巴林左旗2010[1].7.30(供热方案)

内蒙古巴林左旗风力发电供电供热系统开发方案（风电需求侧调峰示范项目）内蒙古绿能新能源有限责任公司内蒙古工业大学中国水电顾问集团北京勘测设计研究院二零一零年七月目录第一章概述............................................................................................1第二章开发意义....................................................................................5第三章开发建设条件............................................................................7第四章风电和供热特性分析..............................................................11第五章技术方案..................................................................................13第六章输电方式..................................................................................23第七章投资和收益估算......................................................................24附件一风能资源..................................................................................27附件二风电供热设计说明..................................................................34I内蒙古巴林左旗风力发电供电供热系统开发方案第一章概述内蒙古自治区风能资源丰富，技术可开发量1.5亿千瓦，且地广人稀，土地资源优越，宜于风电大规模开发。近年来，自治区风电产业快速发展，风电投产装机容量持续位居全国首位。目前，由于受本地电力负荷规模较小、电网的调峰能力有限、外送通道容量不足等条件限制，风电的发展规模和运行都受到了影响，突出表现在供热期夜间负荷低谷时段，热电机组运行后，电网的调峰裕度小，风电无法上网运行。内蒙古的电网、电源结构是受资源条件限制形成的必然结果，在这个大格局下，通过电网改造和煤电机组的技术进步，也只能一定程度解决风电并网困难，而风电电力跨省、跨网外送，受电网体制和地方利益机制的制约，近期也无法快速解决，由此，我们考虑从需求侧寻找途径，解决近期风电上网困难。内蒙古东部（国网蒙东电网覆盖区）和西部（内蒙古电网覆盖区）地区，风电限发时段主要在每年的供热期（10月15日至次年4月15日）夜间21时到次日8时。赤峰市属于东北电网供电区域，其电网冬季昀大运行方式下供电负荷约88万千瓦，冬季昀小运行方式下供电负荷约33万千瓦，峰谷差约55万千瓦；夏季昀大运行方式下供电负荷约106万千瓦，夏季昀小运行方式下供电负荷约81万千瓦，峰谷差约25万千瓦，冬季夜间为全年电网负荷昀小时段。根据这一特点，我们开展了赤峰巴林左旗林东镇新区风电电力城镇供热研究工作，即在供热期外和供热期白天负荷高峰时段，电网对风电的消纳能力和调峰裕1内蒙古巴林左旗风力发电供电供热系统开发方案度较大，风电电力正常上网；进入夜间限电时段，风电电力通过电网或专用线路接入城镇电热供热系统，使新增风电或原有风电在低谷时段不增加或减轻电网压力，方案具体如下：1、风能资源。巴林左旗地处赤峰市北部，拥有较丰富的风能资源。测风塔10米高度年平均风速约6.4米/秒，风功率密度约304瓦/平方米，3～20米/秒有效风速时数7950小时，具备大规模风电发展的资源条件。2、供热需求容量。巴林左旗林东镇新建新城区规划供热总面积为113万平方米，供热期为6个月，业主单位可以同步建设风电项目和城市供热系统。3、风电出力和供热需求特性配比。按资源特性分析，巴林左旗风电场出力的53%在供热期，在限电时段风电出力占全年的23%。在供热期内，风电出力与供热需求月变化趋势基本一致，24时刻变化趋势略有差异，供热期内没有出现24小时连续无风的情况。为了解决风电出力在24小时内和供热曲线不完全匹配的问题，并主要利用限电时段的风电出力供热，供热系统配套建设热水储蓄设施进行调节。另外，配置煤热锅炉作为辅助供热热源，弥补风电供热的不足部分，并在出现连续24小时以上没有有效风力时保证供热的正常运行。在上述条件下，可以利用风电场所限电力作为主要供热热源，并保证按供热负荷要求持续供热。4、建设内容与规模。根据电网条件、当地用电负荷、风资源和供热需求，初步拟定风电场装机容量为30万千瓦，电热锅炉容量为6万2内蒙古巴林左旗风力发电供电供热系统开发方案千瓦，地下蓄热水池容量为20000立方米，配套供热煤热锅炉容量为5.8万千瓦。拟建风电场年发电量约6.1亿千瓦时，非限电时段年上网电量约4.7亿千瓦时，占年发电量的77%；限电时段发电量约1.4亿千瓦时，限电时段的风电电力可为林东新区提供68%供热保证，其余由煤热锅炉提供。5、效益分析。煤热锅炉和供热管网是常规供热投资，投资效益和回收可按城建规范另行计算，风电供热在上述基础上新增了电热锅炉和热水储蓄设施。按本方案规模估算，电热锅炉需投资1800万元，蓄热系统为700万元，合计2500万元；拟建30万千瓦风电场所发电量中用于新城区供热的限电电量，可以采取直供输送和并网后输送两种方式，其中直供输送方式下风电场以两条线路分别接入电网和供热系统，输送距离分别为30公里和23公里，输电线路等级220千伏；项目供热总投资（含风电场连接供热系统线路投资）分别约4460万元和6090万元。