智能电网创新示范区建设工程可研报告新农村示范Word文档格式.docx
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在项目建设与运营过程中,实现多方参与,共同运营,对新农村能源投资建设运营模式进行探索,为模式推广提供支撑。
2.需求分析
延庆县井庄镇柳沟村全村村民402户、1120人。
村域面积5.73平方公里(8594.1亩),其中村庄面积0.35平方公里,耕地面积2663亩,果园面积994.7亩。
柳沟村是市级新农村建设的试点村,也是井庄镇推出的重点“一村一品”建设的典范,乡村民俗旅游是村里的主导产业。
通过烧煤小锅炉供暖气采暖。
每年采暖季从当年的11月初到第二年的3月底。
动力用电实行峰谷电价,民用生活用电实行阶梯电价。
柳沟村地处延庆县,为著名的乡村民俗旅游村,对能源利用主要问题如下:
1.改善农村粗放型能源利用现状,减少对环境影响的需求
延庆县为国家绿色能源示范县、北京市唯一的绿色能源示范区、北京市新能源与可再生能源示范县,对新能源和可再生能源利用具有较高要求,同时柳沟村作为著名的乡村民俗旅游村,为市级新农村建设试点村。
当前村民取暖以煤炭作为主要能源形式,对环境产生很大影响。
为降低环境污染和碳排放,切实落实延庆县国家绿色能源示范县的定位,通过对农村用能情况进行分析,实现新能源与清洁能源对燃煤的替代,改善农村现有粗放型能源利用方式,提高能源利用效率,减低碳排放和环境污染。
新能源的利用是新农村建设的重要内容,如何提高农村新能源利用率,减少对化石能源的消耗,减少环境污染和碳排放,对保障我国能源安全,建设新农村具有重大意义。
2.响应配电网调控,实现区域能源优化配置,充分消纳分布式能源的需求
充分利用多种能源的互补性和用能的时空差异性,响应配电网的区域优化调控,实现削峰填谷和分布式能源的充分消纳,提高能源的综合利用效率。
3.新农村新能源利用建设运营模式探索的需求
新农村能源利用的投资模式、建设模式、运营模式均需要通过示范工程进行尝试探讨,从而探索出一套可持续、可复制、可推广应用的新农村新能源利用商业模式。
3.建设方案
3.1.基础条件
一、柳沟村概况
延庆县井庄镇柳沟村,古称凤凰城。
位于延庆县井庄镇域南2公里处,西北距延庆城10.5公里,东南距果树园2.1公里,西距大榆树镇上辛庄3公里。
距110国道3公里。
图3-1柳沟村
村址地处山前冲积平原上,海拔约556米。
土壤为淋溶褐土。
全村村民402户、1120人。
图3-2柳沟村全貌
柳沟村是市级新农村建设的试点村,著名的旅游村,也是井庄镇推出的重点“一村一品”建设的典范,乡村民俗旅游是村里的主导产业。
作为延庆县火盆锅的发祥地,柳沟村结合古城资源,创出“凤凰城–火盆锅–农家三色豆腐宴”品牌。
“凤凰城-火盆锅-豆腐宴”成为京郊知名的民俗游品牌之一。
该村乡村旅游接待能力已初具规模,已达到3000人就餐,500人住宿的日接待能力,每年吸引游客30万人以上,为京郊乡村旅游专业村,成为享誉京郊大地的特色旅游品牌村。
在柳沟村进行新农村多种能源综合优化利用建设具有良好的示范作用。
图3-3旅游资源
柳沟村全村400户左右,其中有100户左右为农家乐旅游户。
二、用电情况分析
全村设置4台照明变压器供村民日常生活用电、7台动力变压器供村内生活用水水泵用电。
公共照明、水泵用电电费采用峰谷电价,电费由村民委员会承担,多白天用电,承担峰时电价,每月电费花费约2.5万左右。
农户用电负荷主要有照明、电视、电冰箱、电饼铛、电水壶等。
电费采用阶梯电价。
农家乐农户每月用电500~600度,一般农户每月用电约120度。
用电全部来自公共电网。
生活照明、供水水泵和生活电器为柳沟村主要用电负荷。
由于用电负荷主要为生活用电,日负荷曲线呈现白天负荷大,夜晚负荷小的特征。
如图3-4所示:
图3-4日负荷曲线
柳沟村主要产业为乡村民俗旅游,周负荷曲线呈现周五至周日负荷大,周一至周四负荷小的特征。
