分布式能源站工程可行性研究报告.docx
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分布式能源站工程可行性研究报告
陕西xx西安北客站分布式能源站工程初步可行性研究阶段
初步可行性研究报告
（修改版）
中国电力工程顾问集团西北电力设计院
2011年04月西安
附件目录
12011年01月04日，陕西**西安分布式能源项目筹备处《委托书》
22011年03月04日，《陕西**西安北客站分布式能源站工程初步可行性研究报告专家评审意见》
32011年4月15日，陕西**西安分布式能源项目筹建处《便函》
附图目录
1F8751G-A01-02厂址地理位置图
2F8751G-A01-03厂区总体规划图
1概述
1.1 任务依据
1）2011年1月4日陕西**西安分布式能源项目筹建处关于编制西安北客站分布式能源站工程初步可行性研究报告《委托书》。
2）DL/T5374－2008《火力发电厂初步可行性研究报告内容深度规定》。
3）国家发改委等部门关于热电联产项目的相关政策法规。
4）火力发电厂设计技术规程及各专业有关技术规程规定。
5）国内地方政府相关部门颁布的分布式供能系统工程规程、规范。
6）项目公司提供的原始资料。
1.2 项目概况
**西安北客站分布式能源站工程拟建厂址位于西安市未央区境内西安市第四污水处理厂西侧，北三环与动车所之间的区域。
西安北客站及区域配套设施包括西安北客站站场、动车运用所及动车综合维修段，前述设施的最大总冷负荷约27.2MW，最大总热负荷约55MW。
天然气分布式供能，是相对于传统的集中式供电方式而言的。
它利用先进的燃气轮机或燃气内燃机燃烧洁净的天然气发电，经过能源的梯级利用，为一个片区供暖、供冷、供电以及解决区域能源需求。
能源利用效率从常规发电系统的40％左右提高到80％左右，大量节省了一次能源。
分布式能源技术是未来世界能源技术的重要发展方向，它具有能源利用效率高，环境负面影响小，提高能源供应可靠性高和经济效益好的特点。
中国抢占世界分布式能源产业发展的制高点,分布式能源和低碳城市成为中国政府正在全力推进的事业。
以分布式能源为主要特征的低碳经济可提高中国能源利用效率,节约能源；同时，分布式能源对传统能源的替代使用,将会缓解中国能源供需矛盾,改善外部环境。
《2010年热电联产发展规划及2020年远景发展目标》提出：
到2020年，全国热电联产总装机容量将达到2亿千瓦，其中城市集中供热和工业生产用热的热电联产装机容量都约为1亿千瓦。
随着分布式能源水平的提高、各种分布式电源设备性能不断改进和效率不断提高，分布式发电的成本也在不断降低，分布式能源的应用范围将不断扩大，可以覆盖到包括体育场馆、办公楼、宾馆、商店、饭店、住宅、学校、医院、福利院、疗养院、大学等多种场所。
预计未来的若干年内，分布式电源不仅可以作为集中式发电的一种重要的补充，还将在能源综合利用上占有十分重要的地位。
因此，无论是解决城市的供电、还是解决边远和农村地区的用电问题，都具有巨大的潜在市场，一旦解决了主要的障碍和瓶颈，分布式能源系统将获得迅速发展。
目前我国北京、上海、广州等地已有一批以油、气为燃料的分布式热、电、冷工程投入运行，取得明显的经济效益、环保效益和社会效益。
本期工程计划于2011年10月开工建设，#1机组于2012年9月投产，#2机组于2012年10月投产。
1.3研究工作范围
本阶段为陕西**西安北客站分布式能源站项目的初步可行性研究阶段，根据《火力发电厂初步可行性研究报告内容深度规定》（DL/T5374-2008）的要求，主要论证本项目建设的必要性，初步落实建厂的的外部条件，提出电站容量及机组选型，并提出初步投资估算、经济效益与风险分析。
