燃气热电联产扩建工程初步可行性研究报告

大唐国际高井热电厂燃气热电联产扩建工程初步可行性研究报告(4350MW级燃气供热机组)说明书2009年12月目 录1 概 述1.1 任务依据和工作概况1.2 原有电厂概况1.3 项目建设的必要性1.4 研究工作的主要工程设计目标1.5 研究范围2 电力系统3 热负荷分析4 燃料供应5 建厂条件5.1 厂址概述5.2 交通运输5.3 水源5.4 水文气象5.5 厂址区域稳定性与工程地质 6 工程设想6.1 全厂总体规划及总平面布置6.2 装机方案及机组选型6.3 化学水处理系统6.4 电气部分6.5 水工部分6.6 岩土工程6.7 烟气脱硝系统6.8 项目实施条件和建设进度及工期 7 环境和社会影响8 初步投资估算及财务与风险分析9 结论及建议10 附 件 附件序号发文单位、文件名称附件1北京军区司令部作战部关于同意高井热电厂在拟选厂址进行工程改扩建事附件2北京市石景山区文化委员会关于高井热电厂改扩建工程项目拟选厂址有关文物保护事项的批复附件3地质危险性评估报告备案登记表附件4北京市燃气集团有限责任公司关于大唐国际北京高井热电厂扩建工程天然气供应有关事项的复函附件5北京京城中水有限责任公司供水意向书附件6北京市京西医疗器械经销中心大唐国际北京高井热电厂扩建工程氢气供应协议附件7大厂回族自治县永昌化工有限公司大唐国际北京高井热电厂扩建工程液氨供应协议11 图纸目录初可报告附图序号图名编号1厂址地理位置及总体规划图F179G5-A01-Z-012厂区总平面规划布置图(方案一：水冷方案)F179G5-A01-Z-023厂区总平面规划布置图(方案二：直冷方案)F179G5-A01-Z-034厂区总平面规划布置图(方案三：直冷方案)F179G5-A01-Z-04 大唐国际高井热电厂燃气热电联产扩建工程初步可行性研究报告说明书1 概 述大唐国际高井热电厂是中国大唐集团公司唯一在京电厂，大唐国际发电股份有限公司全资电厂，地处北京市最西部的门头沟区与石景山区交界处，总装机660MW，始建于1959年，是全国最早按照扩大单元集中控制的火力发电厂，1974年6台机组全部竣工投产。曾被誉为“电力工业战线上的一面旗帜”。作为北京地区主力热电厂，北京电网骨干电源支撑点和重要热源点的高井热电厂至今已运行了50年。高井热电厂是首都电网220千伏和110千伏并联点的通道，供热面积超过1300万平方米。自2003年以来，大唐国际发电股份有限公司先后投入17亿元资金对高井热电厂进行供热改造和脱硫、脱硝、布袋除尘、煤棚封闭等环保综合治理。截止2007年底，高井热电厂所有环保设备全部投入运行，成为国内第一家完全实现清洁生产的热电联产企业。环保排放指标全部达到北京市锅炉大气污染物排放标准，兑现了履行社会责任的承诺。随着国家“节能减排”的政策和北京市新的环保排放标准的颁布实施，高井热电厂于“十二五”期间扩建热电联产机组，确保稳定供热。随着北京市逐步向国际化大都市迈进，集中供热要求日益强烈。根据北京市热力公司的供热规划统计，目前北京市(城八区)集中供热需求量约5亿平方米，而能满足集中供热的仅为1.5亿平方米，供热缺口相当大。针对石景山地区，待开发面积很大，特别是首钢搬迁以及地块发展方向规划和环境影响等各方面综合因素，其热负荷增长速度将会非常迅速。目前，京西沿线热负荷增长速度约为每年8001000万平方米，高井热电厂现1300万平方米的供热能力已远远不能满足热负荷需求。随着北京地区经济的飞速发展，北京地区高峰用电需求接近14240MW并逐年增加，周边电厂只能提供3870MW电源支撑。外受电比例已达2/3，接近70%的电力靠远距离输电方式送达北京负荷中心，这对北京的供电安全极为不利。高井热电厂扩建工程全部竣工投产后，增加了北京电网主力发电机组，减少了北京地区外受电比例，改善了北京电力供需平衡，加强了受端电网电源支撑，提高了北京供电可靠性，同时增强了抵御自然灾害和突发事件的能力。高井热电厂扩建工程计划分二期建设，计划一期4台350MW级机组于2012年初投入使用。二期在厂区西南侧规划建设2台350MW级机组。1.1 任务依据和工作概况1.1.1 任务的来源及编制依据(1) 大唐国际发电股份有限公司委托书(2) 火力发电厂初步可行性研究报告内容深度规定DL/T5374-2008(3) 火电工程限额设计参考造价指标(2008年水平)(4) 火力发电厂设计技术规程DL5000-2000版(5) 燃气 蒸汽联合循环电厂设计规定DL/T5174-20031.1.2 初步可行性研究主要设计原则1.1.2.1 厂区总布置总平面布置方案为：在石景山区高井热电厂新购置的160亩地布置4350MW等级燃机机组。该处紧邻高井热电厂，与该厂仅一墙之隔。