前言
我國清潔發(fā)展機制(CDM，Clean Development Mechanism)市場潛力巨大，同時有著豐富的地?zé)豳Y源，作為一種可再生的清潔能源，地?zé)峥梢杂脕韰^(qū)域供暖，地?zé)峁┡夹g(shù)在我國正迅猛發(fā)展，并將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。地源熱泵技術(shù)是地?zé)崂弥械墓?jié)能技術(shù)之一，可提高地?zé)釤崮芾寐省?008年9月21日至26日，京都議定書清潔發(fā)展機制執(zhí)行理事會在第四十二次會議上通過了方法學(xué)AM0072“利用地?zé)崮芴娲剂系娜紵齺砉┡?rdquo;。這被認(rèn)為是開發(fā)地源熱泵供暖CDM項目的良機。
雖然AM0072方法學(xué)已通過了將近一年的時間，但期間還沒有開發(fā)出來地源熱泵供暖CDM項目，因為此類CDM項目的基準(zhǔn)線、額外性、監(jiān)測方法、減排量計算等CDM的核心內(nèi)容較為復(fù)雜。
1 地?zé)豳Y源與地源熱泵
1.1 地?zé)豳Y源及其利用
地?zé)豳Y源是指能夠為人類經(jīng)濟開發(fā)和利用的地?zé)崮?、地?zé)崃黧w及其有用部分[1]。地?zé)豳Y源可分為傳導(dǎo)型和對流型地?zé)豳Y源。地?zé)崾且环N可再生的自然能源。據(jù)估計，全世界地?zé)豳Y源總量約為1.45×1026J，相當(dāng)于4 948×1012t標(biāo)準(zhǔn)煤
表1-1 地?zé)豳Y源溫度分級
Table1-1 Geothermal resources temperature classification
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溫度分級 |
溫度t界限，℃ |
主要用途 |
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高溫地?zé)豳Y源 |
t≥150 |
發(fā)電、烘干 |
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中溫地?zé)豳Y源 |
90≤t＜150 |
工業(yè)利用、烘干、發(fā)電 |
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低溫地?zé)豳Y源 |
熱水 |
60≤t＜90 |
采暖、工藝流程 |
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溫?zé)崴?/span> |
40≤t＜60 |
醫(yī)療、洗浴、溫室 |
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溫水 |
25≤t＜40 |
農(nóng)業(yè)灌溉、養(yǎng)殖、土壤加溫 |
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注：表中溫度是指主要熱儲代表性溫度。 |
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地?zé)豳Y源是一種典型的清潔能源，也被稱為“綠色能源”和“可再生能源”。就目前的利用方式來說，其成本相對較高，而且技術(shù)難度較大。
1.2 地源熱泵
熱泵是熱能利用中的節(jié)能技術(shù)之一，其特點是通過消耗一定的能量（電能、高溫?zé)崮芑驂毫δ艿龋?，從低溫?zé)嵩矗ɑ蚬I(yè)廢熱）中吸收一部分熱量，得到更高的可供利用的熱能，從而提高地?zé)釤崮艿睦寐蔥6]。目前,全世界熱泵利用已占地?zé)嶂苯永玫?3%[1]。地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能環(huán)保型空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的高品位熱能（如電能），即可實現(xiàn)低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩吹霓D(zhuǎn)移，地能分別在冬季和夏季作為低溫?zé)嵩春透邷責(zé)嵩矗辉诙?