以遼寧為例開展風(fēng)力電熱聯(lián)供項目建設(shè)可行性及環(huán)境效益分析

唐曉慧

摘 要：以遼寧為例開展風(fēng)力電熱聯(lián)供項目建設(shè)可行性及環(huán)境效益分析，指出實施該項目不僅可以減少污染物排放，還可以拓展風(fēng)電消納渠道，提高風(fēng)電設(shè)備利用效率，擴(kuò)大用電市場減少電網(wǎng)的峰谷差，同時還能彌補(bǔ)城市供熱能力不足。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力 電熱連供 可行性 環(huán)境效益

中圖分類號：X828 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0128-02

直接燃煤供暖是城市大氣污染的主要原因之一，提高清潔能源供暖比例是減輕城市污染的重要措施。探索實施風(fēng)力電熱連供項目，利用棄用風(fēng)電解決城市供熱問題，實現(xiàn)風(fēng)力電熱聯(lián)供，可以改善能源消費結(jié)構(gòu)，減少城市煤炭消費，降低燃煤污染物排放規(guī)模，改善環(huán)境空氣質(zhì)量[1]。

1 開展風(fēng)力電熱聯(lián)供是節(jié)能減排的有效途徑

北方地區(qū)是我國開展風(fēng)力發(fā)電的主要區(qū)域，但風(fēng)電具有間歇性和隨機(jī)性，目前還無法向其他常規(guī)電源那樣對其出力進(jìn)行安排和空氣，存在一定的不穩(wěn)定性[2]。特別是進(jìn)入冬季，為保障供暖需要，熱電廠處于滿負(fù)荷運行，造成棄用風(fēng)電現(xiàn)象嚴(yán)重。風(fēng)力電熱聯(lián)供項目是利用棄風(fēng)電量實行供暖，也就是由“風(fēng)能”變“電能”、再轉(zhuǎn)換為“熱能”的新型供熱方式。據(jù)統(tǒng)計，目前遼寧省風(fēng)電裝機(jī)602萬kW，每年棄風(fēng)電量10.4億kW，約占風(fēng)力總發(fā)電量的15%以上，68%以上的棄風(fēng)電量（7.1億kW）發(fā)生在冬季11月至來年3月份，尤其是后半夜棄風(fēng)更為嚴(yán)重。如果遼寧現(xiàn)有棄風(fēng)電全部實現(xiàn)風(fēng)力電熱聯(lián)供，可滿足710萬m2供熱需求，估算可減減少碳排放70萬t，城市煤炭消費24萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，減少二氧化硫排放約4000多t，減少灰渣排放約10萬t[3]。

另一方面，北方城市冬季清潔能源供熱比例較低。以沈陽市為例，沈陽市中心城區(qū)現(xiàn)有供熱面積2.34億m2，利用電力、燃?xì)獾惹鍧嵞茉垂?240萬m2，僅占總供熱面積的5.3%，供熱燃煤污染已經(jīng)成為影響冬季大氣環(huán)境質(zhì)量的首要因素。采用電加熱方式后，減少了對大氣的污染，有益改善城市的環(huán)境。如北京御都友誼大廈裝設(shè)的蓄熱式電鍋爐，功率為120 kW，蓄熱器為15 m3常壓式水箱，從夜晚11：00至次日7：00運行，水加熱至80 ℃，供大廈100～200人洗用，全天供應(yīng)的水溫保持在60 ℃，享受優(yōu)惠電價0.19元/kW時，8 h電費為182.4元，增加用電量960 kW時，同時大幅減少了顆粒物等大氣污染物對環(huán)境的污染，綜合效益顯著[4]。推廣利用棄風(fēng)電解決城市供熱問題，實施風(fēng)力電熱聯(lián)供，可以提高風(fēng)力資源利用率和城市清潔能源供熱比例，是減少燃煤污染，改善城市大氣環(huán)境質(zhì)量，實現(xiàn)地區(qū)節(jié)能減排目標(biāo)的有效途徑。

2 風(fēng)力電熱聯(lián)供項目研究進(jìn)展情況

國家能源局印發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)風(fēng)電并網(wǎng)和消納工作有關(guān)要求的通知》（國能新能〔2012〕135號），提出國家積極鼓勵在風(fēng)能資源豐富地區(qū)開展采用蓄熱電鍋爐等促進(jìn)風(fēng)電就地消納的試點和示范工作。國務(wù)院《大氣污染防治行動計劃》中，提出了“全面淘汰燃煤小鍋爐”的要求，而拆除燃煤小鍋爐工作在實際推進(jìn)過程中比較困難，研究發(fā)展風(fēng)力電熱聯(lián)供項目可以有效解決這個問題[5]。2011年，國家能源局已經(jīng)在內(nèi)蒙古、吉林等地開展了風(fēng)電供熱的試點工作。利用棄風(fēng)電解決城市供熱的關(guān)鍵問題是解決風(fēng)電儲能問題，棄風(fēng)期間，風(fēng)電場棄風(fēng)電量由熱儲能設(shè)備消納，熱儲能設(shè)備以集中或分布式的形式安裝在樓寓附近，熱儲能設(shè)備可以根據(jù)需要有控制地向樓寓供熱管網(wǎng)提供熱量?，F(xiàn)有的電熱儲能爐根據(jù)儲熱介質(zhì)可以分為液體和固體兩類，以DCL-GN-A-50000型電熱儲能爐為例（固體儲熱介質(zhì)），最大功率5萬kw，能夠消納35萬千瓦時風(fēng)電場棄風(fēng)電能，可以滿足40萬m2節(jié)能建筑供暖，還可以多臺并聯(lián)運行，滿足更大面積供熱需求。風(fēng)力熱電聯(lián)控項目已經(jīng)在北京、沈陽、鞍山、大連、盤錦等城市利用電網(wǎng)低谷電供熱超過50萬m2。沈陽市用于樓盤供暖項目已經(jīng)連續(xù)安全運行7個采暖季。

