以辽宁为例开展风力电热联供项目建设可行性及环境效益分析

摘 要：以辽宁为例开展风力电热联供项目建设可行性及环境效益分析，指出实施该项目不仅可以减少污染物排放，还可以拓展风电消纳渠道，提高风电设备利用效率，扩大用电市场减少电网的峰谷差，同时还能弥补城市供热能力不足。

关键词：风力 电热连供 可行性 环境效益

中图分类号：X828 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0128-02

直接燃煤供暖是城市大气污染的主要原因之一，提高清洁能源供暖比例是减轻城市污染的重要措施。探索实施风力电热连供项目，利用弃用风电解决城市供热问题，实现风力电热联供，可以改善能源消费结构，减少城市煤炭消费，降低燃煤污染物排放规模，改善环境空气质量[1]。

1 开展风力电热联供是节能减排的有效途径

北方地区是我国开展风力发电的主要区域，但风电具有间歇性和随机性，目前还无法向其他常规电源那样对其出力进行安排和空气，存在一定的不稳定性[2]。特别是进入冬季，为保障供暖需要，热电厂处于满负荷运行，造成弃用风电现象严重。风力电热联供项目是利用弃风电量实行供暖，也就是由“风能”变“电能”、再转换为“热能”的新型供热方式。据统计，目前辽宁省风电装机602万kW，每年弃风电量10.4亿kW，约占风力总发电量的15%以上，68%以上的弃风电量（7.1亿kW）发生在冬季11月至来年3月份，尤其是后半夜弃风更为严重。如果辽宁现有弃风电全部实现风力电热联供，可满足710万m2供热需求，估算可减减少碳排放70万t，城市煤炭消费24万t标准煤，减少二氧化硫排放约4000多t，减少灰渣排放约10万t[3]。

另一方面，北方城市冬季清洁能源供热比例较低。以沈阳市为例，沈阳市中心城区现有供热面积2.34亿m2，利用电力、燃气等清洁能源供热1240万m2，仅占总供热面积的5.3%，供热燃煤污染已经成为影响冬季大气环境质量的首要因素。采用电加热方式后，减少了对大气的污染，有益改善城市的环境。如北京御都友谊大厦装设的蓄热式电锅炉，功率为120 kW，蓄热器为15 m3常压式水箱，从夜晚11：00至次日7：00运行，水加热至80 ℃，供大厦100～200人洗用，全天供应的水温保持在60 ℃，享受优惠电价0.19元/kW时，8 h电费为182.4元，增加用电量960 kW时，同时大幅减少了颗粒物等大气污染物对环境的污染，综合效益显著[4]。推广利用弃风电解决城市供热问题，实施风力电热联供，可以提高风力资源利用率和城市清洁能源供热比例，是减少燃煤污染，改善城市大气环境质量，实现地区节能减排目标的有效途径。

2 风力电热联供项目研究进展情况

国家能源局印发了《关于加强风电并网和消纳工作有关要求的通知》（国能新能〔2012〕135号），提出国家积极鼓励在风能资源丰富地区开展采用蓄热电锅炉等促进风电就地消纳的试点和示范工作。国务院《大气污染防治行动计划》中，提出了“全面淘汰燃煤小锅炉”的要求，而拆除燃煤小锅炉工作在实际推进过程中比较困难，研究发展风力电热联供项目可以有效解决这个问题[5]。2011年，国家能源局已经在内蒙古、吉林等地开展了风电供热的试点工作。利用弃风电解决城市供热的关键问题是解决风电储能问题，弃风期间，风电场弃风电量由热储能设备消纳，热储能设备以集中或分布式的形式安装在楼寓附近，热储能设备可以根据需要有控制地向楼寓供热管网提供热量。现有的电热储能炉根据储热介质可以分为液体和固体两类，以DCL-GN-A-50000型电热储能炉为例（固体储热介质），最大功率5万kw，能够消纳35万千瓦时风电场弃风电能，可以满足40万m2节能建筑供暖，还可以多台并联运行，满足更大面积供热需求。风力热电联控项目已经在北京、沈阳、鞍山、大连、盘锦等城市利用电网低谷电供热超过50万m2。沈阳市用于楼盘供暖项目已经连续安全运行7个采暖季。

