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熱電聯(lián)產(chǎn)能夠有效的節(jié)約能源,從國內(nèi)外工程實踐來看,已是不爭事實,據(jù)《2001年電力工業(yè)統(tǒng)計資料匯編》數(shù)據(jù):2001年我國單機(jī)6000千瓦及以上電廠熱效率僅為35.09%,電廠供熱效率85.13%,能源轉(zhuǎn)換總效率40.55%,我國的熱電廠熱效率均能超過常規(guī)火電廠的熱效率10個百分點。實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)的小型供熱機(jī)組,其熱效率超過大型高參數(shù)常規(guī)火電機(jī)組。
1、能源形勢不容樂觀
我國自然資源總量排名世界第7位,能源資源總量居世界第3位。我國是產(chǎn)煤大國,煤炭儲量達(dá)1萬億噸,但精查保有剩余儲量只有900億噸,儲采比不足百年。我國又是人口大國,我國人口占世界總?cè)丝?0%。煤炭儲量占世界儲量的11%,人均煤炭僅為世界平均值42.5%原油儲量占世界儲量的2.4%,人均石油僅為世界平均值17.1%天然氣儲量占世界儲量1.2%,人均天然氣為世界平均值13.2%天然氣因而應(yīng)是我國寶貴的資源,更應(yīng)合理有效利用。
1998年我國人均能源消費量1.165噸標(biāo)煤,居世界第89位。僅是世界人均能源消費水平的2.4噸標(biāo)煤的一半,是發(fā)達(dá)國家的1/5--1/10。我國石油儲量不多,從1993年開始又成為能源凈進(jìn)口國,據(jù)予測未來缺口將越來越大。2000年我國已進(jìn)口石油7000多萬噸,花掉200億美元,預(yù)計我國石油進(jìn)口依存度(凈進(jìn)口量與消費量之比)
由1995年的6.6%上升為 2000年的20% 2010年的30% 2020年的50%
天然氣進(jìn)口依存度 2000年6% 2020年的50%
我國已成為僅次于美國和日本的石油進(jìn)口大國。由于石油需大量進(jìn)口,因而能源安全性的問題,提到重要的議事日程。目前國家將建立戰(zhàn)略儲油,希望在2010年前屯儲1500萬噸石油。因而事實告訴我們,我國能源形勢不容樂觀,缺口越來越大。在過去的20年里,我國經(jīng)濟(jì)保持快速增長,年增長9.7%,而能源消費增長速度僅為4.6%,得益于國家制訂的“能源開發(fā)與節(jié)約并重,近期把節(jié)能工作放在優(yōu)先地位”的總方針發(fā)揮作用。據(jù)專家測算,我國在過去的20年中,國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需的新增能源,一半靠開發(fā),一半靠節(jié)約,而今后則要3/4左右要靠提高能效了,到2040年之后,新增能源就全部要靠提高能效來解決了。
因而我們可以說,積極發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)是節(jié)約能源需要。
2、合理利用天然氣資源
最近幾年我國天然氣的生產(chǎn)和消費均呈快速增長態(tài)勢,但到2000年天然氣的生產(chǎn)量也只占全國能源生產(chǎn)量的3.4%,而消費量也僅占全國能源消費量的2.5%。而我國天然氣的儲量僅占世界儲量的1.2%,人口則占世界總?cè)丝诘?0%,人均天然氣僅為世界平均值的13.2%。
最近報紙和電視上宣傳“西氣東輸”工程,天然氣進(jìn)京第二條管線的建設(shè)和天然氣勘探開發(fā)的新消息增多,可能有人認(rèn)為我們的天然氣多的很,其實和需要量相比還差的遠(yuǎn)。我們西氣東輸工程的年輸送能力為120億立方米。莫斯科一個城市一年用天然氣360億立米,平均一天1億立米,等于我們?nèi)珖唐窔獾?20%。因而我們要保持冷靜的頭腦,把有限的資源加以有效合理的利用,絕不能一聽天然氣比煤清潔,天然氣多了,到處上天然氣項目。西氣東輸工程也是沿線的十個省市區(qū)可以利用。就是十個省、市區(qū)也要有重點有計劃的合理利用,每個城市能分到多少氣量?主要用在哪方面?要統(tǒng)盤考慮,再不能頭腦發(fā)熱。
如何合理利用天然氣,也是我們供電工作者應(yīng)認(rèn)真研究的大問題。
據(jù)2002年7月5日《北京日報》報導(dǎo):西氣東輸工程建成后,天然氣價格平均為1.29元/立米,具體價格會隨用戶距離遠(yuǎn)近而不同。天然氣到上海的價格為1.35元/立米,低于目前上海使用東海天然氣上岸價格1.45元/立米和進(jìn)口液化天然氣交氣點價格1.6元/立米。具體到市區(qū)內(nèi)還要經(jīng)過市燃?xì)饧瘓F(tuán)的輸配管網(wǎng),稅收、利潤加價則氣價還要提升。
另據(jù)消息報導(dǎo):上海工業(yè)與民用天然氣價為2.1~2.4元/立米,優(yōu)惠發(fā)展熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)工程,氣價為1.9元/立米。
從國際市場的能源價格來看,國際煤炭價格約為1.8美元/MMBtu,美國市場天然氣價格約為2美元/MMBtu,歐洲市場天然氣價格約為2.3美元/MMBtu,日本市場LNG價格約為3.5美元/MMBtu,氣化后的天然氣價格約為4.3美元/MMBtu。我國煤炭價格相對較低,華北京津唐地區(qū)標(biāo)煤價約為260元/噸,折合1.1美元/MMBtu,華東地區(qū)標(biāo)煤價約為350元/噸,折合1.5美元/MMBtu,我國進(jìn)口LNG價格及氣化后的天然氣價格與日本大體相當(dāng)(可能會略低于日本),西氣東輸?shù)缴虾5臍鈨r按中油總提供的數(shù)據(jù)為1.30元/立方米,折合4.6美元/MMBtu,陜甘寧天然氣到北京的價格在1.00~1.30元/立方米之間。折合3.6~4.1美元/MMBta,從以上數(shù)據(jù)看,按同發(fā)熱量計算,天然氣與煤炭的比價歐美為1.2~1.5,日本為2.