，把地?zé)崮苤械臒崃?ldquo;取”出來，提高溫度后，供給室內(nèi)的熱用戶；在夏季，把室內(nèi)的熱量取出來，釋放到地層中去[7]。地源熱泵的特點和優(yōu)勢體現(xiàn)在下列接各方面：環(huán)保、無污染；高效節(jié)能；系統(tǒng)簡單、使用方便，符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。地源熱泵空調(diào)技術(shù)以其節(jié)能、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的突出優(yōu)點，已成為空調(diào)供暖工程優(yōu)先選擇的方案之一。
2 CDM與AM0072方法學(xué)
清潔發(fā)展機制（CDM）是《京都議定書》第十二條確定的一個基于市場的靈活機制，其核心內(nèi)容是允許附件I締約方（即發(fā)達(dá)國家和經(jīng)濟轉(zhuǎn)型國家）與非附件I國家（即發(fā)展中國家）以項目為載體進(jìn)行合作，應(yīng)對全球氣候變化，發(fā)達(dá)國家通過提供資金和技術(shù)的方式與發(fā)展中國家開展項目級合作，在發(fā)展中國家實施溫室氣體減排項目。
作為《京都議定書》確定的締約方之間開展合作的3種機制之一，CDM具有雙重目的：一是協(xié)助未列入附件I的締約方實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和有益于實現(xiàn)《聯(lián)合國氣候變化框架公約》的最終目標(biāo)；二是協(xié)助附件I所列締約方實現(xiàn)遵守第3條規(guī)定的其量化的限制和減少排放的承諾。清潔發(fā)展機制的核心是允許發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家進(jìn)行項目級的減排量抵消額的轉(zhuǎn)讓與獲得。因此，CDM是一種“雙贏”的機制。
2.2 方法學(xué)AM0072
為確保CDM項目的環(huán)境效益，確保CDM項目能帶來長期的、實際可測量的、額外的減排量，需要建立一套有效的、透明的和可操作的CDM方法學(xué)。目前，CDM執(zhí)行理事會已經(jīng)建立了一個由12人組成的方法學(xué)委員會，專門研究涉及CDM項目執(zhí)行的具體的方法學(xué)問題，并負(fù)責(zé)向CDM執(zhí)行理事會推薦其認(rèn)為適合的方法學(xué)。方法學(xué)涉及的主要方面包括：建立基準(zhǔn)線的方法學(xué)、確定項目邊界和泄漏估算的方法學(xué)、減排量和減排成本效益計算的方法學(xué)、監(jiān)測的方法學(xué)等。
作為一種豐富的可再生能源，如何將地?zé)崮艿睦庙椖块_發(fā)成為CDM項目，成為CDM相關(guān)各方關(guān)注的焦點[11,12,13]。目前為止，地?zé)崮蹸DM項目的開發(fā)主要是停留在地?zé)岚l(fā)電項目上，但受當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件等因素的限制較大，相對來說，受地質(zhì)條件限制較小的地?zé)峁酑DM項目還沒有得到開發(fā)?；诖耍?008年9月21日至26日，京都議定書清潔發(fā)展機制執(zhí)行理事會在第四十二次會議上通過了方法學(xué)AM0072“利用地?zé)崮芴娲剂系娜紵齺砉┡?rdquo;[14]。這個方法學(xué)是源于石家莊地?zé)峁┡椖浚⒂蓙喼揲_發(fā)銀行資助的。
利用此方法學(xué)開發(fā)地源熱泵供暖CDM項目利用可再生的地?zé)崮埽娲剂系娜紵?，減少CO2等溫室氣體的排放。研究確定以地源熱泵技術(shù)開發(fā)利用地?zé)釣镃DM項目，既可以加強與發(fā)達(dá)國家在資金技術(shù)上的合作，還可以在碳交易中得到“額外的收益”，這無疑可以促進(jìn)地?zé)豳Y源的更好利用和地源熱泵的發(fā)展。
3 開發(fā)地源熱泵供暖CDM項目的關(guān)鍵問題研究
