国电双维内蒙古上海庙能源有限公司 750001
摘要: 风电供热堆消纳风电、促进城镇能源利用清洁化具有重要意义。风电供热方案的技术和经济分析师项目决策科学化、提高经济效益的重要手段，本文通过项目实例进行初步分析，对其方案的适用性、经济性进行剖析总结。
关键词: 风电供暖 电锅炉
山西某县规划城区面积48平方公里，建成区面积11.72平方公里，常住人口8.9万。县城的集中供热单位一家民营性质企业，于2012年建成投产，规划供暖面积100万平方米（实际供热面积200万平）。集中供暖的现状已经满足不了城市建设发展的需要。拟选40万千瓦风电供热工程作为小区配套的供热工程。
根据数据模型的模拟，项目场址年平均风速约为5.5-7.0m/s；该地区风速存在明显的季节性变化，冬春季的风速相对较大，其他季节的风速相对较小；该地区风向分布较为集中，以NW风向为主。
表1 模拟数据风速年变化一览表
Year | 东部 | 中部 | 西部 | Year | 东部 | 中部 | 西部 |
1979 | 6.486 | 6.739 | 6.275 | 1998 | 6.237 | 6.365 | 5.845 |
1980 | 6.351 | 6.595 | 6.171 | 1999 | 6.397 | 6.602 | 6.068 |
1981 | 6.274 | 6.659 | 6.14 | 2000 | 6.384 | 6.581 | 6.026 |
1982 | 6.096 | 6.299 | 5.72 | 2001 | 6.018 | 6.333 | 5.87 |
1983 | 6.249 | 6.484 | 5.978 | 2002 | 6.003 | 6.378 | 5.814 |
1984 | 6.406 | 6.544 | 5.99 | 2003 | 5.985 | 6.399 | 5.823 |
1985 | 6.328 | 6.388 | 5.834 | 2004 | 6.124 | 6.5 | 5.918 |
1986 | 6.378 | 6.581 | 6.099 | 2005 | 6.215 | 6.627 | 6.031 |
1987 | 6.635 | 6.79 | 6.209 | 2006 | 6.137 | 6.384 | 5.828 |
1988 | 6.234 | 6.714 | 6.133 | 2007 | 5.926 | 6.3 | 5.718 |
1989 | 5.901 | 6.301 | 5.751 | 2008 | 6.134 | 6.447 | 5.949 |
1990 | 5.916 | 6.252 | 5.716 | 2009 | 6.267 | 6.612 | 6.069 |
1991 | 6.08 | 6.36 | 5.868 | 2010 | 6.469 | 6.75 | 6.169 |
1992 | 6.236 | 6.545 | 6.03 | 2011 | 5.824 | 6.202 | 5.603 |
1993 | 6.231 | 6.641 | 6.073 | 2012 | 6.225 | 6.541 | 5.928 |
1994 | 6.23 | 6.454 | 5.916 | 2013 | 6.248 | 6.524 | 5.851 |
1995 | 6.432 | 6.822 | 6.351 | 2014 | 5.88 | 6.254 | 5.68 |
1996 | 6.392 | 6.68 | 6.152 | 2015 | 5.725 | 6.037 | 5.493 |
1997 | 6.193 | 6.535 | 5.942 | All | 6.199 | 6.496 | 5.95 |
项目排布选用的机型单机容量为 2MW，叶轮直径 115m，轮毂高度 80m，基本代表了当下市场主流机型的设计功率和尺寸。该项目属山地风电场，风机沿山脊单排布置为主，机组间距取垂直于主风能方向上不小于 3D，平行于主风能方向上的机组间距不小于 5D，以此为原则，我方进行了初步机组排布。通过精细化的风机排布和设计，三个规划区域的预估装机容量为 35-41万kW。
