惠民型多能互补综合示范工程能源供需分析

惠民型多能互补综合示范工程能源供需分析能源资源天然气供应“西气东输”某分输站于2014年1月建成，日供气量约为1.2万立方米，供气压力0.3MPa，其气量和压力无法满足天然气分布式能源站需求。本工程将采用“西气东输”冀宁管道气源，西气东输的冀宁管道干线配套的江都—如东管道联络线，西起冀宁管道苏北江都分输清管站，向东经泰州、泰兴、如皋、南通至如东分输清管站，在此与江苏LNG接收站外输管道工程LNG接收站相连，该工程现已基本完成建设。本期工程将获得天然气年供量0.2亿Nm3。“西气东输”典型的天然气气质资料和指标分别见表1-1和1-2。表1-1天然气组分成分摩尔数值%成分摩尔数值%CH497.6C6+0.05C2H60.62CO20.65C3H80.41N20.45C4H100.21H2S0.36mg/m3C5H120.01表1-2西气东输天然气典型指标名称单位数值相对密度/0.576低位发热量（状态：0.1013MPa、20℃）kJ/m3kCal/m3332527942天然气低位热值（LHV）kJ/kg48686.3高位发热量（状态：0.1013MPa、20℃）kJ/m3kCal/m3369098815高位热值/低位热值/1.11密度（状态：0.1013MPa、20℃）kg/m30.692华白指数11759水露点℃-10烃露点℃<-40太阳能资源江苏省太阳总辐射在宏观空间分布上体现了云量、大气透明度等天空因素的影响，局部纹理特征又体现了坡度、坡向和周围地形相互遮蔽等地面因素对总辐射的影响。全省气候平均年太阳总辐射量为2978~5657MJ／m2，平均为4749MJ／m2。呈现由西南向东北递增的特点，连云港市最高，为5063MJ／m2，无锡市最低，为4514MJ／m2。根据全国年太阳总辐射量空间分布，将全国划分为4个等级区，江苏省位于C区，属于资源丰富带。详细见图1-1所示。图1-1江苏省水平面总辐射及年日照时长分布图某市属亚热带温润气候区，常年主导风为东南风，平均风速3.6米/秒；年平均气温15℃；年平均降雨1030毫米，年平均气压1016毫巴，年平均相对湿度67%，无霜期为217天。具有气候温和、雨量充沛、四季分明、日光充足、无霜期长等特点。城南经济新区紧邻南侧为车逻镇，应用PVsyst软件获取Meteonorm数据，取坐标北纬32°41'、东经119°30'，海拔2m。各月以及年太阳能总辐射量见表1-3，月总辐射变化见图1-2。表1-3光伏电站站址各月以及年太阳能总辐射量月份月总辐射量（MJ/m2）月散射量（MJ/m2）平均温度(℃)平均风速（m/s）1253.0149.21.61.542293.9178.64.21.773372.3250.98.92.084457.1297.615.52.045543.3345.220.61.926496.9335.224.91.777541.1341.527.91.758509.4310.326.91.669424.3249.822.91.5910358.6214.217.01.2911266.9162.610.71.3712247.6151.54.21.55总计/平均4764.32986.615.41.7图1-2月总辐射变化图项目场址太阳辐射月度时间分布以1月、12月为低值，且以12月为最低(238MJ/m2)。5—8月太阳高度角较高，全省总辐射量普遍较高，地形因子的影响作用减弱，气候因子占主导地位，其中6月受江淮梅雨的影响，总辐射量较5月、7月和8月略偏低，日照时数下降。项目场址处水平面上的年太阳总辐射为1323.4kWh/m2，即4764.3MJ/m2，根据《太阳能资源等级总辐射》（GB/T31155-2014），属于资源很丰富C级别，见表1-4。表1-4太阳总辐射年辐照量等级等级名称分级阈值分级阈值等级符号最丰富G≥1750G≥6300A很丰富1400≤G<17505040≤G<6300B丰富1050≤G<14003780≤G<5040C一般G<1050G<3780D注：G表示总辐射年辐照量，采用多年平均值（一般取30年平均）。项目场址处稳定度为0.45，属于稳定（B）级别。稳定度划分为4个等级：很稳定（A）、稳定（B）、一般（C）、欠稳定（D）。