风电场弃风供热的可行性分析

风电场弃风供热的可行性分析

目前，新华动力租赁有限公司吉林分公司正在开展废物加热项目。利用风电场弃风产生的电力为城市供暖,缓解电网调峰及外送压力、有效提高风资源利用率、最大限度减少风能损失、达到风电就地消纳,为风电的消纳探索出一条新的途径,同时可以解决当地政府和热力公司采用燃煤取暖带来的一次能源消耗和综合环境问题,实现了风电消纳和清洁供暖双赢格局。为此,针对缓解北方地区冬季供暖期电力负荷低谷时段风电并网运行困难问题,改善北方地区冬季大气环境质量,探讨在北方具备条件的地区推广应用风电清洁供暖技术具有现实的意义。1以风电消纳为导向,走清洁供暖道路吉林省风能资源十分丰富,风能资源主要分布在吉林省西部的白城、松原和四平地区。截止2013年底,吉林省风电装机容量为3774MW,是国家规划的八个千万千瓦风电基地之一。近年来,由于吉林省内的用电负荷和电网建设与电源建设不配套,电源装机中燃煤机组约占70%,在这些燃煤机组中热电联产机组约占75%,风电发展受到了限制。为了充分利用当地的风能资源,预计到“十二五”末期,吉林省风电发展要以风电消纳为导向,更好地促进吉林省风电的健康发展。2013年吉林省风电平均利用小时数为1653h;虽然比2012年的1420h高出233h,但弃风现象仍较为严重,并且随着新建燃煤热电联产机组和新建风电场的投用,风电场弃风现象不会有大的缓解。风电的消纳已经成为制约吉林省风电产业发展的瓶颈。为此,探讨冬季并且是大风季的风电消纳的可行性。清洁供暖能使风电就地消纳。清洁供暖项目与风电场捆绑,利用电网用电低谷段的弃风电力,提供对应的“低谷”风电蓄热。2项目经济效益分析以白城地区清洁供暖项目为例,对它的经济性进行分析。2.1蓄热电锅炉系统吉林省白城地区,冬季严寒,冬季极端最低气温-33.4℃。冬季室外采暖计算温度:-21.8℃;采暖天数:168天;采暖期室外平均温度:-8.9℃。清洁供暖项目拟定供暖面积为2×104m2,对应一个供暖期的供热量为11.25×104GJ。建设有3台10MW电极式热水锅炉(供电电压10kV、正常运行压力为1.6MPa、供/回水温度为194/164℃)配4台350m3的蓄热储罐(正常工作压力1.05MPa、对外供水温度最高/最低为180/95℃);要求每个供暖期实现对外供热量为11.25×104GJ,整个供暖期热力站的用电量中,电网低谷用电量在90%以上。电锅炉的蓄热模式当实际采暖热负荷在平均采暖热负荷以上时为部分量蓄热,当实际采暖热负荷在平均采暖热负荷以下时为全容量蓄热。当地电网针对大工业用户的用电,每日根据不同的时间段,将用电分为“峰、谷、平”三个时段,按照不同的用电时段,执行不同的电价政策,以平段电价为基础,峰段电价为平段电价的1.5倍,谷段电价为平段电价的0.5倍。蓄热电锅炉主要利用电网用电低谷时段7h时间内的弃风电力实现蓄热,可以实现全天24h向用户连续供热的运行方式。保证室内温度可达到18℃以上。2.2cdm运行h数及风电电价以容量为9.9MW风电场为例,总投资为95000万元,可研设计运行h数为2000h,按自有资金占20%及不能取得CDM收入的前提下,风电电价为0.58元/kWh,按以下二种情况进行测算:2.2.1发电h数偏低,发电负增长若发电2000h,可实现利润900万元。目前实际状况:由于限电,风场只能维持在1420h(2012年吉林省风电平均利用h数),发电h数低于盈亏平衡点384h(对应电量为3802万千瓦时),年亏损为1887万元。2.2.2风电场总体效益情况按等量(换热站用电量与风电场增发电量持平,年用电量为3782×104kW·h)计算,且购电价0.47元/kW·h(前四年优惠0.06元/kW·h),换热站运营后第一年可盈利385万元,第二年至第四年每年递增3.38%;第五年盈利210万元,以后每年递增6.19%。按等量计算,供暖项目运营后风电场的总体利润情况如表1(含供热项目)。按照能源局优惠政策:参与清洁供暖项目的相应风电场(限99MW容量)不限电的原则,风场在保证供暖项目相应增发380h的基础上,按照风电场设计值2000h,还可额外增发200h,风电场每年增加利润987万元。按不限电原则计算,供热项目运营后风电场的总体利润情况如表2(含供热项目)。3清洁供暖co化石燃料排放大量二氧化碳气体产生的温室效应占据主要地位,还有CH4,(单位量相当于CO221倍)N2O,(相当于CO2的310倍),PFC3(相当于CO2的6500-10000倍,HFC3(万倍数量级),SF6(万倍CO2)。据资料显示,此项清洁供暖项目可节约标煤1.3626×107kg,折合当地煤(当地煤发热量按4000kcal计算)2.358243×107kg;减少CO2排放量约为2.9050×107kg;较少有害物排放SO2排放量约为2.537×105kg、氮氧化物(以NO2计)约为1.785×103kg、烟尘排放量6.487×105kg;节约淡水6.6万m3。4期主要特点指标目前,环保节能、减少排碳的重要性和趋势性逐渐为人们所认识,未来的电采暖将占据主导。目前电采暖有电锅炉、固体加热材料供热、电采暖地热膜等采暖方式。未能得到大力推广,主要是供热成本较高的原因。解决好供热中有30%~40%的热量浪费切实降低供热成本,电采暖才能走上历史的舞台,清洁供暖才能大有市场。目前电采暖市场主要有直接电热、间接供热、蓄热式电采暖等几种形式,期主要特点如下:直接电热:壁挂式及安装在室内电暖器属于直接电热产品,其热量利用外表材料辐射扩散或以对流传热原理发出热量,直接加热室内空气,直接电热电暖器热量利用率达百分之百,室内升温迅速,能够方便快捷的通过开停电控制室温,直热电暖器配合温控装置形成电采暖供暖系统,该系统可以满足人的即时需要,达到按需供热的理想化供暖。直接电热类电暖器按发热元件区别一般有板式(电热板)和管式(电热管)。间接供热:电热膜,地热电缆供暖可视为间接供热方式,电热膜和地热电缆分别在房间的天棚内和地板下隐藏安装,其热量依靠天棚石膏板和地板材料受热后缓慢散发以加热室内空气予以供暖,热量利用率有折减,电热膜与地热电缆供热的控制性能不好,它很难保证对人的即时供暖。电热膜、地热电缆产品供热尽管有感觉舒适的优点,但从技术经济上对比分析,各项指标均低于直接电热供暖。蓄热式电采暖:有固体蓄热和固体蓄热。设计初衷是利用峰谷电差价错峰用电达到降低电费目的的电热设备,谷底时间段利用较大功率电热设备将热量储存起来支持全天的供暖,但在未执行