同时，预测项目建设对当地环境可能造成的影响，并提出拟采取的环境保护及治理措施的初步设想。
本阶段陕西**西安北客站分布式能源站项目的投资范围包括分布式能源站厂区内的所有系统、布置于西安北客站附近的制冷换热站设备（用地、建筑、结构部分除外）、分布式能源站至动车所换热站入口处的热水管道、分布式能源站至制冷站的热水管道及制冷站至西安北客站的冷水管道。
本阶段陕西**西安北客站分布式能源站项目的主要研究工作范围如下：
1）介绍厂址交通运输、水文气象、区域地质等建厂条件，进行项目建设厂址分析。
2）分析、预测热负荷现状和规划情况，论述其需求及特点。
3）概述当地电力系统的现状、进行电力负荷预测及电力平衡分析；阐述项目建设的必要性；提出接入系统方案设想。
4）落实项目所需燃料及冷却水的来源。
5）提出本项目厂区布置、热机、燃料输送、暖通、供水、电气等工程设想。
6）论述厂址所在地区的环境、生态和水土保持现状，提出拟采取的各项环境保护和治理措施。
7）进行项目投资估算和经济评价。
8）提出本研究工作的结论以及存在的问题和建议。
1.4 工作过程
2011年1月4日我院接到陕西**西安分布式能源项目筹建处关于编制陕西**西安北客站分布式能源站工程初步可行性研究报告《委托书》，我院即刻组建了项目工程组，并由项目设计总工程师带队与相关专业人员会同陕西**西安分布式能源项目筹建处相关人员一道于1月5日前往拟建厂址及中铁一院进行现场踏勘和收资工作。
在收资期间，我院和项目业主就西安北客站区域的建设发展规划与中铁一院进行了深入的交流，同时就**西安北客站分布式能源站工程的基本设想进行了初步的讨论，同时，就项目的初步可行性研究阶段的设计方案达成一致。
2011年1月12日我院根据现场踏勘和所收集的资料，编制了《**西安北客站分布式能源站热电冷联供方案》，并提交项目业主。
2011年1月14日项目业主明确可以按照我院提交的《**西安北客站分布式能源站热电冷联供方案》中所采用的方案编制本工程的初步可行性研究报告。
2011年1月28日我院编制完成了**西安北客站分布式能源站《初步可行性研究报告》初稿。
2011年3月4日，**新能源发展有限公司在公司总部组织有关专家对《陕西**西安北客站分布式能源站工程初步可行性研究报告》进行了评审，并提出了《陕西**西安北客站分布式能源站工程初步可行性研究报告专家评审意见》（详见附件2。
）。
会后我院就本工程初步可行性研究报告的修改事宜与陕西**西安分布式能源项目筹建处进行了讨论，并按照专家评审意见明确了分工。
2011年4月11日，陕西**西安分布式能源项目筹建处提供了落实后的陕西**西安北客站分布式能源站工程拟供的冷热负荷，并提出了变更厂址的大体位置。
2011年4月14日，我院相关专业与陕西**西安分布式能源项目筹建处相关人员一道前往拟变更的厂址进行现场踏勘、定位。
2011年4月15日，陕西**西安分布式能源项目筹建处通过便函（详见附件3。
）明确了变更后的厂址位置。
2011年4月18日，我院编制完成《陕西**西安北客站分布式能源站工程初步可行性研究报告（修改版）》。
1.5 工作组织
西北电力设计院参加**西安北客站分布式能源站工程初步可行性研究设计阶段的工程组人员组成：
序号
姓名
工作单位
职务/职称
1
张满平
西北电力设计院
副院长/教高
2
程政
西北电力设计院
副总工程师/教高
3
朱宏伟
西北电力设计院
设计总工程师/教高
4
樊涛
西北电力设计院
热机主设人/工程师
5
左孝红
西北电力设计院
供水主设人/高工
6
廉宏艳
西北电力设计院
化水主设人/高工
7
黄从新
西北电力设计院
暖通主设人/教高
8
程欣
西北电力设计院
暖通/工程师
9
黄一凡
西北电力设计院
电气主设人/工程师
10
王伟
西北电力设计院
热控主设人/工程师