划分标准见表1-5。表1-5太阳总辐射年辐照量等级等级名称分级阈值等级符号很稳定Rw≥0.47A稳定0.36≤Rw<0.47B一般0.28≤Rw<0.47C欠稳定Rw<0.28D注：Rw表示稳定度，计算Rw时，首先计算总辐射各月平均日照辐照量的多年平均值（一般取30年平均），然后取最小值与最大值之比。项目场址地太阳能资源丰富、稳定，地形平坦、可利用土地面积大，适宜地面光伏电站的建设。工业园区内厂房集中，屋顶支撑强度好，适宜屋顶分布式光伏电站的建设。据估算某市地面光伏电站建设潜力为百万千瓦级，屋顶分布式光伏建设潜力为十万千瓦级，根据已有规划及当地负荷增长情况，本工程建设容量为50MWp的农业惠民地面光伏电站项目及容量为10MWp的屋顶分布式光伏电站项目。供用能现况冷热负荷当前，区内热负荷以工业热负荷和生活热水热负荷为主；区内冷负荷以企业办公用冷和生活用冷为主，居民生活用冷为辅。制冷方式主要为电制式中央空调，居民用冷主要为壁挂分离式电制冷。工业热负荷热源以企业自备燃气锅炉房为主，企业余热利用为辅。至2016年6月，区内现有主要用热企业最大工业用气量总计为42T/h，供热热源主要为10T/h以下分散燃烧天然气的低压蒸汽供热锅炉。主要的工业热负荷现状如表2-1所示。表2-1主要工业热负荷现状序号企业名称现有锅炉容量、台数用汽参数1扬州珠光器材有限公司1t/hx10.8MPa200℃2某市上广鸭肉加工厂4t/hx10.8MPa200℃3江苏益园家具有限公司1t/hx10.8MPa200℃4江苏江府酒业有限公司3t/hx10.8MPa200℃5某市广义健身器材厂1t/hx10.8MPa200℃6扬州市创旭服饰有限公司2t/hx20.8MPa200℃7某市伊隆新型建材厂2t/hx20.8MPa200℃8扬州市万仕德工艺有限公司5t/hx10.8MPa200℃9某市生物质能源有限公司7t/hx10.8MPa200℃10扬州园安纸业有限公司6t/hx20.8MPa200℃制冷负荷总计为23.99MW（冷负荷同时系数0.95），主要采用集中式电制冷系统。主要的空调冷负荷现状如表2-2所示。表2-2主要空调冷负荷现状序号企业名称空调面积(m2)制冷指标(W/m2)同时系数空调冷负荷(KW)1扬州珠光器材有限公司15091700.951056.372某市上广鸭肉加工厂13981700.95978.673江苏益园家具有限公司13950700.95976.54江苏江府酒业有限公司17017700.951191.195某市广义健身器材厂13419700.95939.336扬州市创旭服饰有限公司28200700.9519747某市伊隆新型建材厂18804700.951316.288扬州市万仕德工艺有限公司75453700.955281.719某市生物质能源有限公司73282700.955129.7410扬州园安纸业有限公司73510700.955145.7生活热水热负荷主要为家用电或燃气热水器。园区内生活热水负荷主要是企业洗浴用水及厨房用热。主要的生活热水负荷现状如表2-3所示。表2-3主要生活热水冷负荷现状物业类型用热人数供热类型最高日用热水指标(L/人.天)使用时间(h)小时变化系数热水温度（℃）冷水温度（℃）热水密度（kg/L)小时平均耗热量（MW)企业生活用热30000定时供热100122.560100.983216.05用电负荷2015年某城区最大负荷为248MW，“十二五”期年均增长为9.2%，用电增速较快，主要原因在于城区工、商业高速发展。其中，车逻镇2015年最大负荷12MW，“十二五”期间年均增长3.3%，呈平缓发展态势，符合该地区以农业和居民用电为主的特点。城南经济新区最大负荷达到26MW，“十二五”期间年均增长3.3%。存在的问题能源使用不匹配：由于蒸汽热负荷基本为工业热负荷，为满足企业工艺生产需要，但是企业热负荷基本为低温低压的低品位热负荷。目前所有工业热负荷的供应，都是依靠高品位的能源天然气直接燃烧一次性获得，高品位能源生产低品位热源，能源转换不匹配。能源使用效率低：目前所有工业用热为企业自备燃气锅炉和燃油锅炉，以满足企业自身的生产热负荷需求，没有集中供热系统。