基于碳资产管理的地热清洁能源创新与创效

丁 畅

(中石化绿源地热能开发有限公司，河北 雄安 071800)

由生产力发展及工业化进程所致的温室气体效应、海平面上升等诸多问题，对人类社会造成了极大的影响[1]。与此同时，地热资源作为一种提供较高品味且对生态环境友好的清洁可再生能源逐渐受到广泛重视，并且发展潜力巨大，随着地热能开发利用规模的不断扩大，其开发和利用过程中的环境影响及其开发效益也开始受到关注[2-3]。供暖中开发地热能替代燃煤锅炉，是使用清洁能源替代化石燃料减少温室气体排放的有效途径，也是在冬季供暖中碳减排的有效途径，在国际碳减排交易机制和国内温室气体自愿减排交易机制下，均是符合相关规定的碳减排项目，且碳减排的理论依据和实际效果明确。为了保持社会经济发展增速和改善环境，大力发展清洁能源产业是我国高质量发展的现实考量，也是实现生态安全与环境友好的必然选择[4]。基于碳资产管理的地热清洁能源研究，为地热供暖项目在碳减排量计算和参与碳交易产生效益方面提供了技术支撑，而且在气候变化问题越来越严重的背景下，碳资产的出现将给地热资源开发等具备碳减排能力的清洁能源项目带来新的机遇。因此，从碳资产管理的角度对地热能开发利用进行研究有着重要的理论和实践意义，是值得经验推广和深入研究的课题。

1 碳减排交易机制与碳资产管理

1.1 碳减排交易机制的推出

为了应对工业化进程和化石能源消耗所导致的温室气体效应以及极端天气多发等问题，联合国1988年成立了政府间气候变化专业委员会(IPCC)来评估气候变化现状对社会、经济产生的影响，并于1992年通过了《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)，1997年通过的《京都议定书》，对发达国家温室气体减排义务进行了量化约束，2001年通过的《马拉喀什协议》，确定了京都三机制，即碳排放权交易(ETS)机制、联合执行(JI)机制、清洁发展机制(CDM)。其中，CDM是指通过参与清洁发展机制，可以获得项目产生的全部或者部分经核证碳减排量，并用于履行温室气体减限排义务，也可在交易市场上出售获得经济收益，是有效降低并实现温室气体减排总体经济成本的机制设计。

碳减排交易市场则使企业可自由决定履行碳减排义务，我国通过清洁发展机制参与到全球温室气体减排行动中，获得了相应项目的补贴，积累了大量碳交易体系的经验[5]。同时，2012年国家发改委发布了《温室气体自愿减排交易管理暂行办法》，标志着我国碳减排交易市场建立，全国设7个试点城市，通过碳交易体系完成温室气体减排任务，2017年试点城市扩大至9个[6]。我国碳减排交易市场借鉴了国际机制，规范了温室气体排放配额发放及履约、自愿减排(CCER)项目的备案及减排量签发、政策管控以及项目管理等工作[7-8]。

1.2 碳资产管理的必要性

碳交易体系在起到降低温室气体排放效果的同时，使碳排放压减工作从技术领域跨越至金融领域。碳排放权通过碳交易市场在组织实体之间进行转换，对于企业或其他组织实体，碳排放权成为一种创新资产，亦即碳资产，以二氧化碳(CO2)当量计量，具有可储存、交易流通和财富转化的价值属性[9-10]。碳交易是指买卖双方对温室气体排放权以及核证减排量进行买卖的行为，核证后的碳资产可进入碳交易市场公开交易或协议转让，实现碳资产价值。企业或其他组织实体通过对碳资产进行主动管理，能够实现企业效益及社会价值的最大化[11]。在温室气体效应及极端气候变化问题的背景下，碳资产给排放型企业带来前所未有的挑战和机遇，与此同时，具有碳减排能力的企业，则开始逐步重视碳资产价值[12-13]。