要充分考虑直接空冷对气象要素的要求。本期按4350MW等级燃机供热机组进行总平面布置方案设计。现有厂区规划2350MW等级燃机供热机组位置。1.1.2.2 热机专业按4350MW等级燃机供热空冷或水冷机组考虑，根据需要同步建设脱硝装置。落实热负荷，进行装机方案研究。主厂房结构按钢筋混凝土结构考虑。1.1.2.3 化学水处理系统根据高碑店污水处理厂二级排放水供水，按厂内深度处理考虑设计水处理系统。1.1.2.4 电气部分应根据电力负荷的发展趋势，论述电厂的作用和建设的必要性。出线电压按 220kV考虑，对机组的出线方案提出推荐意见。电气主接线方案应根据电厂接入系统方案确定。1.1.2.5 供水排水系统电厂冷却系统按高碑店污水处理厂二级排放水供水，厂内深度处理考虑，官厅水库水备用，分析推荐供水方案，冷却系统按直接空冷或水冷考虑。1.1.2.6 环境保护根据全厂污染物排放情况进行计算，落实本期工程污染物减排量及北京市环保标准的要求。 1.1.2.7 机组年利用小时数年发电利用小时数暂按4000小时计算。1.1.2.8 技术经济投资估算按2008年指标主厂房部分按类似工程的指标，主厂房以外按各专业提供的资料进行估算和分析。建设轮廓进度为2010年10月1日开工，2012年6月1日第一台机组投产，2012年10月1日第二台机组投产。20个月第一台机组投产发电，总工期24个月。1.2 原电厂概况1.2.1 电厂规模及机组状况1.2.1.1 电厂规模高井热电厂地处北京市石景山区，距市中心约30km，是京津唐电网负荷中心，是保证北京安全供电的重要电源支撑点，也是北京市集中供热，解决北京市西部小锅炉环境污染的供热中心。电厂始建于1959年，1974年全部竣工，总装机容量660MW，分三期建成，包括6台110MW凝汽式汽轮发电机组和8台高温高压燃煤锅炉。机炉具体配置如下： 1、2号110MW汽轮发电机组，配1-4号220t/h高温高压煤粉锅炉，两炉一机； 3-6号110MW汽轮发电机组，分别配5-8号410、430t/h高温高压煤粉锅炉，一炉一机；1.2.1.2 机组状况(1) 锅 炉型式：单汽包、自然循环、固态排渣煤粉炉；锅炉原始设计参数如下：名 称1-4号锅炉5-8号锅炉额定蒸发量(t/h)220410、430主蒸汽压力(MPa)9.89.8主蒸汽温度()540540效率(%)9090每台炉小时耗煤量(t/h)28.9(朔州)26.3(大同)52.8(朔州)48.1(大同)(2) 烟 囱1-4号炉烟气经一个公用的烟囱排放，5、6号炉公用一个烟囱，7、8号炉公用一个烟囱，烟囱高120米，出口内径6米。(3) 供热改造工程工程实施后，机组改为热电联产单抽凝汽式汽轮发电机组，每一台机组热经济指标：1） 全年供热量 8.935105GJ2） 全年发电量 3.5109kWh3） 供热标准煤耗 39.12kg/GJ4） 供电煤耗 398g/kWh5） 发电热效率 39.4%6） 全厂热效率 47.5%2005年供热改造工程完成后，全厂6110MW纯凝汽式机组全部改为供热机组，其中按4台机组带基本热负荷和2台带尖峰热负荷设计，全厂额定供热量为2512GJ/h(600Gcal/h)。1.2.2 原有电厂燃料来源根据电厂实际燃煤为大同、朔州等地的煤。电厂提供的典型的煤质如下： 项 目单位朔州煤大同煤低位发热量Qnet，arMJ/kg21.2923.37收到基灰份Aar%26.2319.02全水份Mt%6.767.8干燥无灰基挥发份Vdaf%37.9533.79硫Sar%0.840.751.2.3 原有电厂水源原有循环水及工业水的补水水源取自永定河引水工程渠道，永定河引水渠距电厂0.5km。厂区及生活区生活用水使用距电厂约3km的麻峪水源地。水源地共有4眼深井，并建有二条DN300的钢管，专给高井热电厂供水。但由于北京地区地下水位下降，高井热电厂又在厂区附近打了两眼深井，供厂区及生活区生活用水。1.2.4 原有电厂交通运输铁路：电厂铁路专用线在丰沙线三家店站已经接轨。公路：厂址东南侧排洪沟的东侧为电厂路，该路东北连石门公路，西南通双峪路。并连接石景山发电厂和高井热电厂。厂址西南侧有双峪路，该路西北通石门公路，西南通阜石路。双峪路、石门公路为二级公路。厂址外部交通十分方便。目前厂区内已有完整的道路系统，电厂的主干道已与市区主要干道相接。1.2.5 原有电厂大气污染排放状况高井热电厂从2002年开始进行了环保综合治理，各项环保指标均达到了国家排放标准，烟尘排放浓度截至2007年底已全部满足北京市地方标准DB11/139-2007锅炉污染物综合排放标准时段的排放限值，2008年上半年完成了脱硝系统改造，全厂烟气污染物排放浓度均可满足北京市排放标准时段的排放限值。