5,而我國華東地區(qū)為3,華北地區(qū)為3.2~4.1。過
高的比價將限制我國利用天然氣發(fā)電的規(guī)模,并將使天然氣發(fā)電在承擔(dān)電網(wǎng)基荷時缺乏競爭力。
煤價與天然氣價格的比值
國家電力公司動力經(jīng)濟(jì)研究中心在編制《全國天然氣發(fā)電規(guī)劃》(2001-2010年)中提出:
在氣價為1.1元/立米,天然氣電廠競爭力較差;在氣價為1.0元/立米時,在不同運行位置下(3000,4000,5000小時)天然氣電站上網(wǎng)電價僅比進(jìn)口66萬千瓦脫硫機(jī)組和進(jìn)口35萬千瓦機(jī)組的電價低;在氣價為0.90元/立米時,在利用小時小于4000的運行位置,天然氣電站上網(wǎng)電價僅比國產(chǎn)60萬千瓦不脫硫機(jī)組高,與其他機(jī)組相比具有明顯優(yōu)勢。
上述資料提出:氣價1.0元/立米時,上網(wǎng)電價為:
設(shè)備利用:3000小時
平均電價0.46元/千瓦·時
4000小時
平均電價0.389元/千瓦·時
5000小時 平均電價0.347元/千瓦·時
燃煤電廠如作為電力系統(tǒng)的調(diào)峰電廠則年設(shè)備利用小時將更低,平均電價將更高。如為熱電廠理應(yīng)全年運行,冬季供采暖,夏季供制冷用熱,利用小時數(shù)高,平均電價可降低,但又取決于天然氣的氣價。北京幾個燃?xì)?-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電廠,天然氣的氣價均為1.4元/立米,因而上網(wǎng)電價均較高。
二、燃?xì)?-蒸汽聯(lián)合循環(huán)與分布式熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)
1、燃?xì)?-蒸汽聯(lián)合循環(huán)
自1939年瑞士BBC公司制造世界上第一臺工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)以來,經(jīng)過60多年的發(fā)展,燃?xì)廨啓C(jī)已在發(fā)電、管線動力、艦船動力、坦克和機(jī)車動力等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。80年代以后,燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)技術(shù)日臻成熟。由于其熱效率高,污染低,工程總投資低,建設(shè)周期短,占地和用水量少,啟動靈活,自動化程度高等優(yōu)點,逐步成為主要的動力裝置。
由于世界天然氣供應(yīng)充足,價格低廉,所以最近幾年世界上新增的發(fā)電機(jī)組中,燃?xì)鈾C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)機(jī)組在美國和西歐已占大多數(shù),亞洲平均也已達(dá)36%。世界市場已出現(xiàn)了燃?xì)廨啓C(jī)供不應(yīng)求的局面。
我國重型燃?xì)廨啓C(jī)制造業(yè)始于五十年代末,六十年代至七十年代初,上海汽輪機(jī)廠、哈爾濱汽輪機(jī)廠、東方汽輪機(jī)廠和南京汽輪電機(jī)廠都曾以廠校聯(lián)合的方式,自行設(shè)計和生產(chǎn)過燃?xì)廨啓C(jī)。透平進(jìn)氣初溫700度,典型機(jī)型為1MW、1.5MW、3MW、5MW。八十年代南汽廠在原機(jī)械工業(yè)部主持下,與美國GE公司合作生產(chǎn)透平進(jìn)氣初溫1100度等級的MS6001B型燃?xì)鈾C(jī),單機(jī)功率40MW,效率32%,是世界上該功率等級的主力機(jī)型,國產(chǎn)比率50~70%,該產(chǎn)品于1988年通過國家鑒定。目前已生產(chǎn)20多套,其中出口占一半。
根據(jù)原國家電力公司戰(zhàn)略規(guī)劃部編制《2001年電力工業(yè)統(tǒng)計資料匯編》。我國2001年底單機(jī)6000千瓦及以上燃?xì)廨啓C(jī)和柴油機(jī)組共538臺1098.18萬千瓦。其中
燃?xì)廨啓C(jī)組 141臺 576.84萬千瓦
柴油機(jī)組 497臺
521.342萬千瓦
2001年我國單機(jī)6000千瓦及以上火電機(jī)組共4381臺,24115.09萬千瓦。因而可知我國2001年底的燃機(jī)比重為:
臺數(shù)占
3.218%
容量占
2.392%
2001年我國單機(jī)6000千瓦及以上機(jī)組總?cè)萘?0360.392萬千瓦,燃機(jī)容量僅占總?cè)萘康?.9%。
因而可知燃機(jī)的比重仍很低。
目前世界上燃?xì)鈾C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)技術(shù)突飛猛進(jìn),其單機(jī)容量已分別為334MW和498MW供電效率可達(dá)38~41.5%和58.7%。既能用于調(diào)峰機(jī)組,又可做為帶中間負(fù)荷和基本負(fù)荷,其投資又低于代有脫硫裝置的燃煤機(jī)組,由于其自身的一系列優(yōu)點,因而已成為國外火力發(fā)電行業(yè)的主要發(fā)展方向。我國近幾年由于天然氣資源的開發(fā),“西氣東輸”工程建設(shè),陜甘寧天然氣進(jìn)京和從澳大利亞與印尼引進(jìn)液化天然氣,為我國燃料結(jié)構(gòu)調(diào)整提供資源。國家決定發(fā)展燃?xì)?-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。據(jù)有關(guān)資料報導(dǎo):在2007年前后,在“西氣東輸”管道沿線和廣東地區(qū),將建設(shè)10座燃?xì)?-蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站,擬采用23臺以9FA和M701F型先進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)為基礎(chǔ)的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組,其總功率近于8000MW。其后還擬建一批燃用天然氣的以9FA和E型燃?xì)廨啓C(jī)為基礎(chǔ)的聯(lián)合循環(huán)電站,其臺數(shù)大約有20臺左右。因而可以認(rèn)為我國燃機(jī)的比重將上升。
