经济性和地质上的不确定性，未考虑雾迷山组。

（2）新近系馆陶组热储层在向阳里、欣园里及周边区域广泛分布，本项目将新近系馆陶组热储作为主力开采层。热储顶板埋深在1150～1700m之间，一般厚度为250～408m。热流体富集段岩性以粉-细砂岩和含砾砂岩为主，底部砂砾岩赋水性差异较大。根据区域水文地质资料，该热储层单井涌水量43.75～100m3/h，出水温度57～70.5℃。

3. 投资建设规模

本项目利用中深层地热水作为供暖热源，利用已有探井两口，新建地热井2口，新建换热站站内设备2座，一次管网敷设约1800m。设计总供暖能力12010kW。本项目已于2022年10月建成并投入使用，稳定运行第2个供暖季。

二、技术路线及工艺流程

（1）负荷情况

项目总供暖面积25.05万㎡，其中，欣园里小区供暖面积为15.65万㎡，向阳里小区供暖面积为9.40万㎡。供暖不分高、低区，末端为暖气片，小高层为节能建筑，末端为地板辐射供暖。系统供暖热媒水温度按55℃/40℃设计。考虑居民建筑入住率约70%，同时公建及底商夜晚时段为低负荷运转，设计热负荷按统计热负荷的85%（欣园里）和90%（向阳里）考虑。

（2）技术路线

项目利用中深层地热水作为供暖热源，采用“间接换热、梯级利用、采灌均衡”的工艺流程，为天津滨海新区小王庄镇提供冬季供暖热源。

项目利用已有探井两口，新建地热井2口，新建换热站站内设备2座，其中1座换热站需扩建100㎡，一次管网敷设共计约为1800m，板式换热器7台，热泵机组4台，循环水泵12台，地热井水泵4台，除砂器2台；设计总供暖能力12010kW，保障滨海新区小王庄欣园里小区和向阳里小区共计25.05万㎡建筑冬季供暖任务。

（3）系统配置

项目建设两套地热系统，一套位于欣园里区域，一套位于向阳里区域。

1）根据供暖热负荷，欣园里区域需热量7104kW，配置馆陶地热井2口（其中1口为已有探井），其中生产井1口，回灌井1口。地热井水温60℃，水量70m3/h。热源配比采用1：1的采灌比例，达到完全回灌的效果。配套螺杆式水源热泵作为系统提升热源和调峰热源，热泵COP=5。

向阳里区域需热负荷为4667.85kW，配置凿馆陶组砂岩地热井2口（其中1口为已有探井），其中生产井1口，回灌井1口。热源配比采用1：1的采灌比例，达到完全回灌的效果。

（4）运行情况

向阳里站新建两口地热井（1采1灌），以地热+热泵系统替代原有的承压燃气锅炉；欣园里站新建两口地热井（1采1灌），以地热+热泵+低氮冷凝常压热水锅炉系统替代原有的承压燃气锅炉。目前两个项目已经全部完工并投入使用。

建成后首个供暖期，根据天津市统一要求为2022年11月1日至2023年3月25日。经地热能源改造后，欣园里、向阳里小区的主要供热能耗以少量电力维持系统运行为主，燃气为辅。

三、经营模式

1. 投资建设方式

小王庄地热供暖项目，镇政府通过招标，确定由中石化绿源地热开发有限公司作为该示范项目的实施主体。镇政府提供原锅炉房，绿源公司改造为地热供热站。

2. 经营方式

完全按照《天津市供热用热条例》、地方政府其它供热要求执行，绿源公司负责经营管理，合作期限30年。

3. 供热价格

双反约定，供热价格按天津市有关供热费价格文件规定计收，居民价格为25元/㎡，非居民价格为40元/㎡，合同有效期内，遇价格调整时，按照调价文件规定执行。

四、效益分析

1. 环保效益

项目安全环保满足要求，节能减排效果较好，建设完成后相比于燃煤集中供热项目，每个供暖季可节省标准煤4291.14t，减排二氧化碳10556.2t，减排二氧化硫147.06t，减排氮氧化物34.64t。

2. 社会效益

首先，本项目，充分利用该区域丰富的地热资源供暖，结合小王庄镇“零碳小镇”计划，实现了地热资源的综合利用，满足天津市、滨海新区的总体战略布局，实现了绿色、低碳可持续的供热。

其次，加强了可再生能源的利用，推进节能减排，建设资源节约型、环境友好型社会。

再次，该项目原先为燃气锅炉房供暖，供热成本较高；地热改造后，大大缓解了政府财政补贴压力。

五、突出亮点

1. 技术路线、系统集成

利用中深层地热水作为供暖热源，采用“间接换热、梯级利用、采灌均衡”的工艺流程。利用已有两口探井，新建2口地热井，新建换热站站内设施2套，一次管网敷设共计约为1800m，设计总供暖能力12010kW。

2. 地热井

本项目地热井构造位于黄骅坳陷板桥凹陷南部，该井原设计为桥式滤水管完井工艺，根据天津分公司对该区地质情况的分析调研，申请将欣园里回灌井工艺更改为射孔完井工艺。砂岩热储回灌一直是制约孔隙型地热可持续发展的难题，也是一个瓶颈问题。欣园里砂岩回灌井采用射孔完井工艺，取得了良好的效果，实现100%同层回灌，为公司在天津砂岩地热市场开发提供了技术途径，同时在对于京津冀乃至全国砂岩回灌领域的地热的开发提供了成功经验。

3. 环境效益

每个供暖季可节省标准煤4291.14t，减排二氧化碳10556.2t，减排二氧化硫147.06t，减排氮氧化物34.64t。

4. 社会效益

有效助力小王庄镇打造“零碳小镇”建设，是天津市助力新农村建设的示范项目。响应政府加快农村能源转型要求，结合“零碳小镇”计划，充分利用自身地热资源优势，因地制宜地推动地热能供暖对燃气供暖的替代，有序地打造乡村振兴与城镇高质量发展的新阵地。

六、问题和建议

在北方广大农村地区可以加大推广此模式，以“地热+”模式替代原有燃气供热模式，实现供热清洁能源结构调整。节省政府燃气补贴费用，按照一定比例收取热源配套补贴费用，降低项目一次性建设成本，通过政企合作，实现多方共赢。