1.2.6 原有电厂灰及灰渣处理高井热电厂全厂8台炉的除尘器全部改为布袋除尘器，灰渣处理方法如下：输送方式飞灰封闭式正压气力输送至贮灰库；炉渣为水力至脱水渣仓，水为循环使用贮存方式封闭式贮灰库、渣仓储存，汽车外运至综合利用用户综合利用及处理方式厂内原设有干灰分选设备，灰渣均由专门粉煤灰公司统一包销用于建工建材。1.2.7 原有电厂总体布置高井热电厂现有装机容量6110MW凝汽机组，锅炉8台。自1961年到1974年陆续建成投产。电厂厂区用地约31hm2。主厂房布置在厂区中央部位。汽机房，固定端朝东南，扩建端朝西北，锅炉房朝西南。110kV、220kV屋外配电装置布置在主厂房东北侧。煤场及卸煤设施布置在主厂房西南侧。辅助、附属生产建筑布置在主厂房固定端东南面。厂区总平面布局呈三列式布置。电厂厂前区、主要出入口布置在厂区东南侧。1.3 项目建设的必要性(1) 北京市供热的迫切需求。(2) 优化电力结构(淘汰小机组，建设高参数大容量供热机组)，促进电力节能降耗的需要。(3) 减少污染物排放的需要。(4) 提高北京电网电压支撑以及满足京津唐电网负荷不断增长的需要。(5) 节约水资源的需要。(6) 美化城市景观，建设和谐社会，改善附近居民生活的需要。(7) 土地资源利用的需要。(8) 循环经济的需要。(9) 保持区域经济增长的需要。1.4 研究工作的主要工程设计目标(1) 选择350MW级燃气供热机组最大限度的节约能源消耗，提高机组整体效率。(2) 采用国际先进环保技术，环保排放标准要优于欧洲现行标准，达到北京市地方标准要求。(3) 使用城市再生水，最大限度的节约北方地区现已十分紧缺的水资源。采用直接空冷技术，最大限度的节约水资源。工业废水、生活污水经过厂内深度处理，实现循环使用，做到污水“零排放”。 (4) 选择使用当前世界上最先进的自动化控制系统，最大限度的体现科技含量。 (5) 控制噪声污染，设备选型要采用超低噪声设备，完善防噪措施，实现厂界噪声达标。(6) 符合城市总体规划，精心设计，在满足建设用地需求下，合理利用土地资源，减少用地。(7) 建筑设计上要体现美学理念，建筑新颖，更多的体现现代建筑的风格，达到与周边地区和谐。(8) 满足社会需要，承担社会责任，提供清洁电力，提高首都电网安全可靠性。(9) 缓解北京西部地区集中供热的供需矛盾，提供经济、环保、安全热源，创建美好生活。(10) 厂区总平面布置在建厂条件可行的条件下优化工程方案，认真分析不同建厂条件和不同方案对投资和运行费用的影响，以成本最低为原则。根据以上设计目标，我们提出本工程的总目标为：把本工程建设成为绿色环保型城市示范电厂。1.5 研究范围按初步可行性研究深度规定的要求，对本工程的基本建厂条件进行研究，包括水文气象、工程地质、水文地质、气源、厂区总平面布置、公路、环境保护、电力系统。并对接入系统、燃料运输、厂区总平面布置、供水、供热、环境保护等设计方案进行原则性阐述，提出初步投资估算和经济效益分析。2 电力系统2.1 电力系统概况2.1.1 华北电网现状华北电网由京津唐电网、河北南部电网、山西电网、内蒙西部电网和山东电网组成，供电区域包括北京、天津两直辖市和河北、山西、山东三省及内蒙古自治区西部地区。截止2008年，华北电网已有500kV变电站79座，变压器151台，总变电容量约MVA，全网500kV线路229条，线路总长约21996.99km。其中京津唐电网已有500kV变电站23座，变压器52台，总变电容量约44910MVA。截止2008年，华北电网网调及各省调直调装机容量达.4MW，其中火电.4MW，水电(含抽水蓄能)4529.9MW，风电723.1MW，直调装机容量中直接接于500kV系统的容量达49090MW。其中京津唐电网直调装机容量达38219MW，其中火电36999MW，水电1220MW，直调装机容量中直接接于500kV系统的容量达19960MW。2008年华北电网从东北电网净受电52.56亿kWh；京津唐电网向山东电网送电29.54亿kWh。2008年华北电网最高发电负荷为MW，同比增长1.22%。2008年，华北500kV电网已形成以京津冀区域为受端负荷中心，以内蒙西部电网、山西电网为送端，省网间西电东送有11回500kV线路(不包括托克托、岱海、上都等直送线路)的较坚强电网；山东电网电力供需基本自平衡，通过辛安聊城双回500kV线路与主网相联。华北电网内主要电力走向为西电东送、北电南送。华北电网共有七个西电东送通道：内蒙古电网外送通道由丰万顺双回路、汗海沽源太平双回路组成；托克托电厂外送通道由托克托浑源安定(霸州)4回路组成；山西电网外送通道由大房双回、神保双回、侯石单回、潞辛双回共计7回组成。