清洁能源供暖方案的经济环境效益分析

齐亚茹 任美桃

（榆林学院 陕西 榆林 719000）

所谓清洁能源供暖，指的是利用天然气、电能以及地热能等符合清洁化要求的能源，在高效用能系统的运行支持下，达到低排放与低能耗目标的一种供暖方式。通过用清洁能源将传统燃煤代替，清洁供暖方式可以从能源供应侧实现对一次能源燃烧所带来的环境污染以及高能耗问题的有效规避，由此对能源的环保及高效利用产生促进作用，助推能源的可持续发展。目前，我国多数地区的清洁能源供暖项目尚处于发展的前期阶段，采用科学而有效的方法评价清洁能源供暖设施设计、建设及其管理效益十分重要，对于跟踪措施及相关应对方案的制定与实施有着重要意义。但从当前情况来看，学者针对清洁能源供暖效益评价展开的研究并不多。为了提高清洁能源的开发及利用水平，做到清洁能源供暖方式的合理选择，本文借助于相应的数学分析模型，以商业楼作为本次工作的研究对象，对天然气、电能以及地热能3种不同类型的清洁能源供暖在其中所表现出来的经济环境效益作相应的比较分析，以期为相关部门决策的制定以及措施的采取提供技术层面的支持。

一、主要的清洁能源供暖方案

（一）空气源热泵煤改电

此种类型的清洁能源供暖方案在热泵原理的指导及支撑之下，从空气中执行对热量的提取工作，或是将其排放出去，优势十分明显，包括有比较高的安全系数、可以应用的范围比较广泛、作为一种清洁能源不会对周围环境造成严重的污染、施工比较便捷且简单、目前所拥有的技术已经相对成熟、不会占据很大的面积、投资比较小等。不过，该方案缺点也相对明显，主要有以下表现：（1）空气源热泵的能效会随着室外气温的变化而发生相应的改变，制热能效并不理想；（2）当长时间在一个温度比较高、压力比较大的环境下运行之时，压缩机会比较容易出现老化以及碳化的问题，不仅如此，换热器发生结垢现象的可能性也比较大，这些均会在较大程度上影响整机的运行质量，造成其生命周期的缩短；（3）当系统处于运行状态时，会有相对较大的噪音产生，若是所处的区域是对噪音比较敏感的场所，其适用性比较差。

（二）天然气煤改气

众所周知，作为一种传统的化石能源，天然气有着突出的清洁、无污染属性，在我国大部分城市以及县城区域，目前都已经实现了天然气的全覆盖，不过对于不少乡镇而言，管道气化依旧未完全实现。借助于天然气执行对热能的供应有两个比较好的表现，即初始的投资并不高以及可满足清洁环保要求，但总得来说，其不足同样不容忽视：（1）作为一种不可再生性资源，天然气从资源总量层面上来看具有有限性；（2）所使用的初期调峰设备较为滞后，与国家规定及要求的应急储气能力相比较，两者之间存在比较大的差距；（3）气源供应保障比较单一，冬季供暖无法确保较高的保障率；（4）管网设施需要完善；（5）从价格层面上来看，天然气供暖并没有优势，不仅如此，其系统运行还需要支付一个比较高的支出。

（三）浅层地热能

对于此技术，低温热源主要以岩土体、地下水或地表水为主，该技术主要是在地热能交换、热泵机组、室内等系统的运行支撑下发挥出相应的供热及制冷功能。以不同的地热能交换系统形式为依据，可将浅层地热能开发利用技术划分为3个子类，分别为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统以及地表水地源热泵系统。

二、三种清洁供暖方案的经济环境效益比较分析

（一）项目背景

本文将商业楼作为研究对象，对前文所述3种清洁能源供暖方案的经济与环境效益进行计算。以X市某商业楼为例，该商业楼总面积为8.88×104m2，属性为普通的商铺功能，每天运行时长为11h，热负荷以及冷负荷分别为5.74×103kW与7.65×103kW，对应的热量与冷量消耗分别达2.69×106kW·h与 7.54×106kW·h。

（二）各清洁供暖方案的经济效益比较

1.财务净现值

所谓财务净现值，指的是按照事先设定好的折现率将项目计算周期内净现金流量的现值之和求解出来。通过对财务净现值求解公式的采用，本文发现在计算周期内，煤改电、煤改气与浅层地热能3种清洁能源供暖方案的净现值都为正值，意味着各方案的实际报酬率都比最低报酬率（6%）的要求要高，基于全部投资的视角，这3种方案均能达到盈利的目标，亦即在财务层面都是可以接受的，表现出相应的经济可行性。进一步地，通过比较可以发现，3种清洁能源供暖方案在净现值绝对量上表现出比较大的差异，其中，浅层地热能的财务净现值最高，表明其获得的利润是最高的，税后财务净现值达1.56×103万元；排在第二位的是煤改电方案，对应税后财务净现值为9.72×102万元；煤改气方案所获利润最低，仅有3.86×102万元。