如图3-5所示:
图3-5周负荷曲线
年负荷曲线呈现基本平缓特征。
如图3-6所示:
图3-6年负荷曲线
三、用热情况
农户用热负荷主要有暖气采暖、洗浴用热水、生活热水等。
热能主要来自燃煤、太阳能、液化气和电能。
农户冬季取暖为主要用热形式。
每户通过烧煤小锅炉供暖气采暖。
农家乐农户每个采暖季约消耗10吨煤炭,约1万元人民币。
一般农户每个采暖季消耗4吨煤炭,约2000~4000元人民币。
洗浴用热水主要来自太阳能热水器和电热水器。
生活做饭等主要采用液化气。
由于主要为生活用热,日热负荷曲线呈现白天负荷小夜晚负荷大的特点。
如图3-7所示:
图3-7日热负荷曲线
由于采暖为主要热负荷,所以年热负荷曲线呈现冬季(11月~3月)热负荷高,其余时间热负荷低的特征。
如图3-8所示:
图3-8年热负荷曲线
采暖热负荷为4500kW。
电负荷1500kW。
3.2.总体方案
拟将柳沟村建设成屋顶光伏、燃气热电联供多种分布式能源,实现光、天然气、电、热多种能源的综合优化利用。
在主动配电网的综合调度下,实现能源的区域优化利用。
总体方案如图3-9所示:
图3-9热电联供系统示意图
主要建设内容包括:
1、建设3MW的燃气轮机热电联供系统及热力改造,实现对用户的供电、供热。
2、建设1MW的光伏发电系统,实现对用户的供电。
3、将天然气热电联供、光伏发电、双源锅炉和蓄热水箱组合成多能源综合单元,实现对整个村庄多种能源综合管理,并与公共配电网联接,通过电能实现能量的交换。
建设天然气热电联供、双源锅炉、光伏发电、公共配电网、储能设备组成的综合用能系统。
燃气轮机利用天然气产生电能为村庄电负荷供电,同时为村庄提供热水和供暖。
双源锅炉可以利用电能或天然气产生热能,作为后备为村庄供热。
太阳能光伏发电产生电能实现对村庄的绿色供电。
配置蓄热水箱对热能存储,作为调节手段,增加系统的可调可控性,并提高系统的可靠性。
通过气、电互补综合利用系统实现绿色供电和高可靠的供热。
为主动配电网提供了多种调节手段。
主动配电网通过全局优化计算,充分利用不同能源在时间和空间的差异性,通过多种能源互补、能源转换和存储,实现能源的高效利用。
3.3.燃气轮机热电联供系统建设及热力改造
一、概述
是指以天然气为主要燃料带动燃气轮机、微燃机或内燃机发电机等燃气发电设备运行,产生的电力供应用户的电力需求,系统发电后排出的余热通过余热回收利用设备(余热锅炉或者余热直燃机等)向用户供热。
通过这种方式大大提高整个系统的一次能源利用率,实现了能源的梯级利用。
还可以提供并网电力作能源互补,整个系统的经济收益及效率均相应增加。
热电联供是分布式能源的一种,具有节约能源、改善环境,增加电力供应等综合效益,是治理大气污染和提高能源综合利用率的必要手段之一,符合国家可持续发展战略。
1998年1月1日起实施的《中华人民共和国节约能源法》第三十九条就明确指出“国家鼓励发展下列通用节能技术:
发展热能梯级利用技术,热、电,冷联产技术,提高热能综合利用率”。
2004年9月,国家发改委颁布《国家发展改革委关于分布式能源系统有关问题的报告》,支持小型分布能源系统发展,促进我国分布式能源系统的发展。
2006年国家发展改革委会同财政部、建设部等有关部门编制了《“十一五”十大重点节能工程实施意见》,明确提出“建设分布式热电联产和热电冷联供;
研究并完善有关天然气分布式热电联产的标准和政策”。
热电联供系统能充分利用天然气的热能,综合用能效率可达90%以上。
同时可降低以天然气为燃料的供热成本,把一部分成本摊到电费上,减轻运营成本负担,与常规系统相比超出的初投资费用靠节省运行费5年内便可收回。
由于热电联供在能源转换效率方面所具有的突出优势,使得其在世界各国的能源领域大都具有显著地位。
二、建设方案
柳沟村最大供暖热负荷为4500kW,热电联供系统采用“以热定电”的运行方式,保证村民的供暖需求。