上都电厂承德的双回500kV线路开辟了一条独立的北电南送通道。在华北电网内部，京津唐电网、河北南网、山西电网、蒙西电网和山东电网均已形成各自较强的500kV主干电网。山西电网以大同至运城的南北之间500kV双回线路组成华北电网西部纵向通道；河北南网以保北至辛安的南北之间500kV双回线路组成华北电网中部纵向通道，并通过房保双回向北延伸至京津唐电网；由京津唐电网的姜家营安各庄芦台滨海线路和河北南部的黄骅沧西武邑辛安线路逐渐形成华北电网南北之间的第三纵。华北电网“七横三纵”主网架格局已初具规模。到2008年底华北电网地理接线示意如图2.1-1所示。2.1.2 北京电网现状北京电网位于京津唐电网的西部，除承担为首都供电的任务外，还向相邻的天津、唐山等相邻的京津唐东部电网、河北省部分地区转送西电东送电力，在京津唐电网中处于十分重要的地位。到2008年底，北京电网500kV架空线路3017.62km，220kV架空线路2796.15km，220kV电缆线路长度200.773km。北京电网共有110kV及以上变电站354座，变电容量77306.5MVA，500kV变电所9座，220kV变电所55座。北京地区电网统调电厂19座，装机容量5996.6MW，其中，火电装机容量4934.1MW，水电装机容量213MW；抽水蓄能装机容量为800MW；风电装机容量为49.5MW。到2008年底，北京地区累计供电量665.84亿kWh，较去年同期的644.02亿kWh增长3.39%；整点最大负荷12428.3MW，较去年整点最大负荷11863.9MW增长4.76%；瞬间最大负荷12565.8MW，较去年瞬间最大负荷11895.8MW增长了5.63%。随着京津唐电网的不断扩大和发展，北京电网原有的500kV环网结构也在逐步发生变化，随着2008年朝阳站、门头沟站、兴都站的投产，北京目前形成了昌平 顺义双回、顺义 通州双回、通州 安定单回、安定 房山单回、房山 门头沟单回、门头沟 昌平单回的500kV环网。中心城区有城北、朝阳、兴都3个500kV负荷站，均由500kV环网上的两个不同方向的枢纽站提供电源。500kV环网和区外有8个联络通道，分别为张南 昌平双回、大同二厂 房山双回、房山 保北双回、浑源 安定双回、盘山电厂 通州单回、万全 顺义三回、太平 顺义双回、津北郊 安定单回。目前北京220kV电网正常方式下断开石吕双回、苑老双回、华营双回、上清三回、东奥双回，分为5个分区运行，分别为昌平 城北分区、城北 顺义 通州分区、通州 安定分区、兴都 房山 门头沟分区、门头沟 昌平分区。正常方式下珠聂双回备用和张家口电网断开电磁环网，韩涿双回备用和河北南网断开电磁环网，安龙单回备用以满足安定220kV分母线运行，龙河由霸州方向提供电源，大屯由安定方向提供电源，北京电网和廊坊南部电网断开电磁环网，廊坊北部电网通过三河 北寺线路和北京电网保持联系，蓟北双回备用和天津电网断开电磁环网。2008年北京电网接线图如图2.1-2所示。2.2 电力市场预测京津唐地区属华北经济发达地区，目前京津唐电网电力供需基本平衡。预计今后十年，京津唐地区经济将继续保持平稳发展，用电量也将稳定增长。近年来，京津唐地区夏季持续高温高湿天气，使空调制冷负荷增势迅猛，导致夏季负荷水平升高，出现夏、冬两个用电高峰季。近几年，京津唐电网最高供电负荷均出现在夏季。今后气候对供电负荷的影响将增大。根据华北各地区国民经济发展目标，分析电网历史情况、特别是1990年以来的用电量情况，对京津唐电网全社会用电量和发购电负荷进行了预测。根据华北电网规划负荷预测，2010年京津唐电网全社会用电量预计达2710亿kWh，最高发购电负荷预计达42600MW，北京电网社会用电量预计达426亿kWh，最高发购电负荷预计达15300MW；2012年京津唐电网全社会用电量预计达3290亿kWh，最高发购电负荷预计达52500MW，北京电网社会用电量预计达950亿kWh，最高发购电负荷预计达17700MW。京津唐电网负荷发展预测见下表所示。表2.2-1 京津唐电网及北京电网用电量、负荷预测结果2009201020112012201320142015全社会用电量(GWh)其中：北京77000850009000095000最高发购电负荷(MW)38400426004729252500568896164666800其中：北京142001530016600177001870019800210002.3 装机安排及电力平衡2.3.1 电源建设情况由于煤炭、水利等资源的限制，京津唐电网无法依靠本地区电源建设来满足电网电力负荷的需求，从西部能源基地山西、内蒙及西北地区接受电力来满足本地区电力负荷的需求已成必然趋势。