11
张素芳
西北电力设计院
土建主设人/高工
12
王铁铮
西北电力设计院
建筑主设人/工程师
13
王志平
西北电力设计院
总交主设人/高工
14
黄艳
西北电力设计院
总交/工程师
15
马峰
西北电力设计院
水工结构主设人/工程师
16
吴磊
西北电力设计院
系统主设人/工程师
17
石晶
西北电力设计院
技经主设人/高工
18
海涛
西北电力设计院
环保主设人/高工
19
侯晓勤
西北电力设计院
岩土主设人/高工
20
李素菊
西北电力设计院
水文气象主设人/工程师
2.1电力系统现状
陕西电网位于西北电网最东部，是西北电网的重要组成部分，是一个水火并济以火电为主的电网。
火电主要分布在关中，水电在陕南，陕西电网最高电压等级为750kV，主网电压等级为330kV。
供电范围已覆盖陕南的安康、汉中、商州；陕北的延安、榆林、神木；关中的西安、咸阳、宝鸡、渭南、铜川等绝大部分地区，西安、咸阳、宝鸡、渭南等地区是电网的核心。
目前陕西电网与甘肃电网以两回750kV和四回330kV线路联络。
西安电网包含西安市9区4县的供电区域。
截至2009年底，西安电网主网最高电压330kV，区内供电电源330kV变电站有南郊变（3×240MVA）、东郊变（3×240MVA）、北郊变（3×240MVA）、草滩变（2×360MVA），河寨变（3×360MVA）、聂刘变（2×240MVA）、上苑变（2×360MVA）、长乐变（2×360MVA），此外还有接入110kV及以下电压等级的电源。
西安电网电厂主要有灞桥电厂（2×125+2×300MW）、户县电厂（2×300MW）、西郊热电厂（2×60+2×30MW）。
目前，西安地区高压网架由南郊、东郊、北郊、草滩、河寨、聂刘、上苑、长乐八座330kV枢纽变电所与相应联络线组成330kV送电网架；以110kV变电所作为负荷变，全网分区、分片运行，互为备用，形成辐射型或小环网供电区。
2009年，西安地区最大用电负荷为3532MW，较去年增长13.6％。
2009年陕西电网地理接线示意图见图2.1-1。
图2.1-1陕西电网2009年地理接线示意图
2.2本能源站在系统中的作用、建设的必要性及建设规模
根据陕西电网“十二五”电力负荷增长情况，预测到2012年陕西电网负荷达到17460MW，到2015年陕西电网负荷达到21850MW，目前在建、核准的电源规模不能完全满足负荷及直流送电的需要，所以**西安北客站分布式能源站的建设将弥补陕西电网电力部分缺额。
分布式能源站位于动车所北侧，能源站投运后可以就近满足区域负荷不断增长的需求，并为动车所、西安北客站配套项目集中制热、制冷提供有力的保证，具有一定的节能环保意义。
**西安北客站分布式能源站工程总容量2×（42+20）MW燃气蒸汽联合发电机。
2.3能源站与电力系统连接方案的设想，出线电压、出线方向和回路数
根据分布式能源站单机容量及建设规模，考虑以2回110kV线路接入地区110kV电网。
能源站电气原则主接线考虑双母线接线，见图2.3-1。
出线按所在区地下设施统一规划的走廊并初步考虑采用电缆连接至最近的110kV变电站。
具体的出线电压和接入系统方案在能源站接入系统设计中论证并经相关部门审查后确定。
图2.3-1能源站电气原则主接线示意图
3冷热负荷分析
3.1制冷、供热系统的现状
根据《西安市热电联产规划（2010年～2020年）》和《西安市集中供热规划（2004年～2020年）》，西安城北供热分区分为新筑供热区、太华供热区和城北热电厂三个供热区，区域供热面积分别为535×104m2、618.96×104m2和993.852×104m2。
供热界限为：
东临灞河，东北角跨越灞河，包含新筑地区，西靠汉城遗址，南邻陇海铁路，北至渭河南岸。