3 风力电热联供项目可行性研究

3.1 运行成本

经济性是决定项目能否大规模推广的关键。根据实际测算，节能建筑（热负荷35 w/）利用辽宁省现行电网0.42元/度的商业低谷电，直接供热成本为26元/m2；利用0.24元/度的大工业低谷电直接供热成本为15元/m2；弃风电若电价成本为0.1元/度，供热全部运营总成本为18元/平方米（电费8元、设备折旧5元、人工、维修5元），与居民供暖收费28元/平方米（以沈阳市为例）相比，具有很好的推广价值。

3.2 项目造价

电热储能设备投资约800～1300 元/kW，传统燃煤供暖锅炉设备投资约200元/kW，虽然电热储能设备投资要大于传统燃煤供暖锅炉投资，但其设备占地面积小，无需外管网的敷设减少了城市道路的损毁，且运行过程中无三废排放，具有较大的环境和社会效益。

4 风力电热联供项目的发展模式

根据不同地区的实际情况，风力电热联供项目可以有两种发展模式。

4.1 模式一

如果风电场接近供热负荷区，可以单独架设一条输电线路，为电热储能设备供电，实现风电电热联产。如2011年3月在内蒙古通辽市科尔沁左翼中旗建成并投入使用示范工程，工程总投资10万元，可满足800m2风电场职工宿舍供热需求。按照弃风电价0.15元/kw・h计算，当地160天采暖期，每平米耗电96kW・h，供热耗电成本为14.4元/kw・h，低于当地燃煤供暖成本，目前工程运行效果良好。

4.2 模式二

如果风电场远离供热负荷区，可以在热负荷集中区域分布式地布置电热储能设备，通过电网企业在发电和用电侧的协调，实现弃风电量过网接入各热储能设备，实现风电电热联产。根据测算，如果弃风电价为0.05元/kW・h，电网企业过网费0.05元/kW・h，在20年经营期内，供热成本为18元/m2。初步测算，每年供暖企业可盈利400万元，消纳弃风电量3200万kw・h，为风电企业新增产值800余万元，为电网企业增加产值160余万元，可节省燃煤1.4万t。

5 结语

开展风力电热联供项目建设不仅可以减少污染物排放，还可以拓展风电消纳渠道，提高风电设备利用效率，扩大用电市场减少电网的峰谷差，同时还能弥补城市供热能力不足。开展风力电热联供的研究和示范过程中，两种发展模式均存在缺乏政策支持的问题。同时市场决定需求，电价直接决定供热成本。因此建议发改、电力公司、物价局等政府部门对风电电热联供项目开展深入论证，研究并确定项目的弃风电量计算、风电场调度方式、电网调度方式、短距离输电线路架设、电价结算、电价补贴以及电网企业过网费等相关问题，从而更有效的推广风力电热连供项目实施，减少污染物排放，进一步改善环境空气质量。

总之，发展风力电热联供项目，有利于扩大用电市场降低峰谷差和减轻城市环境污染，有着十分显著的经济和社会效益，只要政策落实，措施得当，一定能取得应有的效果。

参考文献

[1] 柴沁虎.燃煤供热锅炉改用天然气的探讨[J].煤气与热力，2007（3）：83.

[2] 刘新东.利用合理弃风提高大规模风电消纳能力的理论研究[J].电力系统保护与控制，2012（6）：35.

[3] 李煜.煤改电工程的环境影响[J].节能减排，2014（4）：102.

[4] 毕胜蓄.热式电锅炉的应用[J].华东电力，2000（2）：45.

[5] 大气污染防治行动计划.国务院.