按当地褐煤价格200元/吨折算，风电供热电价为0.08元/千瓦时，加上国家风电电价的补贴0.273元/千瓦时，合并电价为0.353元/千瓦时。若将风电直接接入供热系统，并且不考虑电网加价等因素，用于供热的电量1.4亿千瓦时，风电业主可在每年限电时段收入4942万元，两年内即可收回投资。如果采取风电场只接入电网，由电网给供热系统供电，风电场在限电时段的上网电量按供热系统消耗电量确定，电价按双边交易价格确定，而且电网需在过网费用收取上给予特殊优惠。该方案可以广泛应用于风电调峰困难的东北、西北等高寒地区，3内蒙古巴林左旗风力发电供电供热系统开发方案方案在技术上简单成熟，与目前抽水蓄能等调峰手段相比具有投资少、布局灵活、运行中不需要国家增加新的价格补贴等优势条件。该风电项目除了具有节能减排的效用外，还减少了城市供热用煤以及灰渣排放，起到了多重环保的效用。随着煤炭价格的上升，该项目的经济效益会逐步提高，推广性更强。4内蒙古巴林左旗风力发电供电供热系统开发方案第二章开发意义一、探索新型的风电发展模式风电供电供热系统不仅提供了清洁电力，在城镇供热期间也为供热系统提供热力，是一种新型的热电联产模式。城镇供热系统依靠电力支持，可以增加地区用电负荷，提高风电本地消纳能力，减轻电网外送压力，尤其是在夜间电力负荷低谷时段的风电电力用于城市供热，从需求侧入手，降低了电网对风电的调峰和消纳的难度，对开发更大规模的风电具有重要的意义。二、节能减排效应明显内蒙古地区地处我国北部寒冷地区，供热期长，除少数大中城市具有热电联产的机组外，绝大多数的城镇还沿用煤热锅炉供热的传统办法，不仅消耗大量的煤炭资源，还产生二氧化碳、二氧化硫、烟尘和煤渣等污染环境的废弃物。风电电力供热系统的开发和建设，可以减少化石能源的消耗，以及燃煤排放有害气体造成的污染，有效保护生态环境。按本方案风电电力供热系统规模测算，30万千瓦风电场年上网电量约4.7亿千瓦时，每年可节约标煤约16万吨，减少排放二氧化碳约43万吨；电热锅炉年用电量约1.4亿千瓦时，每年可节约标煤约5万吨，减少排放二氧化碳约12万吨；同时本系统还可以减排大量二氧化硫、烟尘和燃煤固体废弃物。三、开拓风电替代传统能源领域5内蒙古巴林左旗风力发电供电供热系统开发方案随着经济发展对能源需求的增加，而煤炭作为我国消耗的主要能源，近十年煤炭价格持续上涨。通过对中国及世界近十年煤炭价格变化进行分析，涨幅趋势为每五年翻一番，目前标煤的港口价格为每吨700～800元。经测算，当煤炭为800元/吨时，使用电力供热的对应电价可达到0.27元/千瓦时。风电运行由于没有原料消耗，运行成本不会上升，风电价格可以基本保持稳定，随着煤炭价格的不断上涨，利用风力发电供热将凸显成本优势，发展前景十分广阔。四、具备推广价值三北地区是我国的风能资源富集区，这些地区普遍存在冬季寒冷漫长、供热期供热需求量大，同样也都存在夜间风电上网困难的问题，开展风电热电联用项目示范，探索技术和政策创新，在目前的电网条件和体制环境下可以为风电创造更多、更广阔的发展空间。6内蒙古巴林左旗风力发电供电供热系统开发方案第三章开发建设条件一、项目所在地基本情况巴林左旗位于内蒙古自治区东南部、赤峰市北部，地理位置为东经118°44′00″～119°48′02″、北纬43°36′53″～48°48′22″，东西长约52公里、南北宽约126公里。东与阿鲁科尔沁旗为邻，西、南两面与巴林右旗接壤，北与西乌珠穆沁旗交界。全旗国土面积6644平方公里。截止2009年底全旗总人口约36.1万人。巴林左旗属中温带半干旱大陆性季风气候，全年四季分明，春季多风干旱温差大，夏季多雨气温高，秋季风大霜来早，冬季严寒，供热期长达6个月。2009年，巴林左旗实现全年生产总值52.13亿元，同比增长14.9%。其中，第一产业实现增加值11.8亿元，同比增长3.1%；第二产业实现增加值25.53亿元，同比增长22.1%；第三产业实现增加值14.8亿元，同比增长15.6%。巴林左旗2003年全社会用电量约14520万千瓦时，2008年全社会用电量约28675万千瓦时，2009年受金融危机的影响全社会用电量约26990万千瓦时，同比降低5.88%，2010年第一季度全社会用电量开始回升。随着2012年林东镇新城区的建成，巴林左旗的全社会用电量将大幅度增加。预计2013年全社会用电量达到52250万千瓦时，2015年全社会用电量约58167万千瓦时。二、开发建设条件7内蒙古巴林左旗风力发电供电供热系统开发方案（一）风能资源通过分析测风塔2009年实测风资源数据（详见附件一），得出项目拟选场址风能资源丰富，风功率密度等级属于5级，主导风向较集中，无破坏性风速，具有开发利用价值。测风塔70米高度年平均风功率密度约343瓦/平方米，3～20米/秒有效风速时数7463小时，占全年时数的85.19%，主导风向集中于WSW～NW之间，高达54%。1、月变化趋势风功率密度月变化趋势为7月风功率密度达到全年昀小，7月～次年3月风功率密度呈上升趋势，3～4月风功率密度小幅下降，4～6月风功率密度又呈上升趋势，6月初风功率密度达到全年昀大，然后大幅下降，7、8、9月为低期。（见下图）012345678123456789101112月份风速（米/秒）0100200300400500600风功率密度（瓦/平方米）风速风功率密度测风塔70米高度风速年变化及风功率密度曲线图2、24时刻变化趋势风功率密度24时刻变化趋势为9～16时风功率密度呈上升趋势，16时风功率密度为全天昀大，16时～次日9时风功率密度呈下降趋势，8内蒙古巴林左旗风力发电供电供热系统开发方案9时风功率密度为全天昀小。（见下图）012345678123456789101112131415161718192021222324时刻风速（米/秒）0100200300400500风功率密度（瓦/平方米）风速风功率密度测风塔70米高度年逐时平均风速及风功