根据国家发改委批准和列入优选的电源项目，列出京津唐电网20092015年电源装机安排见表2.3-1所示。表2.3-1 京津唐电网电源项目 单位：MW项 目2009年2010年2011年2012年2013年2014年2015年京津唐电网合计586645911230159675013501198(一)水电/蓄能600600丰宁抽蓄600600(二)火电531734179803001大同三期13202津东北郊供热6603北疆100010004唐山新区热电6005张家口热电3003006宣化热电3303307军粮城五期3503508曹妃甸一期6009首钢自备50750710北塘热电33033011天津南疆热电30030012开滦煤矸石600(三)其他电源合计5491173.52501295.5750750598.05风电机组5491173.52501295.5750750598.052.3.2 电力平衡2.3.2.1 电力平衡原则(1) 考虑到联网效益，京津唐电网的备用容量按最高发电负荷的18%计。(2) 对于电源中的燃机、油机、小水电等按受阻容量计入。因各种原因不能按额定容量发电的机组的少发部分按受阻容量考虑，在平衡中扣除。(3) 新投产机组当年不能完全发挥作用，在平衡中当年投产容量计入1/31/2。(4) 凡电力直送京津唐电网的电厂，均计入京津唐电网平衡。(5) 风电机组不参加电力平衡。2.3.2.2 京津唐电力平衡根据前面负荷预测和装机安排，对京津唐电网作出相应的电力平衡。京津唐电网电力平衡结果见表2.3-2。表2.3-2 京津唐电网的电力平衡结果单位：MW序号20092010201120122013201420151最高发购电负荷384004260047292525005688961646668002需要发电装机453125026855804619506713072742788243新增装机容量5866459112301596750135011984网对网送受电44503150315031503150415041505规划从特高压交流受电005005001500170043006呼盟直流送唐山00040004000400040007外蒙直流送天津00400040004000400040008外蒙直流送霸州(京津唐)00000009装机盈亏1131-83-215-790-689-5745-7892京津唐电网电力平衡结果显示，仅计入发改委已核准的和同意开展前期工作的电源项目，考虑从蒙西电网、山西电网、东北电网受电，扣除转送山东电网和河北南部电网电力后，并考虑特高压受电后，京津唐电网“十一五”后两年电力基本平衡，进入“十二五”后，20112013年电力缺额200MW800MW，2014年、2015年京津唐地区缺少装机5745MW、7892MW。2.3.2.3 北京电网电力平衡北京电网电力平衡结果见表2.3-3。由北京电网电力平衡可以看出，考虑北京电网中发改委已核准的和同意开展前期工作的电源，2010年北京电网装机市场空间约12220MW，2012年北京电网有装机空间约14300MW，2015年有装机空间17000MW。需考虑从500千伏电网和特高压受电以满足北京电网的负荷需求。表2.3-3 北京电网的电力平衡结果单位：MW序号20092010201120122013201420151最高发购电负荷142001530016600177001870019800210002需要发电装机167561805419588208862206623364247803新增装机容量0300600060060004年末可用装机56835833628365836883748377835装机盈亏-11073-12221-13305-14303-15183-15881-169972.4 接入系统方案电厂本期4350MW级机组暂考虑以220kV线路接入系统，暂考虑以34回220kV线路接入系统。具体方案待接入系统设计审查后确定。2.5 系统对电厂的要求2.5.1 电气主接线系统对电厂电气主接线没有特殊要求。2.5.2 短路电流水平电厂本期电气设备短路水平可按不小于50kA选择。2.5.3 机组功率因数建议电厂机组应具备满负荷时功率因数在0.85(滞相)0.95(进相)运行的能力。2.5.4 系统调峰对电厂的要求要求机组在非供热期调峰能力应不小于额定容量的60%。2.6 项目建设必要性(1) 满足北京电网负荷需求京津唐电网是华北电网的负荷中心之一，北京电网是京津唐电网中电力负荷发展较快的地区，随着北京城市规模扩大，用电负荷的持续高速增长，加上本地电源建设受燃料运输、水资源及环境等条件的制约，北京电力供需平衡问题越来越突出。