本项目西安北客站位于西安市北部中轴线未央路和三环路、绕城高速公路衔接处，距西安市中心12公里，距咸阳市中心21公里，是西安的重要铁路交通枢纽，从供热区域划分上属于城北供热分区。
西安北客站将一次性建成南北双向客运站房、双向站前广场和双进双出的规模格局。
车场为3场18站台34股道，站房总建筑面积为33.8万平方米，其中客运用房面积16.5×104m2，建成后将是亚洲最大的火车站。
西安北客站以站界标为界，其范围内包括站场及配套工程，动车运用所及动车综合维修段相关工程，车站全长8.4km，其中车场部分3.4km，动车所及走行线部分5km。
动车运用所本期建设村存车线30条，预留40条位置，工程静态投资58亿元。
本分布式能源站是结合北客站总体规划、集中供热/供冷规划及其供热现状，为满足客站供冷、供热、供电的基本需求而建设的，根据北客站项目初期规划，北客站站场、动车所及动车综合维修段采用单独规划供冷供热的方式。
目前北客站站场已正式投入运行，热源接自太华供热站，冷源接自自建电制冷站；动车运用所及动车综合维修段没有完全竣工，现有热负荷约14MW，热源暂时由现有机车来提供。
根据《西安市热电联产规划（2010年～2020年）》，将陕西省渭河发电有限公司现有的大容量纯凝机组改造后向城北供热分区供热，但是其改造进度及相应的热网建设无法满足整个西安北客站、站场配套工程的供热需求。
本项目拟采用建设分布式能源站来满足北客站的能源供给，这样不但可以为北客站提供稳定的供热、供冷以及供电需求，而且又完全符合国家提出的环保、节能以及低碳的要求。
本分布式能源站负担的热负荷类型按其性质可分为季节性热负荷和常年性热负荷两大类。
季节性热负荷有采暖热负荷和制冷热负荷，常年性热负荷有工业用汽负荷和生活热水热负荷（待业主进一步落实）。
3.2热负荷预测
3.2.1采暖供热负荷
根据北客站建设现状、规划，北客站热源由太华供热站提供，不在本设计范围内。
本阶段业主提供了西安北动车段、综合维修基地、动车所的热负荷，详见表3.3-1。
表3.3-1西安北动车段、综合维修中心及动车所采暖热负荷统计表
单位名称
面积（m2）
热负荷（MW）
西安北动车段
145000
30.800
综合维修基地
64720
11.900
动车所
66258
13.500
合计
275978
56.200
从上表可以看出，西安北动车段、综合维修基地、动车所总热负荷：
56.2MW。
3.2.2制冷热负荷
根据北客站建设现状、规划，结合本阶段所收集的资料，该区域需要空调制冷的项目只有北客站，北客站分为南北两个站房，具体空调冷负荷统计详见表3.2-1。
表3.2-1北客站空调冷负荷统计表
单位名称
面积（m2）
冷负荷（MW）
南站房
80000
9.788
北站房
85000
10.380
合计
165000
20.168
从上表可以看出，北客站总冷负荷：
20.168MW。
3.2.3工业热负荷
本阶段业主提供了西安北动车段、综合维修中心、动车所等区域的工业热负荷，详见表3.3-2
表3.2-2西安北动车段、综合维修中心及动车所工业热负荷统计表
序号
单位名称
蒸汽
用途
蒸汽技术参数
用汽量t/h
生产班制
压力（MPa）
最大
平均
最小
小时/天
天/年
1
西安北动车段
烘干
8
6
4
6
200
0.4
2
综合维修中心
洗车
4
3
2
6
200
0.4
3
动车所
洗车
2
2
2
6
200
0.4
3.3设计热负荷
根据热负荷预测数据的统计与整理，最后得出设计热负荷，如下表所示。
表3.3-1设计热负荷表
采暖期
制冷期
非采暖制冷期
最大
平均
最大
平均
最大
平均
热负荷
热量（GJ/h）
197.8
168.3
97.8
68.3
36.8
7.4
负荷（MW）
55
46.7
27.2
19.0