根據(jù)國外電力系統(tǒng)的實踐經(jīng)驗,為確保電力系統(tǒng)的安全性,燃?xì)廨啓C(jī)的總裝機(jī)容量應(yīng)占全電力系統(tǒng)的總裝機(jī)容量的8~12%,而我國到2001年底,燃機(jī)容量僅為1.9%,因而應(yīng)積極發(fā)展。
2、分布式熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)
由小型燃?xì)廨啓C(jī)(內(nèi)燃機(jī))、余熱鍋爐、溴化鋰制冷機(jī)組成的小型全能量系統(tǒng)(也稱第二代能源系統(tǒng)或分布式電源)可以統(tǒng)一解決電、熱、冷供應(yīng),在國外得到迅速發(fā)展。由于小型燃機(jī)或內(nèi)燃機(jī)供電效率為24~35%,聯(lián)合循環(huán)供電效率可達(dá)45~50%,遠(yuǎn)高于常規(guī)火力發(fā)展,否定了人們頭腦中固有的“機(jī)組小就不經(jīng)濟(jì)”的傳統(tǒng)觀念。在燃煤的時代,火力發(fā)電廠確是機(jī)組越大經(jīng)濟(jì)效益越好,機(jī)組越小就不經(jīng)濟(jì)。但在燃料結(jié)構(gòu)改變的今天,情況不同,人們的思維方式也要改變。燃油燃天然氣的燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)由于大機(jī)組與小機(jī)組的效率差別不大,而且小機(jī)組又有占地小,機(jī)動靈活的特點,因而在發(fā)展國家大量采用。不但1000~10000kW燃機(jī)市場需求量大,連1000kW以下的小燃機(jī),甚至100kW以下的微型燃機(jī)也是銷路看好。燃料結(jié)構(gòu)改變了,各類中小型機(jī)組,只要經(jīng)濟(jì)效益好,有生命力,就有發(fā)展前途。
中科院工程熱物理所徐建中院士在“分布式供電和冷熱電聯(lián)產(chǎn)的前景”一文中曾指出:
“縱觀西方發(fā)達(dá)國家的能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展過程,可以發(fā)現(xiàn):它經(jīng)歷了從分布式供電到集中式供電,又到分布式供電方式的演變”。
1999年世界科學(xué)大會,“科學(xué)與能源”專題討論會的專家們指出,為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo),世界各國應(yīng)面向未來制定新的能源發(fā)展戰(zhàn)略。專家們同時指出,對傳統(tǒng)能源利用方工進(jìn)行重新審視,也應(yīng)成為未來能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。法國科學(xué)家拉菲德在讀者討論會上舉例說,近年來一些研究表明,一種分散式的電力管理新概念可能比目前很多國家采用的電力供應(yīng)系統(tǒng)更有利于環(huán)保。這種分散式模式通過建立若干小型發(fā)電站代替少數(shù)大型發(fā)電站,從而盡可能縮短發(fā)電站和電力用戶間的平均距離,這樣可以減少能源損耗。目前中央式供電系統(tǒng)的能源利用效率最高約55%,而測試表明,分散式電力供應(yīng)模式效率至少可達(dá)到85%。
我國目前正處在大發(fā)展大集中的過程。大機(jī)組、大電廠、大電網(wǎng)是主導(dǎo)方向,但分布式電源的發(fā)展,將不以人們的意志為轉(zhuǎn)移,必將迅速發(fā)展。通常100MW以上的燃?xì)廨啚榇笮腿紮C(jī),20~100MW為中型,20MW以下為小型,小于300MW的為微型燃機(jī)。小型燃機(jī),具有高效、清潔、經(jīng)濟(jì)、占地少、自動化水平高,適用分散建設(shè)和可靠等優(yōu)勢,因而發(fā)展很快。鑒于國際上小型全能量系統(tǒng)迅速發(fā)展的事實和其本身的優(yōu)勢,因而在急計基礎(chǔ)(2000)1268號文中,明確提出:……在有條件的地區(qū)應(yīng)逐步推廣。
中國電機(jī)工程學(xué)會熱電專業(yè)委員會1999年的濟(jì)南年會、2000年的寧波年會、2001年的重慶年會、2002年昆明年會和2003年??谀陼芯幸恍W(xué)術(shù)論文積極宣傳、推廣小型全能量系統(tǒng),實現(xiàn)小型熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)。2002年9月份熱電專委會還專門在南京召開“天然氣在熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)用專題研討會?!?001年在北京人民大會堂召開的“綠色能源科技”高級論壇,由四位中國科學(xué)院、中國工程院的院士做學(xué)術(shù)報告,其中徐建中院士報告的題目就是“分布式能源CCHP”。倪維斗院士在“能源的發(fā)展前景”報告中也特別提出應(yīng)積極鼓勵和扶持燃?xì)馓烊粴獾臒帷㈦?、冷?lián)供技術(shù)。北京石油學(xué)會于2000年和2001年召開的“北京天然氣合理利用座談會”上均提出:“燃?xì)?-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱、電、冷聯(lián)產(chǎn),實現(xiàn)了一次能源的合理梯級利用,提高了能源利用率,帶來了經(jīng)濟(jì)效益。由于燃機(jī)具有低NOx燃燒技術(shù),使NOx大力減少,可提高環(huán)境效益。