根据北京电网电力平衡，考虑北京电网中发改委已核准的和同意开展前期工作的电源，2010年北京电网装机市场空间约12220MW，2012年北京电网有装机空间约14300MW，2015年有装机空间17000MW。因此，本工程的建设对改善北京的电力供需平衡，提高北京供电可靠性，改善地区供电质量均具有积极意义。(2) 满足北京地区供热的需要本工程的建成投产，满足市区中心西部及海淀、石景山、门头沟地区的供热需求，符合国家“热电联产”政策。(3) 为北京电网提供必要的电压支撑随着北京城市规模扩大，用电负荷的持续高速增长，加上本地电源建设受燃料运输、水资源及环境等条件的制约，北京电力供需平衡问题越来越突出。从1980年开始，北京地区的电力供应不能满足地区需要，逐步扩大从区外受电，而且受电比重越来越高。1990年，北京的外受电比例在30%左右，为了保证北京的供电安全，加强了电网建设，形成了220kV环网结构，并开始建设500kV网络接受西部电力；2000年，北京电的外受电比例达到了60%左右，为了保证北京的供电安全，继续加强500kV电网建设，形成北京500kV环网，并且加强北京500kV电网与天津、河北南网等外区电网的联系，增强电网共同抵御大事故的能力；目前北京地区的区外受电比例已经达到2/3，接近70%，在这种情况下，为了保证北京地区的供电安全，华北电网公司又进一步加强北京500kV电网与外区电网的联系，形成京津冀500kV电网，并适当断开北京部分500kV线路以降低500kV短路电流，提高设备安全水平。在北京地区外区受电比例逐年增加的情况下，本工程的建设，增加北京电网的主力发电机组，这无疑对改善北京的电力供需平衡，加强受端电网电源支撑，提高北京供电可靠性，改善地区供电质量均具有积极意义。为满足北京电网的安全稳定供电的要求，在北京地区建设一定容量的支撑电厂是十分必要的。北京电网内部电源支撑严重不足，在夏季大负荷期间更为突出。因此，在增加西电东送容量的同时，应相应增加北京电网的大电源支撑，特别在北京负荷中心周边地区合理布局必要的大电源，本工程位于北京的负荷中心，其建设将增加北京电网220kV系统的大电源支撑，增加电压稳定储备，可有效地增加正常及事故情况下的受电能力，防止发生电压崩溃和频率崩溃。(4) 满足北京地区环保的需要本工程采用机组效率高、能源利用率高、环保指标高的大型燃气-蒸汽联合循环热电联产机组，可以提供清洁的电力、热能，本工程的建设大大减少区域供热小锅炉房的建设，减少大大小小烟囱的建设，有利于改善城西地区的空气质量和城市景观，有利于绿色北京建设。因此，本工程的建设有利于优化电力结构，提高本地区的供电可靠性，促进电力节能降耗减排，满足北京电网负荷和供热需求，更为受端系统提供无功电压支撑、提高严重故障时系统的支撑能力，因此该工程的建设是必要的。北京国电华北电力工程有限公司第 14 页大唐国际高井热电厂燃气热电联产扩建工程初步可行性研究报告说明书北京国电华北电力工程有限公司第 15 页大唐国际高井热电厂燃气热电联产扩建工程初步可行性研究报告说明书图2.1-2 北京电网2008年现状示意图3 热负荷3.1 热负荷现状3.1.1 京西地区供热现状目前北京市西部供热主要以市政集中供热、燃气或燃煤锅炉房为主。北京市集中供热西部管网运行系统为：高井热电厂、石景山热电厂作为西部管网的基本负荷热源和双榆树供热厂联网运行。近几年来，北京市经济、建设迅猛发展，集中供热负荷增长迅速，需求量远大于实际供热能力。北京市西部现有的集中供热热源已全部达到最大出力。随着近些年来治理工作的力度加大，北京市城区目前基本已经取消了20吨/时以下的燃煤锅炉房，目前市区西部还存在一些20吨/时以上燃煤锅炉房。针对这些锅炉房的整合方案，目前相关部门已经开始着手制定。其中有一部分肯定会由市政热网来接纳。综上所述，为了保障北京市的发展，实现北京市治理大气污染的目标，有必要对西部现有热源进行改、扩建，新建大型热电联产源点，积极发展热电联产，加强大型热源支撑。3.1.2 高井电厂供热现状北京高井热电厂始建于1959年，1974年全部竣工，安装有6台110MW凝汽式汽轮发电机组和8台高温高压燃煤锅炉，总装机容量660MW。为满足京西地区集中供热需求，电厂在20022004年间将凝汽机组改造为采暖供热机组，现在供热面积已超过1300万平方米。目前，京西沿线热负荷增长速度约为每年8001000万平方米，供需矛盾很大，电厂的供热能力已远远不能满足热负荷发展需求。3.1.3 高井热电厂实施扩建工程的必要性随着经济社会的快速发展，城市规模不断扩大，相应的供热需求增长非常迅速，同时也充分暴露了集中供热热源不足的问题。20072008采暖季北京市集中供热西部热网中的高井热电厂已经处于最大出力状态，并且电厂内的备用机组也投入使用，这对整个供热区域的用户用热安全极为不利。