系统构成如图3-10所示:
图3-10天然气热电联供及热力系统
根据热负荷需求进行测算,需配置3MW的燃气轮发电机组。
配置3台1MW的燃气轮机组,连接至10kV箱变的母线上。
配置4台30m3的蓄热水箱,实现热能量存储。
配置2台1MW双源锅炉,作为备用通过天然气或电能为热力负荷提供热能。
铺设热力管道,并实现对农户暖气系统的联接与改造。
主干管道约8000米,加上入户管道,总计2000米。
铺设热水管道,实现对农户的生活热水供应。
燃气轮机以天然气为燃料实现热电联供,在为村庄提供清洁电能的同时,产生的余热实现对村庄的供热。
双源锅炉可以根据系统经济运行需要选择利用电能或者天然气产生热水,实现对村庄的供热。
通过电能与天然气的双重保障,实现对村庄的高可靠供热,满足延庆高寒时期对高可靠供热的需求。
蓄热水箱实现储存热水实现对热能的存储。
3.4.分布式屋顶光伏发电系统建设
分布式光伏发电特指采用光伏组件,将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统。
它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式,它倡导就近发电,就近并网,就近转换,就近使用的原则,不仅能够有效提高同等规模光伏电站的发电量,同时还有效解决了电力在升压及长途运输中的损耗问题。
分布式光伏发电具有以下特点:
一是输出功率相对较小。
一般而言,一个分布式光伏发电项目的容量在数千瓦以内。
与集中式电站不同,光伏电站的大小对发电效率的影响很小,因此对其经济性的影响也很小,小型光伏系统的投资收益率并不会比大型的低。
二是污染小,环保效益突出。
分布式光伏发电项目在发电过程中,没有噪声,也不会对空气和水产生污染。
三是能够在一定程度上缓解局地的用电紧张状况。
农村屋顶资源丰富,适合安装光伏组件的建筑屋顶面积充裕,可以大面积敷设。
四是可以发电用电并存。
分布式光伏发电是接入配电网,发电用电并存,尽可能地就地消纳。
分布式光伏发电系统可在农村、牧区、山区建造,解决当地用户用电需求。
二、建设方案。
在农户屋顶铺设1MWp太阳能光伏电池板,配置50台20kW组串式光伏逆变器,分两路与燃气轮机组构成多能源综合单元。
光伏发电实现对村庄的绿色供电,并且和双源锅炉协同工作,实现热、电的能量转换。
3.5.多能源综合单元接入
一、村级配电网现状。
目前柳沟村配电网配电变压器位置如图3-11所示:
图3-11柳沟村配变位置图
柳沟村共11台配变,其中4台为村民照明用,7台为水泵动力用。
配变情况如下表所示:
二、多种能源综合单元建设。
由于在柳沟村拟建设天然气热电联供、太阳能光伏项目,与双源锅炉、蓄热水箱构成多种能源综合单元,并整体接入到配电网。
多种能源综合单元如图3-12所示:
图3-12多种能源综合单元
燃气轮机组、光伏发电系统作为分布式电源,双源锅炉、蓄热水箱作为可调控负荷与稳定控制器组合成多种能源综合单元,通过PCC点接入到配电网,接收主动配电网的调控,平抑农村配电网的功率波动。
三、多种能源综合利用控制系统。
多种能源综合利用控制系统如图3-13所示:
图3-13多能源综合控制系统
在村级配电网与公共配电网PCC接口处设置网关接口柜,含PCC快速开关,继电保护,测控仪表,同期并网装置,通信处理装置等设备;
网关接口柜作为村级配电网与公共电网的接口分界点。
设置稳定控制装置,可以在孤网时提供标准电源,提供抗短时冲击能力,平滑供电,储能,削峰填谷。
设置智能配电终端,实现对系统的采集和感知。
设置控制计算机系统,配置电力监控软件、能量管理软件。
构建多种能源综合控制系统,通过对热电联供、光伏发电、双源锅炉、蓄热水箱等的调控,并综合考虑不同供电、供热方式的经济性,保持村庄稳定可靠高效经济的供电、供热。
村级能量管理系统接入到能源管理与公共服务中心,响应控制中心的区域优化指令。