2 地热清洁能源开发及其碳资产管理

2.1 地热清洁能源开发

能源是人们生产生活的重要物质基础，是经济发展的重要支柱，也是国家经济发展的重要战略物资。开发和利用能源，在极大地推动人类社会进步和世界经济发展的同时，也出现了能源短缺和能源消耗带来的环境污染等一系列能源问题[14]。因此，开发清洁能源，特别是把它们转化为高品位能源，以逐步减少化石能源的使用，是保护生态环境、走经济社会可持续发展道路的重大举措[15]。我国正面临着有限的化石燃料资源和更严格的环境保护要求的严峻挑战，发展清洁能源是当前可以同时解决一系列能源问题的最优途径。在可持续发展理念的指导下，通过新清洁能源技术创新手段，尽可能减少煤炭和石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，以达到社会经济发展与生态环境保护双赢的“低碳经济”发展形态[16]。

地热能是一种清洁、可再生的新能源，地热资源开发和利用过程中不排放二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物、粉尘和其他污染物，而利用地热能可以大幅减少对煤、石油、天然气等化石能源的依赖，从而达到节能减排的目的[17]。

2.2 地热清洁能源碳资产管理

广义的地热能等清洁能源项目开发的碳资产管理包括温室气体排放配额、经核证的温室气体减排量、碳汇及碳金融衍生品等[18]。以地热能替代燃煤锅炉供暖，即用清洁能源替代化石燃料减少温室气体排放，在国际和国内温室气体自愿减排交易机制下，都是符合相关规定的碳减排项目，具有碳减排的理论依据和显而易见的效果。

CDM方法学是一个项目能否参与CDM的基础，该方法学中明确规定了使用范围、行业类型、技术细节、项目边界划分、可替代的基准线情景、减排量事先预估方法、监测参数、监测方法、减排量计算方法等，是能否参与CDM、如何参与CDM的理论基础。

供暖中以地热能替代燃煤锅炉，即用清洁能源替代化石燃料减少温室气体排放方法学的成功开发及修编，量化了地热供暖项目的减排效果，使地热供暖项目参与CDM、核证自愿减排(CCER)项目成为可能[19]。如陕西咸阳地热集中供暖项目是全球范围内第一个通过联合国CDM注册的地热集中供暖项目。

2013年，国家发改委发布了第一批中国温室气体自愿减排方法学备案清单，共52项，全部来自于CDM方法学，地热集中供暖项目减排方法学也被列入第一批温室气体自愿减排方法学备案清单中，为“供热中使用地热能替代化石燃料(CM-022-V01)”以及使开发此类CCER项目成为可能，并提供了理论基础。在此阶段，适用于地热供暖项目减排方法学从CDM项目转换到CCER(中国核证减排量)项目下得以继续沿用，使地热供暖项目可以顺利参与到CCER机制中。此外，一些CDM项目开发工具和指南在CCER项目开发中得到延续，包括基准线情景识别与额外性论证组合工具、电力系统排放因子计算工具、电量消耗产生的基准线排放量、项目排放量或者泄漏排放量计算工具以及消耗化石燃料产生的项目或泄漏排放量计算工具等。

2.3 地热清洁能源碳资产开发的积极意义

基于地热清洁能源碳资产管理的研究为地热供暖项目在提高项目减排量方面提供了理论与数据依据，具有创新性，在供暖中使用地热能替代燃煤锅炉以减少温室气体排放的方法学开发及修编，为此类项目奠定了理论基础，具有深远的意义：一是为整个地热供暖行业参与碳排放权交易提供了可能。在我国碳交易市场建立之后，CCER方法学沿用了CDM体系的方法学，在此基础上陕西西咸新区秦汉新城项目成功备案，与此同时，多家国内同行业公司也使用该方法学提交项目申报程序，为地热项目开发等新能源行业打通了路径。二是更适合我国地热能碳资产的开发。CDM方法学超过200项，绝大多数都是由其他国家开发，而地热供暖项目减排方法学的开发是在国内公司地热供暖项目基础上进行的，又对该方法学进行了必要的修编，因此更适合我国的国情，也更符合我国地热供暖项目的特点。