3、供热方案
根据供热规划，本次供热负荷为80MW，为大负荷锅炉用电，负荷较为重要 ,为确保冬季不间断供热，必须有足够的负荷供应电热锅炉用电。此次选用39台容量为2.16MW的电阻式电热锅炉，总计82.08MW。蓄热系统采用显热式蓄热方式，显热式技术简单，成本低，安全可靠，采用水为蓄热介质，蓄热装置为地上保温水罐。蓄热装置一方面调节电量和供热负荷的不对称性，另一方面把夜间多余的电能转换成热能储蓄起来，保证电供热系统停运时的供热需要。
电供热系统的供热分为两种时态，在夜间电网用电低谷时段，电热锅炉同时供热和蓄热；在电网用电高峰时段，电热锅炉停止运行，依靠蓄热系统单独维持供暖。因此蓄热装置的容积取决于电热锅炉停止运行时段的最大采暖耗热量。蓄热水罐采用钢结构并附加保温材料组成保温层，结构设计上主要考虑能够承受热水的重力和热水的张力，还要考虑到无渗透现象。
蓄热装置提供电热锅炉停止运行时段的热负荷，蓄热装置根据实时热负荷需求，设定投入使用的蓄热装置容量。在热负荷需求最大时段，蓄热水罐全部投入运行，当蓄热负荷需求减少时，可根据实时热负荷需求，设定投入运行的蓄热水罐台数。
电锅炉基础参数如下：
单台功率：2.16MW 数量：58台 锅炉与控制柜为分体式 额定工作压力： 1.0MP
工作类型：供暖/热水 工作电压： 380V 频率： 50HZ 炉体工作温度：＜ 30℃
加热负荷： 54-2160kw 加热方式：电阻 额定进／出水温度： 15-150℃ 锅炉表面温度：常温 保温材料：复合硅酸铝 锅炉效率：＞98%
4、经济分析
财务指标（部分） | |||
序号 | 项目名称 | 单位 | 数值 |
1 | 装机容量 | MW | 400 |
2 | 模拟平均风速 | m/s | 6.5、6.2、5.9 |
3 | 模拟等效利用小时数 | H | 2300 |
4 | 年上网电量 | MW | 920000000 |
5 | 电价 | 元/kWh | 0.61 |
6 | 年销售收入 | 万元 | 56120 |
7 | 总投资 | 万元 | 320000 |
8 | 投资回收期（估算） | 年 | 8 |
| 资本金内部收益率（估算） | % | 16 |
| 项目名称 | 供热站 |
1 | 供热面积 | 80万平 |
2 | 最大等效热负荷 | 80MW |
3 | 电锅炉功率 | 2.16MW |
4 | 电锅炉数量 | 39 |
5 | 蓄热罐数量 | 58 |
6 | 供热站占地面积 | 12320平 |
7 | 供暖期天数 | 168d |
8 | 工程造价 | 14240万 |
9 | 低谷电价 | 0.3090元/kWh |
10 | 平段电价 | 0.5292元/kWh |
11 | 运行期年用电量 | 10211.6万千瓦 |
12 | 运行期年电费支出 | 3768.673万元 |
13 | 管网建设费 | |
14 | 采暖费单价 | 19.8元/平米 |
15 | 采暖费收入 | 1584万元 |
16 | 风场补贴电费 | 2184.673万元 |
5、结论与建议
该县40万千瓦风电供暖示范项目符合国家政策对于风电项目的开发要求，是省发改委大力支持的项目。县内40万千瓦风电供暖示范项目风资源模拟数据显示风速在5.8m/s-7.0 m/s，年实际等效利用小时数2000h，1.5MW风机，大风年在2400-2600小时，小风年在1800小时， 2015年预估1800+。
风电供暖示范项目供热站的建设、运营技术比较成熟。吉林白城洮南市从2011年投运已经平稳运行了5个供暖期。目前华电、华能在新疆乌鲁木齐市达坂城和高铁片区正在开发供热面积52万平方米的风电供暖项目。从投资上看风电站的收益率较高，即使去除掉供热的补贴，项目整体也是盈利较好，而且实现了地区的清洁供暖的需求，因此，在有条件的地区，建议积极采取新能源供热的组合方式。
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