通过多种能源和储电储热等手段,实现柔性负荷响应,平抑配电网分布式电源波动。
4.创新内容
1、通过柳沟村多种能源综合利用示范,探索出一套农村用能分析、综合用能解决方案、综合用能优化运行的农村能源利用模式。
2、探索能源供给、能源配送、能源存储、能源消费多方共建的农村能源系统建设模式。
3、探索政府、电网公司、能源企业、村民用户“多方参与互惠共赢”的农村能源利用可持续发展、可大量复制、可推广应用的商业运营模式。
5.预期效果
5.1.经济效益
2011年10月至2013年9月,国务院六次颁布文件明确提出要大力发展天然气分布式能源。
在国家鼓励大力发展天然气分布式能源的形势下,北京市政府对天然气分布式能源也高度重视,正准备出台2项优惠政策:
(1)设备补贴2000元/kW;
(2)分布式能源用天然气价格降低为2.47元/Nm3。
经测算,在获得补贴的情况下,天然气热电联供系统效率达到70%及每年利用2000小时的项目已能够做到盈利。
对分布式光伏发电也出台了一系列鼓励政策,国家补贴0.42元/kWh,提高了分布式光伏发电的经济性。
通过接受配电网的调控,实现能源的综合优化利用,并提高配电网消纳分布式电源的能力,提高设备利用率,降低系统损耗,具有良好的经济效益。
5.2.社会效益
1、采用清洁能源,减少碳排放,减少环境污染。
通过本项目建设,实现柳沟村100%清洁能源采暖和全绿色电能。
每年减少2200吨煤炭消耗。
天然气热电联供系统每年发电800万度,屋顶光伏发电系统每年发电150万度,节约3800吨标准煤。
2、丰富当地旅游题材,进一步增强当地经济活力。
将柳沟村建设成为绿色能源利用示范村,并作为新的旅游题材,进一步提高村庄知名度,促进经济更快发展。
3、探索新的能源形势下,农村多种能源综合优化利用与农村配电网发展模式。
通过本项目,探索农村能源利用方式、投资、运营模式,为农村能源利用发展模式积累经验,为新农村能源综合利用推广奠定基础。
6.项目总投资估算及主要设备清单
6.1.项目总投资估算
表6-1项目总投资
序号
工程名称
概算造价(元)
直接费(元)
其中:
(元)
单方造价(元/m2)
占造价百分比(%)
人工费
暂估价
设备购置
1
4.1多种能源综合单元接入(安装)
819480.75
420934.99
262086.41
22.8
2
4.1多种能源综合单元接入(设备)
2775110.76
2683600
77.2
合计(元)
3594591.51
3104534.99
100
6.2.项目直接投资设备清单
表6-2项目直接投资设备清单
单位:
万元
名称
型号参数
单位
数量
单价(万元)
总价
备注
多种能源综合单元接入
网关接口柜
10kV
面
20
稳定控制柜
200kW15min
90
3
中央控制器
台
30
4
智能配电终端(IDU)
套
5
10
通信管理机
6
综合能源管理系统
57
7
当地监控计算机
8
通信接口柜
9
光纤
ADSS8芯
km
16
1.5
24
含施工
合计
245
6.3.带动投资清单
表6-3项目带动投资设备清单
所属项目
概况
投资额(万元)
新农村多种能源综合优化利用示范
柳沟村分布式热电联产项目
在柳沟村建设2MW天然气热电联产项目,并接入主动配电网,实现多种能源的协同优化
10000
柳沟村屋顶光伏项目
在柳沟村建设1MW光伏发电项目,并接入主动配电网,实现多种能源的协调优化
1200
11200
7.总结
新农村多种能源综合优化利用通过天然气热电联供、光伏发电等项目,实现了柳沟村的多种能源综合优化利用,探索了农村新能源利用可复制、可推广、可持续发展的建设和运营模式,为我国农村能源利用改造做了有益的探索。
建设项目方案,理念科学,技术先进,投资合理,具有良好的经济效益与社会效益。
项目是切实可行的。
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