3 地热清洁能源碳资产管理的实施效果分析

3.1 地热供暖项目减排量计算

根据方法学AM0072[CM-022-V01 供热中使用地热能替代化石燃料(第一版)]和相关工具中的要求，对基准线排放量(BEy)、项目排放量(PEy)以及泄漏排放量(LEy)进行计算与分析，每100万m2供暖面积产生约4.5万t CO2当量温室气体减排量。

本文以新建地热井及换热站为住户进行集中供暖，替代之前北方地区普遍使用的燃煤锅炉供暖项目为例，根据方法学AM0072的要求，该地热供暖项目减排量的基础计算公式为：ERy=BEy-PEy-LEy[其中，ERy为地热供暖项目减排量(第y年)；BEy为基准线排放量(第y年)；PEy为项目排放量(第y年);LEy为泄漏排放量(第y年)]。

(1) 基准线排放量BEy的计算：基准线排放量的计算公式为

(1)

(2)

(2) 项目排放量PEy的计算：计算项目排放量时，需考虑逸散性排放、电力消耗以及其他化石燃料消耗所产生的排放。来自地热井的不可凝气体导致的逸散性排放可产生项目排放，但目前地热供暖项目使用的地热井水温均低于150℃，在此可不考虑逸散性排放。对于由于地热供暖项目活动增加的耗电量所产生的项目排放，由项目消耗的电量、线损(取默认值20%)以及国家发改委颁布的区域电网排放因子计算可知，项目消耗的电量数据需监测采集，在此使用此前项目的电量监测数据，电力消耗产生的项目排放量约为基准线排放量的8%。对于由地热供暖项目活动运行所消耗的化石燃料所产生的直接项目排放，考虑到使用化石燃料在地热供暖项目中仅个别项目调峰设备使用，为简化计算，在此不考虑化石燃料产生的项目排放。

(3) 泄漏排放量LEy的计算：根据方法学，在此不考虑泄漏排放量，即LEy=0。

(4) 该地热供暖项目减排量的计算：综合以上计算步骤及取值，该地热供暖项目每100万m2产生的减排量约为4.5万t。

3.2 地热供暖项目碳资产经济效益测算

在单位面积减排量计算的基础上，对全国地热供暖项目碳资产经济效益进行了测算。以“十三五”末水热型地热能供暖面积约5.82亿m2为基数，“十四五”期间预计增加50%左右，至2025年新增水热型地热能供暖面积约2.91亿m2，累计达到约9亿m2[20]，将其中80%开发为碳资产项目，将对企业或其他组织实体在项目配套费、供暖费营收以外产生较好的经济效益。

合规CCER项目开发成本主要发生在备案阶段和核查阶段。其中，备案阶段一般在项目开始的第一年完成，产生一次性费用包括审定费和咨询费，均按照2万元计算；核查阶段，CCER项目运行后才能产生减排并核查，产生阶段性费用，每签发一次都会发生，一般一年进行一次签发，包括审定费和咨询费，均按照2万元计算。即每个CCER项目开发成本约4万元。

综上，可建立以新增开发碳资产项目面积、开发项目数量、新增减排量、累计减排量、备案开发成本、签发成本等构成的地热供暖项目碳资产经济效益测算模型。在2020年至2025年计算周期内，按照每100万m2供暖面积项目作为一个单体碳资产项目，将按照全国累计水热型地热供暖项目面积的80%进行开发，第一年开发10个碳资产项目，第二年开发50个碳资产项目，第三年开发90个碳资产项目，此后当年碳资产项目开发量逐年递增50个，则2020年无新增减排量，2021年当年新增减排量为11.25万t，2022年当年新增减排量为22.5万t、累计减排量为78.75万t，2023年当年新增减排量为33.75万t、累计减排量为247.5万t，2024年当年新增减排量为45万t、累计减排量为573.75万t，2025年当年新增减排量为45万t、累计减排量为1 102.5万t，至2025年可获累计核证减排量2 013.75万t。我国碳交易市场仍处在发展当中，区域市场发展还不平衡，存在较大的价格波动[21-23]，参考目前碳价每吨10元[24-25]，以及项目备案开发成本及签发成本，预计在2020年无收入、利润为-40万元，2021年收入为112.5万元、利润为-127.5万元，2022年收入为787.5万元、利润为187.5万元，2023年收入为2 475万元、利润为187.5万元，2024年预计可产生收入5 737.5万元、利润为3 817.5万元，2025年收入为11 025万元、利润为8 145万元，则在2020年至2025年期间内总计可产生利润1.33亿元。