3 風(fēng)力電熱聯(lián)供項目可行性研究

3.1 運行成本

經(jīng)濟(jì)性是決定項目能否大規(guī)模推廣的關(guān)鍵。根據(jù)實際測算，節(jié)能建筑（熱負(fù)荷35 w/㎡）利用遼寧省現(xiàn)行電網(wǎng)0.42元/度的商業(yè)低谷電，直接供熱成本為26元/m2；利用0.24元/度的大工業(yè)低谷電直接供熱成本為15元/m2；棄風(fēng)電若電價成本為0.1元/度，供熱全部運營總成本為18元/平方米（電費8元、設(shè)備折舊5元、人工、維修5元），與居民供暖收費28元/平方米（以沈陽市為例）相比，具有很好的推廣價值。

3.2 項目造價

電熱儲能設(shè)備投資約800～1300 元/kW，傳統(tǒng)燃煤供暖鍋爐設(shè)備投資約200元/kW，雖然電熱儲能設(shè)備投資要大于傳統(tǒng)燃煤供暖鍋爐投資，但其設(shè)備占地面積小，無需外管網(wǎng)的敷設(shè)減少了城市道路的損毀，且運行過程中無三廢排放，具有較大的環(huán)境和社會效益。

4 風(fēng)力電熱聯(lián)供項目的發(fā)展模式

根據(jù)不同地區(qū)的實際情況，風(fēng)力電熱聯(lián)供項目可以有兩種發(fā)展模式。

4.1 模式一

如果風(fēng)電場接近供熱負(fù)荷區(qū)，可以單獨架設(shè)一條輸電線路，為電熱儲能設(shè)備供電，實現(xiàn)風(fēng)電電熱聯(lián)產(chǎn)。如2011年3月在內(nèi)蒙古通遼市科爾沁左翼中旗建成并投入使用示范工程，工程總投資10萬元，可滿足800m2風(fēng)電場職工宿舍供熱需求。按照棄風(fēng)電價0.15元/kw·h計算，當(dāng)?shù)?60天采暖期，每平米耗電96kW·h，供熱耗電成本為14.4元/kw·h，低于當(dāng)?shù)厝济汗┡杀荆壳肮こ踢\行效果良好。

4.2 模式二

如果風(fēng)電場遠(yuǎn)離供熱負(fù)荷區(qū)，可以在熱負(fù)荷集中區(qū)域分布式地布置電熱儲能設(shè)備，通過電網(wǎng)企業(yè)在發(fā)電和用電側(cè)的協(xié)調(diào)，實現(xiàn)棄風(fēng)電量過網(wǎng)接入各熱儲能設(shè)備，實現(xiàn)風(fēng)電電熱聯(lián)產(chǎn)。根據(jù)測算，如果棄風(fēng)電價為0.05元/kW·h，電網(wǎng)企業(yè)過網(wǎng)費0.05元/kW·h，在20年經(jīng)營期內(nèi)，供熱成本為18元/m2。初步測算，每年供暖企業(yè)可盈利400萬元，消納棄風(fēng)電量3200萬kw·h，為風(fēng)電企業(yè)新增產(chǎn)值800余萬元，為電網(wǎng)企業(yè)增加產(chǎn)值160余萬元，可節(jié)省燃煤1.4萬t。

5 結(jié)語

開展風(fēng)力電熱聯(lián)供項目建設(shè)不僅可以減少污染物排放，還可以拓展風(fēng)電消納渠道，提高風(fēng)電設(shè)備利用效率，擴(kuò)大用電市場減少電網(wǎng)的峰谷差，同時還能彌補(bǔ)城市供熱能力不足。開展風(fēng)力電熱聯(lián)供的研究和示范過程中，兩種發(fā)展模式均存在缺乏政策支持的問題。同時市場決定需求，電價直接決定供熱成本。因此建議發(fā)改、電力公司、物價局等政府部門對風(fēng)電電熱聯(lián)供項目開展深入論證，研究并確定項目的棄風(fēng)電量計算、風(fēng)電場調(diào)度方式、電網(wǎng)調(diào)度方式、短距離輸電線路架設(shè)、電價結(jié)算、電價補(bǔ)貼以及電網(wǎng)企業(yè)過網(wǎng)費等相關(guān)問題，從而更有效的推廣風(fēng)力電熱連供項目實施，減少污染物排放，進(jìn)一步改善環(huán)境空氣質(zhì)量。

總之，發(fā)展風(fēng)力電熱聯(lián)供項目，有利于擴(kuò)大用電市場降低峰谷差和減輕城市環(huán)境污染，有著十分顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益，只要政策落實，措施得當(dāng)，一定能取得應(yīng)有的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 柴沁虎.燃煤供熱鍋爐改用天然氣的探討[J].煤氣與熱力，2007（3）：83.

[2] 劉新東.利用合理棄風(fēng)提高大規(guī)模風(fēng)電消納能力的理論研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012（6）：35.

[3] 李煜.煤改電工程的環(huán)境影響[J].節(jié)能減排，2014（4）：102.

[4] 畢勝蓄.熱式電鍋爐的應(yīng)用[J].華東電力，2000（2）：45.

[5] 大氣污染防治行動計劃.國務(wù)院.endprint