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内蒙古风电供热技术方案研究

  用风电电力替代燃煤锅炉为城市供热,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,可以减少排放二氧化碳、二氧化硫、烟尘、煤渣等。此外,利用清洁电力满足城市供热需求,可减轻因煤炭价格逐年上涨为地方政府带来的供暖补贴压力。

  01、研究背景及意义

  内蒙古地区受用电负荷特点的影响,电网负荷低谷时段出现在夜间,随着内蒙古风电规模不断扩大,在冬季供暖期优先保证热电联产机组运行的情况下,全区的大部分风电场在冬季供暖期都需参与调峰,这一现象在夜间尤为突出,对风电运行时数产生明显影响。

  针对这一问题,我们按国家能源局要求进行研究,并提出风电参与城市供热的技术经济方案。

  用风电电力替代燃煤锅炉为城市供热,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,降低了电网对风电调峰和消纳的难度,对风电持续发展具有重要的意义。

  02、供热负荷计算

  项目为节能型居民建筑供暖,按照城市选定的供热区域,根据现行的节能设计要求,保温型住宅建筑的热指标规定为40~45W/m², 结合实际调研情况, 测算本供热规划采用的综合热指标。

  最大热负荷计算方法如下:Qmax=q•F,其中: q-采暖热指标;F-集中供热面积。

  通过气象资料可得到采暖期30年内每天平均温度 根据采暖热负荷计算公式, 可计算出采暖期内不同室外温度下建筑物的采暖耗热量。

  03、风电场选定及规模测算

  风电场应选择在城市周边的山地或空旷地带建设作为风电供热点,且风场80米高平均风速达7m/s,风功率密度400W/m²以上。场区风资源丰富,具备较高的经济开发价值。同时把风电场参与调峰的电量作为供热使用电量,并与电网进行低价结算,在此基础上,风电场将不再参与电网调峰,实现全年不限电运行。

  最终确定的供热面积按照年供热量及共消纳风电电量为基础,测算对应风电场容量。

  04、热源厂系统建设方案

  本系统包括电热锅炉房、加热蓄热系统、变配电系统。(如图1)。风电供热项目,采用清洁能源进行供热,利用弃风发电,将电能转化为热能,又将热能储存在蓄热装置中,电锅炉是将电能转化为热能的设备,选择合适的电热锅炉是项目的关键。


图1 热源厂系统建设方案

  固体蓄热锅炉采用高阻抗管形电热组件,接通电源后,带形电热组件在蓄热装置内通电并加热,热量被蓄热装置吸收,蓄热装置温度升高,热量储存在蓄热装置中,储存在蓄热装置中的热量可在需要时取出。

  根据管内供热介质参数较低(温度<120℃,压力<1.6MPa)的特点,管材选用Q235B钢,公称直径DN≤200时,选用无缝钢管,DN>250mm时选用螺旋焊缝钢管,管网测漏方法采用在予制管予埋测漏导线, 在锅炉房设测漏仪检漏。

  05、供热电价与结算方式

  供热购电价格按照当地居民用电电费标准执行执行。后续根据当地的燃煤价格、燃煤热值与锅炉的转化效率,测算供热企业可接收的电费价格; 应风电场上网电价按照地区最新电价结算政策与电网公司进行结算。供热企业根据供热需求按月分配使用。风电企业与供热企业按月结算的热费为供热企业当月所用热量消耗电量乘以供热企业可承受电价。

  06、投资概算及收益

  风电供热项目的主要投资部分为供热系统设备及安装工程、建筑工程、工程建设其他费用、基本预备费、热源厂静态投资、建设期利息和工程动态投资。按照上述计算,资本金财务内部收益率可达到10%以上,通过以上分析可知,本项目具有较好的盈利能力,抗风险能力强,各项效益指标合理, 在财务上是可行的。

  风电供热还具有明显的环境效益。内蒙古地处我国北部寒冷地区,采暖期长,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燃煤锅炉供热的传统办法,消耗大量的煤炭资源。用风电供热系统替代燃煤锅炉,每还可以减少排放二氧化碳、二氧化硫、烟尘、煤渣等。此外,利用清洁电力满足城市供热需求,可减轻因煤炭价格逐年上涨为地方政府带来的供暖补贴压力。

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