北京城市总体规划(2004-2020年)中对北京市中长期发展进行了详细的说明。其中供热需求发展规划说明:2000-2006年城市供热面积年均增加3200万平方米，年均增长7.5%。按照此种增长方式发展，到2010年全市城镇供热需求不低于6.5亿平方米，到2020年达到10亿平方米。北京集中供热管网已经是全国最大的热力管网，目前供、需存在严重的不平衡，集中供热热源点建设跟不上城市建设的发展速度。一些没有纳入市政管网的地区还在建设区域供热锅炉，城市建设的快速发展对集中供热热源需求极大。具体到北京西部，市政集中供热面积预计到2010年以前将还要新增2400万平方米，到2020年要新增面积将达到近1亿平方米。根据北京城市总体规划，北京市域范围内将构建起“两轴两带多中心”的城市空间结构。规划中的石景山区与门头沟新城共同构成城市西部发展带的重要节点，是城市综合服务中心之一，同时也是文化娱乐中心和重要旅游地区。因此根据北京西部地区的供热现状及首钢搬迁后8平方公里需要集中供热和未来发展规划需要新的热源，北京高井热电厂作为目前西部地区主要热源点之一，对其现有热源进行扩建，新建大型热电机组，这对实现市政发展规划，改善地区环境质量，节约能源都具有重要意义。3.2 热负荷分布北京热力集团初步规划了高井热电厂扩建供热规模，主要供热区域为北京城市中心区西部及海淀区、石景山区、门头沟区。规划的主要热负荷是：1) 替代规划供热区域内现有小锅炉的热负荷。海淀区、石景山区、门头沟区。目前该区域共有燃煤锅炉房165座，燃煤锅炉359台，年耗煤量为74.28万吨，供热面积2857万平方米(详见表1)。该热负荷可以由高井热电厂新热源替代。表1 燃煤锅炉汇总表行政区县燃 煤面积(万平方米)住宅(万平方米)锅炉房(座)锅炉(台)海淀1930.111218.0479206石景山423.39334.68818门头沟503.58413.5278135小计2857.081966.241653592) 石景山区新规划热负荷，新增供热面积2000万平方米。3) 门头沟区新规划热负荷。根据门头沟新城城区的划分及部分城区控制性详细规划，门头沟新城2012年新增集中供热面积1200万平方米，到2020年总建筑面积为2650万平方米。4) 北京市中心区西部规划热负荷。包括海淀区在内的北京中心区西部地区到2010年将新增供热面积2400万平方米。到2020年要新增面积将达到近1亿平方米。现状热负荷区域先期热负荷区域二期热负荷区域上地门头沟地区五里坨地区高井西部规划供热范围预测图从上述可知，近期热负荷总量达8357万平方米，远期热负荷总量可达2.2亿平方米。北京市西部现有高井热电厂和京能热电有限公司以及一些燃煤小锅炉总供热能力仅4057万平方米，由此可见高井热电厂扩建是十分必要的。本工程将为新增热负荷提供热源。3.3 项目建设必要性3.3.1扩大供热能力，满足北京地区供热需求根据北京市四大热电中心规划，高井热电厂扩建热电联产机组，新机组建成后可提供2100万平方米供热面积，为北京市提供清洁的热源支撑。目前，北京城市热网中的热电厂和尖峰锅炉房均已达到设计负荷，供热设施已经超出力运行。现在不仅缺少供热发展所需的热源，而且一旦某个热电厂或锅炉房的供热设施出现问题，都会因热源缺少而影响供热，这种供热方式存在很大风险。因此，高井热电厂扩建工程可为北京西部增加一个安全、稳定的热源，缓解当前热负荷供需紧张的矛盾。3.3.2 提高能源利用水平，促进节能降耗减排随着国家对节能、环保的高度重视，提高能源利用率、发展高参数、大容量、高效率的发电机组已成为当今乃至今后火电机组的发展方向。利用高参数大容量机组实现“节能减排”是目前供热机组的发展方向。目前国家制定了相应的政策，大力支持热电联产集中供热。为实现我国能源的可持续发展战略，提高能源的综合利用率、实现节能减排、达到改善环境的目标，国家发改委、国家环保部等部委在关于发展热电联产的规定（急计基础20001268号）中明确指出：“热电联产具有节约能源、改善环境、提高供热质量，增加电力供应等综合效益。热电厂的建设是城市治理大气污染和提高能源利用率的重要措施，是集中供热的重要组成部分，是提高人民生活质量的公益性基础设施”。采用燃气-蒸汽联合循环电厂供热的方案，可以发展热电联产，提高能源的利用率，缓解由燃煤发电引起的环保压力，改善首都北京的大气环境质量。既可以满足供热需求，也可以达到环保的要求。3.4 本工程建设规模本期工程建设规模为4350MW级燃机组成的燃气蒸汽联合循环发电供热机组。工程建成后，机组供热能力1086MW(相当于934Gcal/h)，折合供热面积约为2100万平方米。