热电联产工程可行性研究报告.docx
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热电联产工程可行性研究报告
F2581K-A01-01
兴山县水电专业公司热电联产工程
可行性研究
报告书
（简版）
湖北省电力勘测设计院
工程设计证书：
建设部电力行业甲级第A142005511号
工程勘察证书：
建设部综合类甲级第170026-kj号
工程咨询证书：
国家发改委工咨甲22120070012号
院 长：
孙永久
总工程 师：
章燕
项目经理/设总：
何磊
审核：
邓少平
范 黎
王新安
田在望
刘定华
张辉
徐小云
何正光
祁海宽
校核：
彭义林
陶 芬
沈 杰
蔡 阳
秦学环
王德萍
张 婷
连祥如
编制：
孔丽丽
田新民
李 乔
张婷
王德萍
唐晓峰
蔡阳
邓义虎
程杰
唐晓超
张涛
段金虎
李 庆
陶小飞
段春海
胡俊杰
李健
1总论
1.2投资方及项目单位概况
兴山县水电专业公司于2001年1月1日经批准注册成立，系国有独资公司；注册资本金5250万元人民币；公司经营范围主要有：
发电，水电设备及配套物资供应、机电安装、金属加工；兼营：
机械设备及配件、电子产品、建筑材料（不含木材）、金属材料、橡胶制品、矿产品（国家限制的产品除外）、焦炭、煤炭、化工产品（危化品除外）及原材料、陶瓷制品、纯碱、肥料等。
本项目由兴山县水电专业公司投资兴建，并设立专门机构负责运营。
注册资本金占总投资的30％，其余70％资金融资贷款。
主要设计原则如下：
1.5.4.1本期工程按新建2×25MW背压式汽轮发电机组配2×240t/h高温高压锅循环流化床锅炉设计，不考虑扩建。
1.5.4.2电厂出线暂按双回出线，一回110kV电压线路接入平邑口110kV变电站，另一回110KV电压接入古夫220kV变电站，具体方案在接入系统设计中研究确定，以接入系统最终批复文件为准。
1.5.4.3本工程采用炉内脱硫+炉后烟气湿式脱硫系统，脱硫效率大于98%。
采用SNCR烟气脱硝装置。
1.5.4.4燃煤按川煤，输煤系统按两台240t/h锅炉的耗煤量进行设计。
1.5.4.5供水水源为纸坊河水库，由平邑口工业园区统一取水供给，纸坊河水库为主要供水，当枯水期水库供水不足时自来水作为备用补充。
1.5.4.6机组年设备利用、年供热利用小时数按7850小时考虑。
1.5.4.7两台240t/h锅炉共用的一座150米高的烟囱，最终由环评确定烟囱高度。
1.5.4.8厂区总平面布置按两炉二机一次建成考虑。
2个厂址方案比选。
1.5.4.9采用灰渣分除、干灰干排；灰渣综合利用率为100%。
厂外设置事故备用贮灰渣场，贮灰时间按15天设计。
1.5.4.10供热管道以电厂围墙外1m为设计界限。
1.5.5投资规模及主要技术经济指标
1.5.5.1投资规模
本工程静态价格水平年为2013年；
工程静态投资：
48020万元，单位投资：
9604元/kW；
建设期贷款利息1278万元；
动态投资：
53724万元，单位投资：
10744元/kW。
1.5.5.2主要技术指标
表1.5.5.2-1主要技术指标表
序号
名称
单位
数值
备注
1
汽轮机进汽量
t/h
211
1台B25机组
2
排汽压力
MPa
1.1
排汽温度
℃
285
额定排汽量
t/h
158
1台B25机组
3
供热设备年利用小时数
h
7850
4
锅炉效率
%
88.0
5
发电年均标准煤耗
g/kWh
184.7
6
供电年均标准煤耗
g/kWh
210
7
供热年均标准煤耗
kg/GJ
40.18
8
全厂综合厂用电率
%
22.3
9
全厂年供电量
kWh/a
2.71×108
10
全厂年供热量
GJ/a
6.94×106
11
全年耗标煤量
t/a
343030.3
12
年均全厂热效率
%
81.56
13
年均热电比
%
711.73
14
厂区围墙内用地面积
hm2
6.254
15
单位容量用地面积
kw/m2
0.799
16
灰场用地
hm2
0.35
17
厂内道路和广场面积
m2
13541
18
厂区绿化面积
m2
12508
19
厂区绿化用地系数
%
20
20
民房拆迁
21
总土石方量挖方
1.6结论及建议
5）供水水源为纸坊河水库和兴山县自来水公司，由平邑口工园区统一取水供给；电厂采用带冷却塔的二次循环冷却系统，水源落实，符合国家节水、节能政策。