10.2
2.1
汽量（t/h）
75.2
64
37.2
26
14
2.8
根据以上热负荷统计资料，常年负荷：
工业用汽量为2.8t/h。
。
采暖期平均热负荷为46.7MW；
制冷期平均热负荷为19MW。
3.4分布式能源站热电冷联供技术方案
3.4.1**西安北客站分布式能源站热电冷联供方案流程
3.4.1.1分布式能源简述
进入21世纪，人类的生存发展日益受到能源短缺、环境恶化等问题的困扰和制约，如何提高能源利用率、减少环境污染已成为全世界共同关注的问题。
随着我国产业结构的变化和人民生活水平的不断提高，建筑能耗快速增加，使终端能耗结构发生重大变化。
目前生活、生产用空调的制冷和采暖用电负荷以及照明用电负荷大幅增加，而且大部分集中在夏季和冬季电负荷高峰时段，这是造成我国电力峰谷差的直接原因之一。
陕西省作为国家发改委革委低碳试点省区之一，应该积极探索工业化、城镇化快速发展阶段既发展经济、改善民生又应对气候变化、降低碳强度、推进绿色发展的做法和经验，应该大力发展环保、节能及高效的能源供给方式，而分布式能源就是这样的能源供给方式。
分布式能源是一种建立在能量梯级利用概念基础上，将制冷、制热（包括供暖和供热水）及发电过程一体化的总能系统。
其最大的特点就是对不同品质的能量进行梯级利用，温度比较高的、具有较大可用能的热能用来被发电，而温度比较低的低品位热能则被用来供热或是制冷。
这样做不仅提高了能源的利用效率，而且减少了碳化物和有害气体的排放，具有良好的经济效益和社会效益。
分布式能源在热电联产的基础上，实现发电、供热、制冷，不仅满足了用户对能源的需求，克服了夏季电制冷空调系统运行造成的电力供应不足，而且提高了电力企业设备利用率，使全年的负荷维持在一个较高的水平上。
它首先利用天然气燃烧产生的高温烟气在燃机中做功，将一部分热能转变为高品位的电能，再利用燃机排烟中的余热供热、采暖，同时这一热量也可驱动吸收式制冷机，用于夏季的空调制冷。
分布式能源可以实现能源的高效梯级利用，降低燃气供热的成本，提高能源利用效率，减少碳化物及有害气体的排放。
3.4.1.2发展分布式能源的意义
1）发展分布式能源是保障能源安全的有效措施之一
随着工业化、城市化、现代化进程的加快，能源需求快速增长，对电力的依赖也日益增加，重构电力结构，发展可靠性较强的分布式能源以保证供电安全已十分迫切。
分布式供能系统因容量小，操作简单且具智能化，机组的启停快速、灵活，可以作为重要电用户的备用电源，同时对大电网的削峰填谷和安全稳定也有积极意义。
2）发展分布式能源有利于提高能源利用效率
分布式能源系统将高品位的电与低品位的冷和热这三种能量需求有效地统一，实现能源的梯级利用，使能源综合利用率进一步提高，可达到75%～90%以上。
而采用超临界甚至超超临界参数的火电厂的效率也仅为45%左右。
对能源实现梯级利用，尽力减少中间输送环节的损耗，不需要建设远距离高电压或超高电压输电的大电网，线损和网损几乎为零，而我国大型火电的线损和网损高达6%左右。
与此同时节省了城市热力管网，减少市政投资以及长距离热力管网带来的热量损失。
实现对资源利用的最大化、提高能效具有重要的意义。
3）发展分布式能源有利于缓解能源建设与环境、土地、水资源等要素之间的矛盾
分布式能源多采用天然气、轻油以及可再生能源等清洁能源为燃料，可大幅度减少传统锅炉直接供热方式固体废物、SO2、CO2和NO*等污染物的排放。
因其能源综合利用效率高，在降低燃料燃烧排放的污染物方面具有很大的潜力，据计算分布式供能系统NO*排放约为15～25ppm，大大低于锅炉直接供热或其他动力系统（200～1000ppm），SO2的排放量几乎为零。
如果将现有建筑采用分布式供能系统的比例从4%提高到8%，到2020年CO2的排放量将减少30%。