企业自备天然气蒸汽锅炉容量小，锅炉效率不高。缺乏统一规划，工业企业自行设置热源锅炉房，污染物排放点分散，环境监测及管理难度大，能源不能集中高效利用，供热管理水平较低，供热能耗偏高。空调冷负荷及生活热水负荷缺口大：随着居民生活水平提高，这部分需求越来越大，需要及早规划城市供热系统。用能需求预测某市城南经济新区位于某市区南部，属扬州市域环路产业板块规划发展区域，是省重点培育的中小企业创业基地、海峡两岸产业经济合作区。为进一步拓展城市空间，加快产业集聚，优化资源配置，促进全市“三大园区”均衡发展，某市委、市政府于2014年顺利完成城南经济新区与车逻镇融合，实施“区镇合一、以区带镇”的管理体制，为强力推促新区提速转型发展、特色发展、融合发展，增强了新动力、再塑了新优势。某市城南经济新区目前有五大主导产业，包括医药健康、绿色食品、运动健身器材、五金机械电器和新材料新能源。功能定位以及发展目标为：以绿色食品加工、现代制造和都市产业为特色，以现代物流商贸业为导引，兼有综合服务产业的某中心城市南部综合性产业新区。冷热负荷需求预测随着区内企业的发展，热（冷）负荷将不断增加，预计2020年工业企业最大工业用汽量将达到50T/h，制冷负荷将达到35MW。主要新增的工业蒸汽和制冷负荷现状如表3-1所示。表3-1主要新增的工业蒸汽和制冷负荷行业占地(㎡)空调面积(㎡)空调冷负荷(KW)近期规划新增工业热负荷（t/h）医药健康11977190151331.050.35931医药健康32279163811146.670.56837医药健康2716613950976.50.51498绿色食品4253714044983.080.37611绿色食品37580143911007.370.3274绿色食品6119912165851.551.33597健身器材41873186481305.360.45619健身器材44836165331157.310.34508五金机械37207158281107.960.6621五金机械30004163301143.10.88012新能源新材料62616190151331.051.07848新能源新材料70017163811146.671.10051工业企业预计到2020年将达到400余家，每家企业平均按100人，共40000人，生活热水用量取100L/人天，用热参数冷水为6℃，热水60℃。到2020年，预计生活热水负荷将达到21.4MW。2020年生活热水负荷如表3-2所示。表3-22020年生活热水负荷物业类型用热人数供热类型最高日用热水指标(L/人.天)使用时间(h)小时变化系数热水温度（℃）冷水温度（℃）热水密度（kg/L)小时平均耗热量（MW)企业生活用热40000定时供热100122.560100.983221.4通过考察园区内各企业锅炉运行情况，了解锅炉供汽参数、企业用热工艺特征，绝大部分企业为按订单生产方式，旺季期间24小时连续生产，且对用热参数的要求较低，压力基本在0.8Mpa，温度为200℃左右。医药健康行业对空调系统达到的温度、湿度、洁净度要求取决于三个因素：药品生产工艺要求、人体舒适感和室外环境条件，即不仅要保证药品的生产质量，同时使操作工人感到舒适。空气调节应该有效地控制洁净室内的温度、湿度、气流速度以及空气洁净度，而且应能迅速排除药物、消毒剂等散发的刺激性气味或臭味等；并应在提高室内空气品质的同时，保护好室外小环境，防止细菌扩散，减少交叉污染。除医药健康行业外，其他行业使用空调系统，主要是为了满足生产过程中所要求的温度、湿度、室内正压和噪声标准，以及室内空气的洁净度要求。工业企业生活热水日负荷有很大的不确定性，某市一般规律是白天用水量较少，晚上用水量较多，冬季比夏季用水量多。根据调查的几个工业企业的生活热水用量，其典型日逐时生活热水负荷特点如图3-1所示。图3-1典型日逐时热水负荷曲线图由于调查的局限性，日逐时热水负荷会有出入，上图还是反映了生活热水用量的变化趋势。从图中可以看出，7:00~9:00和12：00~14：00区间，是热水用量次峰值，全天峰值在21：00~24：00。与冷负荷在中午时段重叠，其它时段基本是错开的。用电需求预测根据相关“十三五”配网发展规划，预计某市城区用电负荷在未来一段时间仍将高