核心摘要
在“双碳”目标下，地热能作为清洁、稳定的能源，对能源转型具有重要意义，但中国地热能开发面临资源分布不均、投资成本高等挑战。本研究构建了融合地热能梯级利用出力模拟与区域电热系统动态排放因子的CO2减排核算方法，通过案例分析量化了地热能供热项目的长期CO2减排潜力及其碳资产价值。
研究背景
中国电力与热力供应行业CO2排放占各行业总排放的比例超52%，为实现碳中和目标，2060年电力系统中非化石能源出力需达90%以上。地热能资源丰富，但直接利用率仅为1.1%，主要制约因素为资源分布不均、开发投资成本高。碳市场的快速发展为地热能项目提供了通过碳资产提升经济性的机会，但现有减排核算方法存在不足。
研究思路与方法
本研究构建了一套科学评估地热能替代化石能源供热长期CO2减排核算模型，该模型由地热能替代化石能源供热CO2减排核算模型、区域电力与供热系统长期CO2排放因子核算模型构成。模型主要考虑燃煤发电、燃气发电、生物质发电、风力发电、光伏发电、抽水蓄能、电化学储能等发电技术，以及热电联产、燃煤锅炉、电热泵和地热能等供热技术。研究设置了高碳价、中碳价与低碳价三种碳价情景，并选取河北省一个典型中深层水热型地热能集中供热项目进行案例分析。
研究结果
区域与地热能项目电、热负荷测算
河北省与该项目的年度供热需求分别为132.51TWh和0.17TWh，热负荷峰值分别为89.19MW和74.18GW。地热能项目总用电需求为10.33GWh，其中地热水采水与处理、地热水回灌、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%。
区域发电、供热长期CO2减排因子分析
河北省区域供热系统电气化与电力生产清洁化持续推进，2060年燃煤发电的出力占比分别为63.48%、58.69%和57.93%，可再生能源发电占比相应达到36.52%、41.31%和42.07%。电力排放因子下降较为平缓，2060年降至0.4651tCO2/MWh、0.4119tCO2/MWh和0.4047tCO2/MWh；供热系统电气化水平达到90%以上，2060年供热排放因子将降低至0.1394tCO2/MWh、0.1214tCO2/MWh与0.1190t CO2/MWh。采用动态排放因子核算，地热能替代化石能源供热项目的CO2减排潜力将被高估30.49%-47.98%。
长期碳减排总量与碳资产价值分析
地热能项目未来累计CO2减排量可以达到84.41万吨以上，碳价越高，减排效果越差。在低碳价、中碳价与高碳价情景下，地热能项目未来累计减排量可达到84.41、88.91和95.73万吨。碳市场收益将在2040年左右达峰，峰值收益达到427.35万元、727.69万元和937.38万元。2025-2040年累计变现收益分别达到4324.41、6130.04与7128.84万元，碳市场收益贡献度达投资总额15.50%。
结论
地热能项目在长期CO2减排和碳资产开发方面具有巨大潜力，但需通过动态排放因子核算准确评估其减排贡献。碳市场收益可显著提升项目经济性，为地热能大规模发展与商业化提供核心支撑。