北京地區(qū)冬季供熱,夏季大部分地區(qū)需供冷、因而聯(lián)合循環(huán)熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)有廣闊市場,北京應(yīng)適度發(fā)展中、小型燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。”美國9·11事件之后和北京申辦奧運會成功,更多的專家學(xué)者從分散電源建設(shè),確保奧運用電安全角度出發(fā),積極提出北京應(yīng)積極發(fā)展小型全能量系統(tǒng)。中國能源學(xué)會、中國動力工程學(xué)會、北京動力工程學(xué)會等學(xué)術(shù)團(tuán)體也均提出上述的合理建議。英國、荷蘭在北京召開熱電聯(lián)產(chǎn)學(xué)術(shù)研討會和索拉公司、寶曼公司、惠普公司、瓦錫蘭公司等也召開同類型宣傳推廣會。他們看準(zhǔn)中國大陸發(fā)展小型全能量系統(tǒng)的無限商機(jī),積極搶占市場。
目前我國北京、上海、廣州已有一批分布式熱、電、冷工程投入運行,取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會效益。
表一 上海和廣州分布式(樓宇式)三聯(lián)供系統(tǒng)的發(fā)展情況
序號
項目地點
設(shè)備情況
備 注
1
上海黃浦中心醫(yī)院 1臺1000KWSolar土星20柴油燃?xì)廨啓C(jī)1臺3.5t/h余熱蒸汽鍋爐
已投入運行
2
上海浦東機(jī)場
1臺4000KWSolar天然氣燃?xì)廨啓C(jī)1臺5t/h余熱蒸汽鍋爐
已投入運行
3
上海閔行醫(yī)院
1臺400KW堅泰燃?xì)鈨?nèi)燃?xì)鈾C(jī)1臺350kg/h余熱蒸汽鍋爐
已投入運行
4
上海理工大學(xué)
1臺60KWCapstone燃?xì)馕⑷紮C(jī)1臺15萬大卡余熱直燃機(jī)
正在進(jìn)行施工圖設(shè)計
5
上海舒雅健康休閑中心
2臺往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)HIW-260型168KW和余熱鍋爐2
臺供65℃熱水
已投入運行
6
廣東東菀鞋廠
11臺102KW柴油內(nèi)燃機(jī)11臺0.5t/h蒸汽鍋爐
已投入運行
7
廣東鋁業(yè)集團(tuán)
1臺725KW重油內(nèi)燃機(jī)1臺bz200型余熱直燃?xì)?/p>
已投入運行
表二 北京市分布式(樓宇式)三聯(lián)供系統(tǒng)的發(fā)展情況:
序號
項目地點
設(shè)備情況
備 注
1
北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)監(jiān)控中心
1臺480KW+1臺725KW燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī) 1臺BZ100型+1臺BZ200型余熱直燃機(jī)
2003年三季度投產(chǎn)
2
北京次渠站綜合樓
1臺80KW寶曼燃?xì)馕⑷紮C(jī)1臺20萬大卡余熱直燃機(jī)
2003年三季度投產(chǎn)
3
軟件廣場
1臺1200KWSolar燃?xì)廨啓C(jī)1臺250萬大卡余熱直燃機(jī)
4
北京國際貿(mào)易中心三期工程
2臺4000KWSolar人馬40燃?xì)廨啓C(jī)+2臺20T/H再燃余熱鍋爐
5
國際商城
2臺4000KW Solar人馬40燃?xì)廨啓C(jī)+2臺20T/H再燃余熱鍋爐
6
北京高碑店污水處理廠沼氣熱電站
一期:4臺6GTLB型沼氣內(nèi)燃機(jī) 513kW二期:3臺JMS316GS-B、L沼氣內(nèi)燃機(jī)710KW
均已投產(chǎn)
三、電力系統(tǒng)情況
1、華北及京津唐電網(wǎng)現(xiàn)狀
華北電網(wǎng)由京津唐電網(wǎng)、河北南部電網(wǎng)、山西電網(wǎng)、蒙西電網(wǎng)組成。供電區(qū)域包括北
京、天津兩市和河北、山西及內(nèi)蒙古西部。其中京津唐電網(wǎng)供電區(qū)包括京、津兩市和河北省
北部的張家口、廊坊、唐山、承德和秦皇島等區(qū)、市。
到2001年底,華北地區(qū)總裝機(jī)容量46422.9MW,其中火電裝機(jī)43473.7MW(約占華
北電網(wǎng)總裝機(jī)容量的93.6%)水電裝機(jī)2894.14MW(約占華北電網(wǎng)總裝機(jī)容量的5.4%)風(fēng)
電55.13MW(約占華北電網(wǎng)總裝機(jī)容量的0.119%),從華北電網(wǎng)水電與火電的比重,我們
可知華北電網(wǎng)調(diào)峰能力差,火電機(jī)組將承擔(dān)大部分的調(diào)峰任務(wù)。
2、北京電網(wǎng)現(xiàn)狀
北京地區(qū)電網(wǎng)是京津唐電網(wǎng)的重要組成部分,除承擔(dān)為首都供電任務(wù)外,還向附近的
河北省部分地區(qū)轉(zhuǎn)送電力,到2001年底,北京電網(wǎng)共有裝機(jī)4437.54MW。
2001年北京地區(qū)最大供電負(fù)荷6994MMW
2002年北京地區(qū)最大供電負(fù)荷8140MW
3、電力負(fù)荷預(yù)測
2001年京津唐地區(qū)供電負(fù)荷為14460MW,其中北京地區(qū)最大供電負(fù)荷6994MW,占京
津唐地區(qū)總負(fù)荷的48.37%左右。
根據(jù)近十年來京津唐及北京地區(qū)負(fù)荷發(fā)展速度及對今后的發(fā)展預(yù)測,情況為:
2005年京津唐電網(wǎng)最高負(fù)荷18800MW其中北京9500MW
2010年京津唐電網(wǎng)最高負(fù)荷25160MW其中北京12700MW
北京電網(wǎng)電力平衡見下表
表三 2001年--2010年北京電網(wǎng)電力平衡(MW)
序號
項
目
2001年
2002年
2003年
2004年
2005年
2006年
2007年 2008年
2009年
2010年
1
最高供電負(fù)荷
6994
7727
8275
8867
9500
10068
10670
1
1308