3.3 地热供暖项目碳资产社会效益分析

地热清洁能源开发项目可以注册成为国际、国内碳减排交易机制下的碳资产项目，充分说明地热能所使用的技术和业务范围的绿色清洁属性，符合国家绿色清洁发展和“绿水青山就是金山银山”的发展战略。因此，每一吨减排量的产生，既是对清洁能源资产的积累，更是对环境和未来的贡献。

同时，开发碳资产项目，在优化碳资产的管理和使用方面，不仅能够降低企业碳排放履约成本，更能够拓宽其融资渠道，提高盈利能力，企业经济效益也会随之增加，并可以通过消化剩余的配额来盈利或开发其他须消耗配额的大型项目，获取的利润也将进一步推进公司的转型升级与发展，对企业、对环境、对社会都大有裨益[26]。对于国家碳交易市场整体而言，则能够提高碳资产项目的市场吸引力，在强化实体企业碳减排积极性的同时，也使更多碳资产项目加入碳市场的交易和流转，扩大了碳市场流动性，使碳金融体系更加丰富和完整[27]。

目前广泛开发和利用的清洁能源主要集中在风能、水能和太阳能上，在能源的使用形式上也主要是以发电为主，而地热能这种清洁能源始终未能得到足够的重视，这一点在CDM项目开发中也得到了集中体现，全球有超过6 800项可再生能源类的注册项目，只有31项是地热项目，除了2项地热供暖项目之外，另外29项都是地热发电项目。地热供暖项目方法学的开发，不论是项目本身，还是其蕴含的碳交易价值，都给地热能开发和利用提供了新的思路，为清洁能源公司提供了地热发电以外的全新应用形式，也给供暖企业的热源选择提供了新的思路。

3.4 雄安新区作为我国零碳能源示范区、能源转型先行区的标杆作用

雄安新区地热能资源丰富，特别是蕴藏大型岩溶热储[28]，在雄安新区推广地热供暖，与中央对雄安新区发展理念任务要求高度契合,地热清洁供暖将成为打造“生态雄安”、“宜居雄安”的主力军；同时借助雄安新区的示范作用，能够贯彻落实新发展理念，推动地热能开发在京津冀大气污染传输通道“2+26”城市的应用，为京津冀发展低碳经济、绿色经济提供有力支撑，是实现节能减排目标的有效途径[29-30]。同时，这些地热项目的碳资产开发也将成为雄安新区绿色低碳名片上的又一亮点，并通过雄安新区的示范作用，贯彻落实新发展理念，打通创建绿色低碳、生态健康、人与自然融合的新型城市发展路径。

4 结 语

通过本文的研究，充分说明地热供暖项目符合国家相关的产业政策，能够有效减少煤炭的使用，减少CO2等温室气体的排放。将地热供暖项目开发成碳资产项目，具有良好的经济效益和社会效益，不仅可进一步推进监测方法学的优化、降低监测成本、增加项目减排量、提高企业碳收益、优化企业碳资产管理，而且可实现地热能碳资产价值和模式的创建，形成一套有效的碳资产管理控制体系，促进此类项目得以良性发展，使更多的地热开发利用项目得以普及，并倒逼企业在技术等方面进行转型升级，减少净碳排放量，对碳排放总量控制发挥重要的作用。