所謂基準(zhǔn)線，是指在沒有該CDM項目的情況下，為了提供相同的服務(wù)，最可能建設(shè)的其他項目（即基準(zhǔn)線項目）所帶來的溫室氣體排放量，它應(yīng)該涵蓋項目邊界內(nèi)附件A（即《京都議定書》的附件）所列的所有氣體、部門和源類別的排放量。
在2001年11月份于摩洛哥馬拉喀什召開的COP（締約方會議，Conference of the Parties）7上確定CDM項目基準(zhǔn)線的確定可以采用如下三種方式：
1）相關(guān)的現(xiàn)有實際排放量或歷史排放量；
2）在考慮投資障礙的情況下，一種有經(jīng)濟吸引力的主流技術(shù)所產(chǎn)生的排放量；
3）過去五年在類似社會、經(jīng)濟、環(huán)境和技術(shù)狀況下開展的、其性能在同一類別位居前20%的類似項目活動的平均排放量。
3.1.2 額外性的概念
1）投資障礙：存在另一種經(jīng)濟上更可行的選擇，但會導(dǎo)致較高的排放；
2）技術(shù)障礙：因為性能的不確定性或者市場份額小，項目所采用的新技術(shù)和老技術(shù)相比風(fēng)險更大，但老技術(shù)將帶來較高的排放；
4）其他障礙：因為機構(gòu)方面的障礙、信息限制、管理資源、組織能力、資金來源或者吸收新技術(shù)的能力的原因，在沒有該項目的情況下溫室氣體會增加。
在基準(zhǔn)線確定過程中，項目開發(fā)者應(yīng)該通過所選擇的方法學(xué)，證明該項目活動是額外的，而不是基準(zhǔn)線情景。
3.2 地源熱泵供暖項目基準(zhǔn)線情景識別及額外性論證
根據(jù)地源熱泵供暖的性質(zhì)，并結(jié)合中國大部分地區(qū)供暖的實際情況，大致可以確定以下13種情景作為建議的CDM項目活動的替代方案：
1）設(shè)置燃煤鍋爐通過小型供熱管網(wǎng)為單獨建筑供暖；
2）設(shè)置燃煤鍋爐通過小型供熱管網(wǎng)為小區(qū)域或分散建筑供暖；
3）設(shè)置戶用燃煤爐為單獨建筑供暖；
4）設(shè)置燃油鍋爐通過小型供熱管網(wǎng)為單獨建筑供暖；
5）設(shè)置燃油鍋爐通過小型供熱管網(wǎng)為小區(qū)域或分散建筑供暖；
6）設(shè)置戶用燃油爐為單獨建筑供暖；
7）設(shè)置燃?xì)忮仩t通過小型供熱管網(wǎng)為單獨建筑供暖；
8）設(shè)置燃?xì)忮仩t通過小型供熱管網(wǎng)為小區(qū)域或分散建筑供暖；
9）設(shè)置戶用燃?xì)鉅t為單獨建筑供暖；
10）設(shè)置戶油燃煤爐為單獨建筑供暖；
11）設(shè)置電暖裝置為單獨建筑供暖；
12）利用生物質(zhì)能或太陽能等其它新能源為單獨建筑供暖；
13）項目不作為CDM項目而實施的方案。
與CDM活動方案相比，以上13種方案均能夠滿足供暖需求，即均能夠提供同等質(zhì)量、特性和應(yīng)用范圍的熱能和采暖服務(wù)。
為了縮小研究范圍，并確定最為現(xiàn)實可信的基準(zhǔn)線情景，經(jīng)過如下步驟：
1）與強制執(zhí)行法律和法規(guī)的符合性；
2）投資分析；
3）障礙分析（詳見3.1.2）；
4）普遍性分析。
對以上13種可能的替代方案分別進(jìn)行分析，例如根據(jù)調(diào)研，電取暖僅在中國個別行業(yè)、個別單位使用，對于大面積建筑供暖，尤其是居民住宅建筑供暖，很少應(yīng)用，不具有代表性，故將電暖方式從上述名單中剔除；又比如，生物質(zhì)能與太陽能供暖目前尚處于研究階段，而且就中國大部分地區(qū)的自然條件來說，生物質(zhì)能和太陽能資源上并不占優(yōu)勢，故將利用生物質(zhì)能或太陽能等其它新能源供暖方式從上述名單中剔除，最終只有方案2）“設(shè)置燃煤鍋爐通過小型供熱管網(wǎng)為區(qū)域供熱”沒有受到以上所識別的各類障礙制約，且該方案不是“建議的項目不作為CDM項目而實施的方案”。
最終可以確定“設(shè)置燃煤鍋爐通過小型供熱管網(wǎng)為區(qū)域供熱”方案作為中國大部分地區(qū)的地源熱泵供暖項目基準(zhǔn)線情景，該CDM項目活動能夠克服技術(shù)、投資、市場供應(yīng)、使用習(xí)慣等方面的障礙，具有額外性。