11984
12700
2
最高發(fā)電負(fù)荷
8399
8995
9638
10326
10943
11598
12291
13026
13804
3 需要發(fā)電裝機(jī)(20%備用)
10079
10793
11565
12391
13132
1391
7
14749
15631
16565
4
新增裝機(jī)容量
300
1024
362
250
其中:水電、蓄能
250
火電
300
1024
362
5
年末裝機(jī)容量
4437
4437
4437
4737
5761
6123
6123
612
3
6123
6373
6
受阻容量
486
486
486
486
486
486
486
486
486
7
年末可用裝機(jī)容量
3951
3951
4251
5275
5637
5637
563
7
5637
5887
8
裝機(jī)盈虧
-6128
-6842
-7315
-7116
-7495
-8280
-9112
-9994
-10678
9
電力盈虧
-4698
-5246
-5608
-5456
-5746
-6348
-6986
-7662
-8187
注:1、系統(tǒng)備用容量按20%考慮。
摘自:《華能北京熱電廠二期擴(kuò)建工程燃?xì)?-蒸汽聯(lián)合循環(huán)的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組初步可研報告》上表新增裝機(jī)系指:〖ZK(〗北京第三熱電廠,2004年、2005年各上一臺300MW燃機(jī)。華能北京熱電廠二期,2005年上二臺300MW 2006年上一臺300MW燃機(jī)〖ZK)〗。
轉(zhuǎn)貼于
4、北京應(yīng)增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性、可靠性、優(yōu)化電力結(jié)構(gòu),提高電網(wǎng)的應(yīng)急和調(diào)峰能力由電力平衡可以看出,對于北京電網(wǎng),由于建設(shè)發(fā)電廠受燃料運輸、水資源及環(huán)境條件制約,北京地區(qū)規(guī)劃電源增加有限,需從外網(wǎng)受電。目前主要接受山西、內(nèi)蒙、河北、東北的電力供應(yīng)。
北京電網(wǎng)是華北電網(wǎng)的一個重要的負(fù)荷中心,根據(jù)北京地區(qū)人口狀況、負(fù)荷密度情況,預(yù)計遠(yuǎn)景年份北京地區(qū)供電負(fù)荷將達(dá)到20000-25000MW,為確保北京電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行,受電比例不宜過大。以上海電網(wǎng)為例,2000年和2005年的受電比例分別為14.6%,20.9%,2010年受電比例下降為13.5%,且到2010年,上海電網(wǎng)的電源86.5%分布在上海負(fù)荷中心50公里的范圍內(nèi)。日本東京電網(wǎng)負(fù)荷中心附近裝機(jī)48.8%,對于受端電網(wǎng)是很好的支撐,約93%的電源在距負(fù)荷中心200-250公里的供電范圍內(nèi),送電距離短,比較有利。而北京電網(wǎng)如華能北京熱電廠二期工程不投產(chǎn),2005年受電比例約63.3%,2006年受電比例約65.34%;如華能北京熱電廠二期工程投產(chǎn),2005年受電比例約57.4%,2006年受電比例約57.1%。
為滿足北京電網(wǎng)的安全穩(wěn)定供電的要求,在北京地區(qū)建設(shè)一定容量的支撐電廠是十分必要的。北京電網(wǎng)內(nèi)部電源支撐嚴(yán)重不足,在夏季大負(fù)荷期間更為突出。萬一因意外事故造成北京地區(qū)大功率缺額,停電事故就必然發(fā)生。因此,在增加西電東送容量的同時,應(yīng)相應(yīng)增加北京電網(wǎng)的大電源支撐,增加電網(wǎng)穩(wěn)定儲備??捎行У卦黾诱<笆鹿是闆r下的受電能力,防止發(fā)生電壓崩潰和頻率崩潰,造成嚴(yán)重事故。
北京電網(wǎng)的特點是負(fù)荷增長較快,主要是空調(diào)負(fù)荷增長較快,約占高溫天氣時高峰負(fù)荷的1/3(另有資料介紹占40%),空調(diào)負(fù)荷的特點是同時性且受氣候影響大,上升陡度很大。如果系統(tǒng)發(fā)電出力不能及時同步增加,就將給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來嚴(yán)重影響,燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組能夠快速啟動,可提供緊急及事故備用容量。另外,京津唐電網(wǎng)由于一次能源結(jié)構(gòu)限制,電源的結(jié)構(gòu)不夠合理,電網(wǎng)基本為燃煤的火電機(jī)組,從今后一段時期內(nèi)優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)的方針考慮,建設(shè)一些調(diào)峰性能好的發(fā)電機(jī)組,對減輕京津唐電網(wǎng)的調(diào)峰壓力,改善京津唐電網(wǎng)運行質(zhì)量是十分必要的。同時在北京地區(qū)發(fā)展燃?xì)鈾C(jī)組為申辦奧運,改善北京環(huán)境質(zhì)量是十分必要的。
四、北京擬建燃機(jī)電站的簡況和問題
1、北京計劃建設(shè)燃機(jī)的情況
表三僅列入北京第三熱電廠和華能北京熱電廠二期擴(kuò)建燃機(jī)的情況,據(jù)我們了解北京
還有一批燃機(jī)工程計劃建設(shè),其情況為:
表四 北京計劃建設(shè)燃機(jī)電站的項目
項 目 名 稱
總?cè)萘?MW)
1
華能北京熱電廠二期
724
2
北京第三熱電廠
600
3
北京太陽宮熱電廠
786
4
北京亦莊開發(fā)區(qū)熱電廠
150
5
北京電子城熱電廠
100
6
北京上地?zé)犭姀S
100
7
清華大學(xué)熱電廠
100
8
高井電廠燃機(jī)改造
600
9
北京草橋熱電廠
600
合
計