2.内部收益率

所谓内部收益率，指的是在具体的计算周期之内，能够让项目净现金流量现值累计为零时的折现率。基于内部收益率计算公式的支持，本文发现在计算周期之内，3种清洁能源供暖方案的税收内部收益率均比15%要大，且与现阶段不少行业的基准收益率相比都要高，意味着3种方案的获利水平是可以将基准收益率获利水平超过的，表现出比较理想的投资价值。进一步地，通过比较可以发现，煤改电方案表现出比较理想的预期运行效果，有较高的投资盈利率，该方案实施下的税后内部收益率大于25%，相较而言，大约是浅层地热能方案的1.4倍，同时，还是煤改气方案的1.5倍。有一点需要强调，虽然以内部收益率为支持，可以执行对投资方案的评价任务，不过该指标并不可以应用于判断互斥方案的优劣性上。对于3种清洁能源方案而言，它们的投资额存在差异，应当将它们视作互斥方案，这就要求以增量投资为依据，做好对经济合理性的判断工作，换句话而言，即分析相较于投资并不大的方案，投资较大的方案多投入的资金到底能不能创造理想的增量效益，这又需要对差额投资内部收益率进行比较。而通过对差额投资内部收益率求解公式的采用，本文发现在计算周期之内，浅层地热能方案要优于煤改电方案，而煤改电方案又优于煤改气方案，因而优选方案应是浅层地热能方案。

3.投资回收期

所谓投资回收期，指的是在所投资的项目投入生产及运营之后，累计已经获得的经济效益同最初投资费用达到相等条件时所用的时间，出于对资金时间价值这一因素的考虑，本文将3种方案的投资回收期求解出来。以不含建设期1年为条件，基准收益率下的煤改电、浅层地热能以及煤改气方案的投资回收期分别为4.4年、6.4年与6.6年，各方案都可以在预期的期限内完成对资金的回收，对于社会资本而言，吸引力比较突出。

4.投资净利润率

所谓投资净利润率，指的是息税之后基于净利润的总投资收益率。经计算，3种方案的投资净利润率表现为浅层地热能方案优于煤改电方案优于煤改气方案，且各种方案的投资收益率均比现阶段行业基准投资收益率要高，意味着每个项目在经济上都是可行的。

（三）各种清洁供暖方案的环境效益比较

1.节能性能

用能源消耗量指标对各方案的节能性能进行比较分析。基于相应公式，浅层地热能与煤改气两种清洁能源供暖方案表现出相对理想的节能效果，且前者最佳，与煤改电方案相比，该方案在具体的用电量上能够节省1.86×106kW·h，节能率则可达到45%的水平。由于煤改气方案只可以对冬季供暖需求予以满足，且不会消耗很大的电量，但天然气的用量却很大，因而不对其与另外两个方案做比较。

2.污染物排放量

由于浅层地热能与煤改电清洁能源供暖方案只消耗电能，有明显的环境效益，CO2、SO2与粉尘排放量均为零。相较而言，煤改气方案的污染物排放量最大，CO2、SO2与粉尘的年排放量分别为50kg、50kg与121kg。

三、结论与建议

煤改电、煤改气与浅层地热能是我国应用相对较多的3种清洁能源供暖方案，以财务净现值、内部收益率、投资回收期以及投资净利润率为视角，煤改电方案表现出较强的投资回收能力，且内部收益率比较高，可以在短期内达到投资回收目标，不过项目总获利较之浅层地热能要少；虽然与煤改电方案相比，浅层地热能方案的回报率及周期均不占优势，但优势在于项目规模比较大，且有较高的利润空间；以增量投资内部收益率为视角，浅层地热能方案较之煤改电方案而言效益要更高。另外，与两个方案相比，煤改气方案在财务净现值、内部收益率、投资回收期以及投资净利润率4方面均表现出一定的劣势。以环境效益为视角，浅层地热能与煤改电两个方案均可以达到零污染排放的目的，在能量的消耗方面，前者与后者相比有更为突出的节能优势。

今后，为了推动清洁能源供暖的发展，应进行政府、电网企业、发电企业以及供暖客户等多方联动传导机制的构建，向各个参与方施加适宜的清洁供暖压力，多方合力，一起将清洁供暖各项限制因素破除，实现对一个健康有序、互利共赢新局面的打造。对于政府而言，建议进行专项交易与支持政策的制定与实施，以清洁供热行业的健康、有序发展为基础，对相关产业产生带动作用，实现对经济压力的缓解，有效改善民生。对于电网企业，对风电供暖项目配套目标客户的选取进行引导，在相关调度手段的实施过程中使新能源企业更好地对供暖符合需求予以满足，将清洁能源的消纳能力以及利用率有效地提高。对于发电企业，适当对风电供暖模式加以参考，按照合理的比例进行电采暖供暖设备等的投资建设。对于清洁能源供暖用户，主动将社会责任承担起来，实施采暖改造。