3.3 地源熱泵供暖項目邊界與泄漏確定
地理邊界為供熱區(qū)域以及整個供熱系統(tǒng)，包括輸熱管網(wǎng)、換熱站、供熱管網(wǎng)、地埋管（地?zé)峋┧嫉赜颍?br /> 物理邊界為整個供熱系統(tǒng)，包括輸熱管網(wǎng)、換熱站、供熱管網(wǎng)、地埋管（地?zé)峋?br /> 地源熱泵供暖CDM項目邊界如圖1所示。
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項目排放泄漏包括項目建設(shè)過程中車輛、機械燃料的燃燒排放，以及項目建設(shè)、運行過程中電力消耗造成的電廠發(fā)電燃煤增加所對應(yīng)的那部分排放量。地源熱泵項目施工過程持續(xù)較短，運行過程中熱地源泵機組要消耗大量的電量（水泵等耗電導(dǎo)致排放量小于基準(zhǔn)線情景中燃煤采礦運輸過程中耗電耗能的排放量，與基準(zhǔn)線排放量相比，可以忽略不計）。因而，地源熱泵供暖類項目泄漏主要是熱泵機組的電量消耗。
3.4 地源熱泵供暖CDM項目減排計入周期的確定
地源熱泵供暖項目屬于利用可再生能源地?zé)崮茉错椖?，供熱排放量?，其排放量不像常規(guī)能源項目那樣隨技術(shù)進(jìn)步而減少，因此，基準(zhǔn)線必須動態(tài)化。如選擇可更新計入期，第二個計入期開始時，基準(zhǔn)線水平審定時不確定性較大，成本較高，甚至可能影響項目額外性，使得風(fēng)險較大。因此，對此類項目推薦采用固定的計入期。
3.5 項目減排量確定
3.5.1項目減排量計算公式
CDM項目減排量通用計算公式如下：
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其中：
ERy：第y年CDM項目減排量，以噸CO2e表示；
BEy：第y年基準(zhǔn)線情景下供熱排放量，以噸CO2e表示；
PEy：第y年CDM項目供熱排放，以噸CO2e表示，鑒于地源熱泵供暖項目，是利用可再生能源代替化石類傳統(tǒng)燃料，其項目排放可以認(rèn)為是0；
LEy：第y年項目泄漏排放量，以噸CO2e表示，地源熱泵供暖類項目的泄漏主要是熱泵機組的能耗；
Qy：第y年區(qū)域供暖系統(tǒng)向二級供暖管網(wǎng)實際供熱監(jiān)測值，為供熱系統(tǒng)各供熱計量點供熱量之和。以GJ表示；
εBL,y,j：無CDM項目建設(shè)情況下第y年區(qū)域供暖的平均CO2排放系數(shù)，根據(jù)供熱系統(tǒng)各供熱計量點供熱量以噸CO2/GJ表示。
3.5.2 項目基準(zhǔn)線排放量計算
CDM項目的基準(zhǔn)線減排量可以通過2個方法計算：
方法1：事前估算方法，即直接計量服務(wù)的建筑面積，根據(jù)設(shè)計供熱負(fù)荷計算基準(zhǔn)線情景下的鍋爐供熱負(fù)荷，鍋爐煤耗，以及CO2排放量。
方法2：事后計量方法，即直接計量服務(wù)范圍內(nèi)供熱量，以此作為基準(zhǔn)線情景下每年供熱量，以其與平均的CO2基準(zhǔn)線排放系數(shù)的乘積確定無CDM項目建設(shè)情況下設(shè)置燃煤鍋爐通過小型供熱管網(wǎng)為區(qū)域供熱時CO2排放量。
基準(zhǔn)線排放的事后計量方法根據(jù)供熱系統(tǒng)實際供熱量計算排放量，從而避免了計入期內(nèi)天氣變化、用戶行為、建筑隔熱能力變化等因素對熱量需求計算的影響。顯然，方法2是更為保守的做法。但在項目前期審定階段，無法獲得實測供熱量時，往往需根據(jù)方法1估算項目減排量。
4 結(jié)論
（1）地源熱泵利用地?zé)崮芄幔梢詼p少冬季區(qū)域鍋爐房煤的燃燒，從而減少溫室氣體排放，符合CDM開發(fā)的要求，且可以通過CDM獲得國外的先進(jìn)技術(shù)和資金；
（2）我國大部分采暖區(qū)的地源熱泵供暖項目的基準(zhǔn)線情景可確定為“設(shè)置燃煤鍋爐通過小型供熱管網(wǎng)為區(qū)域供熱”；
（3）地源熱泵供暖CDM項目的減排量泄漏主要為熱泵機組的能耗，進(jìn)而可以確定項目活動的減排量。
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