3760MW
上述工程中除北京第三熱電廠為調(diào)峰用燃?xì)?-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組外,其余均為
熱電廠,可以實現(xiàn)熱電冷聯(lián)產(chǎn)。
2、幾個燃機(jī)電站工程的簡況
表五 三個燃機(jī)電站工程簡況
序號
工程名稱
裝機(jī)容量萬千瓦
單價
含稅
含稅
元/千瓦
電價元/千瓦時
熱價元/GJ
總投資億元
1
北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)天然氣聯(lián)合循環(huán)熱電廠
2×FT815
5026
0.529
34
.19
7.58
2
華能北京熱電廠二期擴(kuò)建
2×PG9351FA72.4
3681
0.418
25
39.95
3
北京太陽宮熱電廠
78.6
3965
0.469
25
31.16
上述數(shù)據(jù)均取自可研報告中的數(shù)據(jù)。
上述三個工程的天然氣價均為1.4元/立米
3、天然氣價與上網(wǎng)電價的矛盾
目前北京市確定用于熱電聯(lián)產(chǎn)的天然氣價格為1.4元/立米。幾個工程可研報告計算的
上網(wǎng)電價均在0.4~0.5元/千瓦時,而電力系統(tǒng)均認(rèn)為不好接受,目前北京接受外地的電價
均較低,其電價為:
高峰
平峰
低谷
內(nèi)蒙古
363 元/MWh
275 元/MWh
137.5元/MWh
山 西
333
252
126
東 北
355
200
135
河 北
300
269.3
100
京津唐電網(wǎng)全口經(jīng)售電平均價格,2002年1~7月為447.7元/MW(含稅)所以電力系統(tǒng)認(rèn)為燃機(jī)電站的上網(wǎng)電價不好接受。電力公司內(nèi)部不好消化,應(yīng)由北京市補(bǔ)貼。根據(jù)表四估算北京計劃建設(shè)的九個燃機(jī)工程共3760MW,如按設(shè)備利用小時為4500小時計算,則年發(fā)電量將達(dá)1692000萬度(169億度),如果北京市按0.15元/度補(bǔ)貼,北京市政府每年將支出補(bǔ)貼電費25億元。
4、燃機(jī)電站用天然氣與燃?xì)夤?yīng)的矛盾
陜甘寧天然氣進(jìn)京的第二條管線建成后管線的總輸氣能力為50億立米/年。如按每立米天然氣可發(fā)電5度計算,上述燃機(jī)電站發(fā)電設(shè)備年利用小時按4500小時計,年發(fā)電量將達(dá)1692000萬度,年耗天然氣將達(dá)33.8億立米,也就是說送到北京的天然氣將有67.6%用來發(fā)電??磥肀戎靥罅?,因熱電廠有電、熱兩種產(chǎn)品,用氣量更大,僅華能北京熱電廠二期擴(kuò)建全年用氣量將達(dá)9.6億立米。
據(jù)資料報導(dǎo):國外一般天然氣產(chǎn)量的20%用來發(fā)電。我國也有計劃把天然氣產(chǎn)量的40%用來發(fā)電,但北京將67.6%的天然氣用來發(fā)電則是太高了。67.6%的天然氣用來發(fā)電說法不確切,因為熱電廠有兩種產(chǎn)品,供熱也耗用天然氣。如果北京擬建的九個工程全投產(chǎn),北京年供氣50億立米,尚不夠這些熱電廠的用量,老百姓做飯都無氣了。因而很多同志就提出:北京應(yīng)多用山西、內(nèi)蒙的煤電,發(fā)揮我國是產(chǎn)煤大國的優(yōu)勢,提供北京低價的電力,北京的天然氣應(yīng)以供熱為主,發(fā)電為輔。
北京天然氣集團(tuán)有限公司已注意到燃?xì)夤?yīng)與燃機(jī)發(fā)電可能產(chǎn)生矛盾,因而在給予華能北京熱電廠二期擴(kuò)建的批文:燃計字(2002)360號文,明確提出:2006年可向電廠供9.6億立米/年天然氣調(diào)峰原則上由我集團(tuán)公司負(fù)責(zé),但前提是必須首先保證城市民用高峰用氣,并且華能電廠在使用天然氣時服從天然氣管網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度。
在北京冬季的夜晚,天氣寒冷,很可能出現(xiàn)用電、用熱、用氣均為高峰,因而勢必迫使電廠自建儲氣庫或另建油庫,搞雙燃料系統(tǒng)增加基建投資。
五、幾點看法
1、節(jié)約能源,合理利用天然氣
近幾年我國能源工業(yè)取得很大進(jìn)展,但我們是人口大國,人均能源占有量遠(yuǎn)低于世界平均水平,能源缺口將越來越大,因而節(jié)約能源是永恒的主題。天然氣人均占有量更低,是寶貴的清潔能源,應(yīng)科學(xué)的合理利用。
2、適度發(fā)展燃?xì)?-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電廠
北京是首都,為申辦奧運,改善城市環(huán)境質(zhì)量,調(diào)整燃料結(jié)構(gòu),充分利用清潔能源是完全正確的。北京電力供應(yīng),大量依靠外省市,自己發(fā)電比重太低,不安全,也不利電網(wǎng)的穩(wěn)定,因而適度發(fā)展燃?xì)?-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電廠統(tǒng)一考慮電熱供應(yīng)是合理的。考慮到天然氣的供應(yīng)量,建議北京地區(qū)建設(shè)燃?xì)?-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電廠容量以1000MW為宜。
3、積極發(fā)展小型分布式電源,實現(xiàn)熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)
由于小型分布式熱電冷聯(lián)產(chǎn),實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)能源的梯級利用,效率又高于熱電聯(lián)產(chǎn),調(diào)度靈活,占地小,自動化水平高,應(yīng)對突發(fā)事件能力強(qiáng),因而在工業(yè)發(fā)達(dá)國家迅速發(fā)展。對比大型燃?xì)?-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電廠還有四個突出的優(yōu)勢。