3.5 供热介质和参数本工程供热仅考虑采暖热负荷。热网供回水温度暂按130/70计算，热网循环水量约16000t/h。4 燃料供应4.1 燃料来源本工程燃料采用陕京三线天然气(暂定)。陕京第三条长输天然气管线的设计能力使每年输送到北京市的天然气将达到150170亿Nm3，该管线最迟于2010年年底投入商业运营。4.2 燃料分析资料天然气成分表如下(摩尔百分比)：成分CH4C2H6C3H8C4H10C5H12CO2N2H2SHe组分96.120.5010.1180.0330.0122.60.1476.13mg/m30.469低位发热量32720kJ/Nm3(注：Nm3指在101.32kPa，20条件下)4.3 燃料消耗量当燃用上述天然气，天然气的耗量见下表：季节指标冬季采暖期非采暖期全年合计每台燃机小时耗气量(Nm3/h)8286177544有效利用小时数(h)2880112040004台燃机耗气量(108Nm3)9.54563.821413.3671、Nm3指的是101.32kPa，20条件工况下的标准立方米；2、天然气燃料的低位发热量为32.720MJ/Nm3。3、非采暖期考虑机组起停、低负荷和老化因素，气耗增加10%。5 建厂条件5.1 厂址概况大唐高井热电厂扩建工程燃气联合循环机组厂址，位于北京市石景山区高井热电厂厂区西侧，距北京市区约30km。高井热电厂厂区东南隔鬼子山距石景山发电厂约1.2km；厂址西南有永定河自西北向东南流过，距电厂约0.8km。其间有石门公路及丰沙铁路线，双峪公路沿河与厂址相邻，高井热电厂北、东北方向有永定河引水渠环绕。厂址东北为高井村。拟建厂址利用北京市石景山区大唐高井热电厂既有厂区和厂区西侧近期收购的北京现代建材有限责任公司土地进行建设。厂址处于北京西山的东南部边缘，其东、南、西三面被低山地形所环绕。地形比较平坦，自然地面标高在101.00m98.00m之间。西北高，东南低。拟选厂址附近有八宝山断裂(F1)、黄庄高丽营断裂(F2)、高丽营西直门琉璃河断裂(F3)。八宝山断裂(F1)、黄庄高丽营断裂(F2)为强烈全新活动断裂，与两个厂址的距离分别约为5.5、7.0km，均大于最小安全距离，断裂对两个厂址的稳定性不构成影响。高丽营西直门琉璃河断裂(F3)、为中等全新活动断裂，与两个厂址的距离约为11.0km，对两个厂址的稳定性不构成影响。厂址区附近在历史上未发生过6级以上的地震。厂址附近历史地震最大为3.8级，历史地震震中距2个厂址的距离均大于或等于4.5km，对两个厂址的稳定性不构成影响。根据建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)，场地抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第一组。从区域稳定上综合分析，厂址适宜建厂。5.2 交通运输厂址东南侧排洪沟的东侧为电厂路，该路东北连石门公路，西南通双峪路。并连接京能热电。厂址西南侧有双峪路，该路西北通石门公路，西南通阜石路。双峪路、石门公路为二级公路。厂址外部交通十分方便。5.3 水 源5.3.1 电厂现有水源现状北京高井热电厂现有水源有地表水源、城市再生水水源和地下水源3个。其中电厂的工业用水取用城市再生水水源，电厂及附属生活区的生活用水取用地下水源，地表水源作为电厂工业用水的应急备用水源。现就3个水源描述如下：5.3.1.1 地表水源北京高井热电厂的地表水源取自永定河引水渠。永定河引水渠的上游为官厅水库和三家店水库，永定河引水渠距电厂约0.5km。北京高井热电厂为提取电厂工业用水，在永定河引水渠的五里坨公路的倒虹吸前加设平板闸门并建有取水口及引水明渠，官厅水库沿着引水明渠自流至厂前的中央水泵房，取水构筑物的容量按最大流量20m3/s设计。北京高井热电厂现有装机660MW(6台110MW)燃煤供热机组。原电厂循环水系统设计为直流供水，由于多年来北京用水紧张，自1976年后电厂逐步改造为带冷却塔的二次循环供水系统，至1985年先后建有4座逆流式自然通风冷却塔，至此电厂全部改为二次循环供水系统。根据1985年3月29日，北京市(1985)57号文：“加速高井热电厂四号冷却塔的建设，保证九月底以前竣工投入使用，从十月份起，对高井热电厂用水按1.5m3/s供应”。另据1998年2月20日，北京市城市河湖管理处(1998)007号文：“关于1998年用水指标的批复”核准电厂1998年1月12月用水总量为：4730104m3。所以到目前为止，电厂的用水指标仍按1.5m3/s计。由于近年来电厂的节水技改工程起到了节水效果，现电厂的实际取用水量已控制在0.50.7m3/s左右，最大补水量为0.9m3/s