6）本工程燃煤主要是四川煤。
根据四川煤的储量以及煤炭的开采生产能力可满足电厂2x240t/h循环流化床锅炉年耗量73.3504x104t的用量。
因此本工程燃煤供应落实可靠且有保证。
7）本工程所选的厂址处环境质量尚可，由峡口片区统一规划布局，远离了自然保护区、风景名胜区等环境敏感点，在采取了一系列有效的污染治理措施后，其污染物的排放均能满足现行国家标准的要求，从环境保护的角度讲，本期工程的建设是可行的。
8）除灰系统采用灰、渣分除干排系统。
符合国家大力开发和推广粉煤灰综合利用政策，粉煤灰作为价廉物美的新型建材产品，有较好的利用前景和趋势。
目前兴山县平邑口已建成的100万吨级的葛洲坝水泥厂将全部购买电厂的粉煤灰，实现循环经济目的，具有较好的经济效益和社会效益。
9）厂址场地无区域性深大活动断裂通过，处于区域地质上属相对完整和稳定的地段，场区经过处理无大的不良地质作用分布。
厂址内及附近无其它不良地质作用及矿产文物分布，区域地质相对稳定，适宜规划建厂。
10）本工程静态投资48020万元（2013年），单位投资9604元/kW。
在保证投资各方内部收益率为8%，含税供热价为70元/GJ的前提下，本项目含脱硫脱硝平均含税上网电价为368元/MWh，并且财务净现值大于零，电价低于湖北省脱硫标杆电价为452元/MWh。
可见本项目在满足业主热价要求的前提下，在发电竞价上网以及环保供热两方面都具有一定的竞争力，项目的抗风险能力较强。
1.6.2建议
1）热电联产工程和热力管网应同步建设、同时投产。
本期工程2015年初第一台机组投入运行。
相应的热力管网建设应配套进行，并于本工程投产前完成。
各区的热源和热网建设尽量兼顾远期规划，避免近远期重复投资。
2）根据国家最新有关环保政策，各项环境保护措施等最终将由环境影响评价确定；如环境保护标准、烟囱高度、除尘器效率和其它环保措施等应以批复的环境影响报告书为准。
3）电厂接入系统方案关系到电网结构、供电的可靠性和经济性以及配套项目投资，应及早通过接入系统的研究确定电厂接入系统方案。
2电力系统
2.1电力系统现状
由于历史和自然资源的原因，兴山县电力市场形成了湖北兴发集团公司、天星供电公司和宜西供电公司三足鼎立、多家经营的供电格局。
兴山县电力系统（由这三家电网共同组成）所形成的水电自发、自销、自成体系的用电方式一直沿用至今。
其中兴发集团公司负责开发、管理和经营小水电站以及本身集团公司系列化工产品的生产，天星供电公司管理兴山电网以及相应的供电，同时负责收购兴发集团的小水电过网电力，宜西供电公司在丰水期负责接纳兴山电网富余的小水电电力以及在枯水期向兴山电网补充和提供其电力不足部分。
截止2011年底，兴山电网共有110kV变电站7座，主变10台，总容量368MVA。
其中110kV座斗坪变电站（16+31.5MVA）、观音阁变（20MVA）、水田坝变（31.5MVA）属宜西供电公司管辖，110kV湘坪变（20MVA+40MVA）、110kV万家岭变电站（2×31.5MVA）、110kV兴发变（1×63+1×40MVA）、110kV平邑口变（2×63MVA）4座变电站属天星供电公司管辖；110kV主要输电线路7条，总长141km。
截止2011年底，兴山电网共有35kV变电站14座，主变15台，容量53.8MVA（其中一座为开关站）。
35kV输电线路50条，总长384.7km。
兴山电网主骨架由110kV变电站和相关输电线路构成，110kV兴发、湘坪与万家岭变电站为三角的兴湘线、湘万线与兴万线环网运行，110kV平邑口变电站通过110kV座平线与大网联接。
兴山电网与湖北主网没有220kV电压等级的实质性关系，而仅仅通过110kV座斗坪变电站以及220kV小雁溪变电站中的110kV母线侧与之联系。
因此，110kV座斗坪变电站以及小雁溪～座斗坪、观音阁～座斗坪两条110kV线路是宜昌主网与兴山和神农架电网相互联系的主要通道。
在正常运行方式下，小雁溪～座斗坪～平邑口110kV线路主供兴山县，观音阁～座斗坪～水田坝110kV线路主供神农架林区。
只有在上述110kV联络线发生故障后，才由非故障联络线同时对以上两地区电网供电或进行电力交换。
2011年兴山县全社会用电量为9.41亿kWh，“十一五”期间平均增长率达到了17.1%，。