優(yōu)勢之一:
分布式熱電冷聯(lián)產(chǎn),由于占地小,一般的寫字樓、商場、賓館、學(xué)校等建筑在地下室均可。沒有大型熱電廠廠址選擇的諸多限制因素。也可以認(rèn)為發(fā)展分布式熱電冷聯(lián)產(chǎn)并不增加城市建設(shè)用地,這對北京來講是難得的機(jī)遇。
優(yōu)勢之二:
由于分布式熱、電、冷聯(lián)產(chǎn),是各單位籌建,因為工程小,造價低,建設(shè)資金自籌易解決,市政府只要出臺支持發(fā)展的政策,其他如資金、設(shè)備和管理等問題都會自行解決。
優(yōu)勢之三:
由于分布式熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)實現(xiàn)自備電源,減少電力網(wǎng)的供電壓力。發(fā)電、輸電、配電的基建投資大量減少。電力系統(tǒng)不用投資,增加了發(fā)供電能力,提高了北京市自發(fā)電的比重,增強(qiáng)了應(yīng)急突發(fā)事件的能力。對電力系統(tǒng)有利。
優(yōu)勢之四:
由于分布式熱電冷聯(lián)產(chǎn)實現(xiàn)電力自給,減少從電力系統(tǒng)的購電量,因而盡管天然氣價格高,發(fā)電成本高,但遠(yuǎn)比電力系統(tǒng)的售電價低,因而有明顯的效益。大型燃?xì)?-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電廠的發(fā)電量要全部上網(wǎng),因而上網(wǎng)電價不能太高,電力系統(tǒng)要考慮山西、內(nèi)蒙的低價電。而分布式熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)是減少從電力系統(tǒng)的購電量,因而問題變成優(yōu)勢。
4、天然氣發(fā)電要考慮“環(huán)境價值”
與燃煤電廠相比,天然氣發(fā)電對環(huán)境的影響要小得多,其SO 2和固體廢棄物排放幾乎為零,溫室氣體(CO 2)減少50%以上,NOx減少80%,TSP減少95%。另外從生態(tài)效益看,其占地面積與耗水量均減少60%以上。這些數(shù)據(jù)充分表明,在日益嚴(yán)峻的環(huán)保形勢下,天然氣發(fā)電對生態(tài)環(huán)境的貢獻(xiàn)是極其顯著的。合理的上網(wǎng)電價應(yīng)將環(huán)境成本(效益)貨幣化計入,則可體現(xiàn)出天然氣發(fā)電的環(huán)境價值,在參考中國排污總量收費標(biāo)準(zhǔn)(PCS)和美國環(huán)境價值標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,“天然氣發(fā)電的環(huán)境價值”資料中,評估出目前中國電力行業(yè)各種污染物減排的環(huán)境價值標(biāo)準(zhǔn)。
中國電力行業(yè)污染物環(huán)境價值標(biāo)準(zhǔn)
單位:元/kg
污染物
SO 2
NO X
CO
CO 2
TSP
粉煤灰
爐渣
廢水
環(huán)境價值
6.00
8.00
1.00
0.023
0.20
0.12
0.10
0.0008
該資料以此作為衡量天然氣環(huán)境價值的標(biāo)尺,根據(jù)污染物的減排量,計算了500MW天然氣
電廠相對于同容量燃煤電廠的環(huán)境價值,結(jié)果見下表。
天然氣發(fā)電的環(huán)境價值
項
目
SO 2
NO X
CO 2
CO
TSP
灰
渣
合計
單位環(huán)境價值(10 -2元/kWh)
5.1322
2.0501
0.9678
0.0124
0.0314
.6274
0.1426
8.9639
年環(huán)境價值(萬元/a)
15396.6
6150.4
2903.5
37.1
94.1
1882.3
4
27.8
29957
可見,相對于常規(guī)煤電而言,天然氣發(fā)電的環(huán)境價值是8.9639分/kWh,這還不包括減少占地和耗水所產(chǎn)生的生態(tài)價值。
因而在北京建設(shè)燃?xì)?-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電廠,其上網(wǎng)電價應(yīng)考慮清潔能源的環(huán)境價值。不能硬性與山西、內(nèi)蒙燃煤電廠的低價電來對比。
5、應(yīng)積極發(fā)展沼氣熱電冷聯(lián)產(chǎn)
為徹底改善首都環(huán)境,北京將建設(shè)一批污水處理廠和垃圾處理廠。該兩類企業(yè)均可產(chǎn)生沼氣,可以利用沼氣發(fā)電供熱,實現(xiàn)熱電冷聯(lián)產(chǎn)。北京高碑店污水處理廠沼氣熱電站已有成功的經(jīng)驗,應(yīng)積極宣傳推廣。
6、北京市應(yīng)出臺支持發(fā)展分布式熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)的政策
上海市一些院士、專家、學(xué)者提出了“天然氣經(jīng)濟(jì)”的理論,例如上海市原經(jīng)委某負(fù)責(zé)人認(rèn)為:如果從煤置換到天然氣,若沒有相應(yīng)的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)政策支持,向北京一樣拿天然氣燒鍋爐,將會使上海的制造業(yè)面臨嚴(yán)重問題,必然會導(dǎo)致大量企業(yè)倒閉或外流,造成失業(yè)等問題,致使出現(xiàn)“城市空心化”,削弱城市的國內(nèi)、國際競爭力。并提出:應(yīng)積極發(fā)展天然氣熱電冷聯(lián)技術(shù),合理利用資源。這樣不僅不會增加能源代價,還會大大降低企業(yè)的能源和環(huán)境成本,使企業(yè)和整個競爭力得到極大的增強(qiáng)。專家們的觀點,已經(jīng)引起上海市政府的高度重視。上海市政府極為重視發(fā)展分布熱電冷聯(lián)產(chǎn),已內(nèi)部制訂了一系列優(yōu)惠政策,以促進(jìn)該事業(yè)在上海的發(fā)展,為“西氣東輸”做好準(zhǔn)備。其主要優(yōu)惠政策如下:
1、由政府協(xié)調(diào)熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)項目上網(wǎng):如閔行中心醫(yī)院建設(shè)了一套400KW燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)系統(tǒng),經(jīng)上海市經(jīng)委協(xié)調(diào),已經(jīng)同意并網(wǎng)發(fā)電,及自備發(fā)電設(shè)備與電網(wǎng)同時向用戶自身用電系統(tǒng)進(jìn)行供電,但設(shè)備不向電網(wǎng)售電。
2、進(jìn)口設(shè)備減免進(jìn)口稅和增值稅:根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定,環(huán)境污染治理項目設(shè)備進(jìn)口可以減免進(jìn)口稅和增值稅。因此,上海市政府根據(jù)國家有關(guān)法律,將節(jié)能和環(huán)境保護(hù)效益明顯的熱電冷聯(lián)產(chǎn)項目作為上海的“環(huán)境污染治理項目”對待,堅決落實國家的法律政策,對此類項目在嚴(yán)格考核論證后,予以免稅。這次閔行中心醫(yī)院項目中,進(jìn)口英國堅泰克公司的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)就享受了免稅優(yōu)惠。
3、由政府間接出面協(xié)助企業(yè)進(jìn)行熱電冷聯(lián)產(chǎn)項目的可研、立項、組織和審批:上海工業(yè)技術(shù)發(fā)展中心是經(jīng)委所屬的事業(yè)單位,主要任務(wù)是推動上海地區(qū)的節(jié)能工作,根據(jù)政府的安排,該中心可為企業(yè)承擔(dān)熱電冷聯(lián)產(chǎn)項目進(jìn)行可研、立項、組織論證和審批等服務(wù),減少了企業(yè)在前期工作中困難和項目實施的難度。
4、為企業(yè)應(yīng)用熱電冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)提供直接資金支持:上海市今后幾年計劃拿出數(shù)億人民幣資金支持企業(yè)和事業(yè)單位應(yīng)用熱電冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù),2001年已經(jīng)提供了1000萬元的額度,但未能全部使用完。
5、為熱電冷聯(lián)產(chǎn)項目提供貼息貸款:上海經(jīng)委利用自己掌握的國家節(jié)能貼息貸款額度來扶持熱電冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的推廣應(yīng)用和實施。
6、政府為研究院校提供有關(guān)發(fā)展熱電冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的研究經(jīng)費:據(jù)悉上海理工大學(xué)能源環(huán)境學(xué)院透露,該院已經(jīng)得到了這一研究經(jīng)費,正在聯(lián)絡(luò)采購分布熱電冷聯(lián)產(chǎn)設(shè)備事宜。
7、提供優(yōu)惠天然氣氣價:上海工業(yè)和居民用天然氣價格為2.1-2.4元/立方米,熱電冷聯(lián)產(chǎn)項目氣價1.9元/立方米(浦東機(jī)場熱電冷聯(lián)產(chǎn)項目的氣價更低)。目前,上海使用的東海天然氣,門站氣價1.5元/立方米。今后西氣東輸站的氣價為1.35元,氣量達(dá)到40億立方米,預(yù)計熱電聯(lián)產(chǎn)的氣價將會更低。按照使用寶曼TG80機(jī)組計算,發(fā)電效率28%,每立方米可以發(fā)電2.7kWh,并同時產(chǎn)生4-5kWh的熱、冷或熱水,上海居民電價0.61元/kWh,商業(yè)用電價格更高,所以大多數(shù)用戶都能夠通過使用熱電冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù),得到節(jié)約能源支出的實際好處。
8、減免天然氣資源配套費:為熱電冷聯(lián)產(chǎn)用戶減免其天然氣的配套費用,天然氣公司可以免費將氣送抵熱電冷聯(lián)產(chǎn)用戶。
9、積極推動示范工程:據(jù)悉,上海今后每年將重點扶持三個具有示范意義的熱電冷聯(lián)產(chǎn)項目。
10、積極組織學(xué)習(xí)研究國際先進(jìn)經(jīng)驗:去年5月,受英國政府邀請,上海市經(jīng)委主管主任帶隊,組織全市個主管部門領(lǐng)導(dǎo),包括電力公司總工程師在內(nèi)的10余人前往英國和歐洲調(diào)研國外發(fā)展熱電冷聯(lián)產(chǎn)的措施、法規(guī)、政策的技術(shù)發(fā)展方向。北京應(yīng)向上海那樣,盡快出臺相應(yīng)的政策,促進(jìn)天然氣的合理利用,積極發(fā)展分布式熱電冷聯(lián)產(chǎn)??梢酝瑫r收到增加北京自有發(fā)電的比重;提高調(diào)峰和應(yīng)對突發(fā)事件的能力;提高城市居民采暖的集中供熱熱化率;改善城市環(huán)境質(zhì)量;提高北京先進(jìn)城市化水平等綜合效益。
參考資料:
1、北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)天然氣聯(lián)合循環(huán)熱電廠工程可研報告,2002,3
2、北京太陽宮熱電廠工程初步可行性研究報告,2003/11/14
3、華能北京熱電廠二期擴(kuò)建工程燃?xì)?-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組初步可行性研究報告2003