另外，分布式能源系统应用溴化锂或氨水吸收式制冷技术，不会对臭氧层造成破坏。
分布式能源系统就近供能的特点使其减少了大容量远距离高压输电线的建设，从而减少了征地面积和线路走廓，也无需建设输配电站，土建占地面积与耗水量均减少60％以上，可节约大量土地和水资源。
4）发展分布式能源是削峰填谷的需要
目前生活、生产用空调的制冷和采暖用电负荷大增，而且大部分集中在夏季和冬季电负荷高峰时段，这是造成电力峰谷差的直接原因之一。
电力削峰填谷是近几年缓解电力紧张的首选措施。
分布式能源由于实现了热电冷三联供，可减小电网的峰谷差，起到较好的削峰填谷作用。
3.4.1.3本工程热电冷联供方案流程
**西安北客站分布式能源站拟采用燃气-蒸汽联合循环机组的分布式能源站，实现西安北客站区域的热电冷联合供应，其流程见图3.4-1。
**西安北客站分布式能源站的原动机采用燃烧天然气的燃气轮机发电，同时利用其排出的烟气与余热锅炉换热产生蒸汽来驱动蒸汽轮机发电，从蒸汽轮机抽汽进入分布式能源站内的热网首站换热生产热水，首站换热生产的130/70℃热水分别送至动车所水水换热站入口和西安北客站南制冷站和北制冷站内的热水型溴化锂冷水机组。
冬季利用热网首站送出的热水与水水换热器换热生产出热水，动车所用户供热；夏季利用热网首站送出的热水供至热水型溴化锂冷水机组，驱动溴化锂冷水机组生产出冷水，向空调用户供冷。
图3.4-1**西安北客站分布式能源站热电冷联供方案流程图
3.4.2制冷方案
本工程设置南北2个独立的制冷站，分设在北客站的南北两侧，分别负担南北站房的空调负荷。
根据本工程分布式能源站拟建厂址与各冷热用户的相对地理位置上看，分布式能源站距北客站北制冷站设置的热水型溴化锂冷水机组的距离最远，为4km，即从分布式能源站向各冷热用户输送热交换介质属近距离运输。
因此，本工程可以考虑采用蒸汽或热水作为送热交换介质，即从分布式能源站输送热水至动车所换热站和制冷站的方案，或从分布式能源站输送蒸汽至动车所换热站和制冷站的方案。
1）输送热水至动车所换热站和北客站制冷站
采用燃气蒸汽轮机联合循环热电冷联产，利用燃气轮机排出的烟气与余热锅炉换热产生蒸汽来驱动蒸汽轮机发电，从蒸汽轮机抽汽进入热网首站换热生产热水，热水一路去动车所换热站，一路去北客站制冷站。
北客站制冷站设置热水型溴化锂机组，夏季利用热网首站送出的热水驱动热水型溴化锂机组生产出冷水，供空调用户使用。
2）输送蒸汽至动车所换热站和北客站制冷站
采用燃气蒸汽轮机联合循环热电冷联产，利用燃气轮机排出的烟气与余热锅炉换热产生蒸汽来驱动蒸汽轮机发电，同时从蒸汽轮机抽汽一路去动车所换热站，一路去北客站制冷站。
北客站制冷站设置蒸汽型溴化锂机组，夏季利用热网首站送出的蒸汽驱动蒸汽型溴化锂机组生产出冷水，供空调用户使用。
上述两个方案中，蒸汽换热效率高，就相同量冷热负荷而言，需要热水量比蒸汽量大，热水管网管径大，管网的投资比蒸汽要高,耗用的钢材平均比蒸汽采暖的管网多12%左右。
从制冷站溴化锂冷机组价格方面看，热水型机组比蒸汽型机组价格高10%左右，热水型机组及其配套设备造价稍高于蒸汽型机组及其配套设备，但是蒸汽管网的热损失比热水要大。
由于现阶段本工程的冷热用户的用冷、热参数尚未落实准确，特别是关于西安北客站的供冷问题，有较大的不确定性，故本报告按从分布式能源站输送热水至动车所换热站和北客站制冷站方案进行设计。
待下阶段，通过冷热用户的用冷、热参数的进一步核实，将对上述两个方案进行专题论证。
3.4.3供热方案
通过对西安北动车段和西安北综合维修基地以及西安北动车所等冬季采暖热负荷、夏季制冷热负荷进行调查、统计和分析，冬季采暖期的热负荷较大
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