以遼寧為例開展風力電熱聯供項目建設可行性及環境效益分析

唐曉慧

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

關鍵詞：風力 電熱連供 可行性 環境效益

中圖分類號：X828 文獻標識碼：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。探索實施風力電熱連供項目，利用棄用風電解決城市供熱問題，實現風力電熱聯供，可以改善能源消費結構，減少城市煤炭消費，降低燃煤污染物排放規模，改善環境空氣質量[1]。

1 開展風力電熱聯供是節能減排的有效途徑

北方地區是我國開展風力發電的主要區域，但風電具有間歇性和隨機性，目前還無法向其他常規電源那樣對其出力進行安排和空氣，存在一定的不穩定性[2]。特別是進入冬季，為保障供暖需要，熱電廠處于滿負荷運行，造成棄用風電現象嚴重。風力電熱聯供項目是利用棄風電量實行供暖，也就是由“風能”變“電能”、再轉換為“熱能”的新型供熱方式。據統計，目前遼寧省風電裝機602萬kW，每年棄風電量10.4億kW，約占風力總發電量的15%以上，68%以上的棄風電量（7.1億kW）發生在冬季11月至來年3月份，尤其是后半夜棄風更為嚴重。如果遼寧現有棄風電全部實現風力電熱聯供，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標準煤，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，沈陽市中心城區現有供熱面積2.34億m2，利用電力、燃氣等清潔能源供熱1240萬m2，僅占總供熱面積的5.3%，供熱燃煤污染已經成為影響冬季大氣環境質量的首要因素。采用電加熱方式后，減少了對大氣的污染，有益改善城市的環境。如北京御都友誼大廈裝設的蓄熱式電鍋爐，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，全天供應的水溫保持在60 ℃，享受優惠電價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境的污染，綜合效益顯著[4]。推廣利用棄風電解決城市供熱問題，實施風力電熱聯供，可以提高風力資源利用率和城市清潔能源供熱比例，是減少燃煤污染，改善城市大氣環境質量，實現地區節能減排目標的有效途徑。

2 風力電熱聯供項目研究進展情況

國家能源局印發了《關于加強風電并網和消納工作有關要求的通知》（國能新能〔2012〕135號），提出國家積極鼓勵在風能資源豐富地區開展采用蓄熱電鍋爐等促進風電就地消納的試點和示范工作。國務院《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過程中比較困難，研究發展風力電熱聯供項目可以有效解決這個問題[5]。2011年，國家能源局已經在內蒙古、吉林等地開展了風電供熱的試點工作。利用棄風電解決城市供熱的關鍵問題是解決風電儲能問題，棄風期間，風電場棄風電量由熱儲能設備消納，熱儲能設備以集中或分布式的形式安裝在樓寓附近，熱儲能設備可以根據需要有控制地向樓寓供熱管網提供熱量?，F有的電熱儲能爐根據儲熱介質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），最大功率5萬kw，能夠消納35萬千瓦時風電場棄風電能，可以滿足40萬m2節能建筑供暖，還可以多臺并聯運行，滿足更大面積供熱需求。風力熱電聯控項目已經在北京、沈陽、鞍山、大連、盤錦等城市利用電網低谷電供熱超過50萬m2。沈陽市用于樓盤供暖項目已經連續安全運行7個采暖季。

3 風力電熱聯供項目可行性研究

3.1 運行成本

經濟性是決定項目能否大規模推廣的關鍵。根據實際測算，節能建筑（熱負荷35 w/㎡）利用遼寧省現行電網0.42元/度的商業低谷電，直接供熱成本為26元/m2；利用0.24元/度的大工業低谷電直接供熱成本為15元/m2；棄風電若電價成本為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

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

4 風力電熱聯供項目的發展模式

根據不同地區的實際情況，風力電熱聯供項目可以有兩種發展模式。

4.1 模式一

如果風電場接近供熱負荷區，可以單獨架設一條輸電線路，為電熱儲能設備供電，實現風電電熱聯產。如2011年3月在內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風電場職工宿舍供熱需求。按照棄風電價0.15元/kw·h計算，當地160天采暖期，每平米耗電96kW·h，供熱耗電成本為14.4元/kw·h，低于當地燃煤供暖成本，目前工程運行效果良好。

4.2 模式二

如果風電場遠離供熱負荷區，可以在熱負荷集中區域分布式地布置電熱儲能設備，通過電網企業在發電和用電側的協調，實現棄風電量過網接入各熱儲能設備，實現風電電熱聯產。根據測算，如果棄風電價為0.05元/kW·h，電網企業過網費0.05元/kW·h，在20年經營期內，供熱成本為18元/m2。初步測算，每年供暖企業可盈利400萬元，消納棄風電量3200萬kw·h，為風電企業新增產值800余萬元，為電網企業增加產值160余萬元，可節省燃煤1.4萬t。

5 結語

開展風力電熱聯供項目建設不僅可以減少污染物排放，還可以拓展風電消納渠道，提高風電設備利用效率，擴大用電市場減少電網的峰谷差，同時還能彌補城市供熱能力不足。開展風力電熱聯供的研究和示范過程中，兩種發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。因此建議發改、電力公司、物價局等政府部門對風電電熱聯供項目開展深入論證，研究并確定項目的棄風電量計算、風電場調度方式、電網調度方式、短距離輸電線路架設、電價結算、電價補貼以及電網企業過網費等相關問題，從而更有效的推廣風力電熱連供項目實施，減少污染物排放，進一步改善環境空氣質量。

總之，發展風力電熱聯供項目，有利于擴大用電市場降低峰谷差和減輕城市環境污染，有著十分顯著的經濟和社會效益，只要政策落實，措施得當，一定能取得應有的效果。

參考文獻

[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.利用合理棄風提高大規模風電消納能力的理論研究[J].電力系統保護與控制，2012（6）：35.

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

[4] 畢勝蓄.熱式電鍋爐的應用[J].華東電力，2000（2）：45.

[5] 大氣污染防治行動計劃.國務院.endprint