2011年全口径最大负荷约170MW。
其中集中供电的工业园区三处，日均用电负荷超过120MW，同时率70%以上。
兴山县高耗能负荷仍是主要用电负荷，占总用电负荷的92%以上，电炉频繁的操作对电网负荷波动较大，日负荷丰谷差较大，最大负荷利用小时数受电源供电能力影响大。
兴山电网通过110kV座斗坪变电站实现一点连接，基本维持县电网的正常运行，但安全可靠性低，严重枯水期，网供负荷受限。
兴山电网存在的主要问题如下
1、由于县内工业负荷的快速增长，大网返供负荷不断增加，线路输送能力受限，县网与大网联结薄弱，安全可靠性差，电能质量差的问题日益突出，已成为制约县域经济发展的瓶颈。
需新增220kV变电站作为上级电源点支持境内110kV变电站。
2、发电能力受季节变化影响大，自我调节能力差。
丰水期电力过剩，枯水期电力供应不足，供电质量无法保证，尤其是高耗能用电量无法完全满足。
丰水期110kV平兴线、兴万线过载：
平兴线输电导线LGJ-240，11.5KM；线路允许载流量655A，受两端设备限制，安全载流量600A；兴万线输电导线LGJ-150，14KM；线路允许载流量463A，受两端设备限制，安全载流量400A。
丰水期（一般每年6-9月）全县小水电最大发电负荷165MW左右（考虑古洞口两台满发，但不考虑农村电网发、供互抵负荷），日均用电负荷120MW，电网以上网为主。
由于兴山电网电源与负荷中心不平衡，导致万家岭、湘坪变电站的上网负荷大量经兴万线、平兴线传输上大网，导致两线路传输电流超安全电流，接近线路最大允许电流；若考虑近一两年内毛家河流域开发上网，平兴线、兴万线将严重过载。
3、10kV输送半径过大，输送能力和电能质量无法满足用电需求，需增加35KV输变电项目，进一步扩展35kV供电范围，提高10kV及以下配电网络供电可靠性。
2.2电力系统发展规划
2.2.1兴山电力需求预测
2011年兴山全口径最大负荷170MW，2010年全口径最大负荷已达156MW，同比增长8.97%。
电力工业作为兴山国民经济发展的基础产业，“十一五”期间全县立足资源与矿产优势，大力发展高能耗工业，用电负荷增长迅猛，由2005年的122MW发展到2011年的170MW。
其中：
工业负荷156MW，农业负荷8MW，市政及其他负荷6MW。
2011年全县用电量9.41亿kWh。
其中：
工业用电量8.0亿kWh。
根据兴发关于兴发集团中长期发展规划及兴山县发展规划，兴山县在2011-2020年期间用电负荷相对集中，将形成以兴发白沙河分厂（兴发变电站供电）、刘草坡工业园（座斗坪、平邑口变电站供电）、平邑口工业园（平邑口变电站供电）三大磷化工高耗能负荷区；另有古夫工业硅、水月寺银钒矿等大的用电负荷区。
根据《兴山县国民经济和社会发展十二五规划纲要》，兴山县定位打造全国最强、世界知名的磷化工生产基地，将形成500万吨/年磷矿开采能力，抓好钙盐、甲酸、甲酸钠、五硫化二磷、次磷酸钠、复配磷酸盐及食品级、饲料级、电子级等精细磷化工项目建设，挖掘白沙河、刘草坡、平邑口三大园区潜力。
同时，培育具有较大潜力的冶金产业，大力发展硅工业。
2012-2020年期间兴山地区的负荷预测如下表3.1-1所示。
兴山县电力电量预测
表3.1-1 单位：
亿kWh、万kW、%
2011
2012
2013
2014
2015
“十二五”增长率
2020
全社会用电量
9.41
10.49
11.63
12.95
14.29
8.90%
19.58
全社会最大负荷
17
17.48
19.34
21.58
23.81
10.10%
31.58
2.2.2电力系统发展规划
截止2011年底，兴山县已建电站76座，总装机容量211.05MW，其中总装机6MW以上的电站9座120.3MW。
除古洞口一级、二级电站为库容式电站外，其它均为径流式小水电站，库容电站装机仅占小水电总装机的四分之一。
其中，兴发集团水电站20座，装机总容量142.21MW，占全县总装机的69.29%；昭君电业水电站4座，装机总容量9.15MW，占全县总装机的4.46%；其它小水电52座，装机总容量53.865MW，占全县总装机的26.25%。
兴山近5年小水电年均发电量5.5亿度以上（其中：
兴发电站4.5亿度、其他电站1.0亿度左右）。
兴山县县内水域主要水电已大体开发完毕，无大容量水电开发规划项目。
至2011年底，兴山县内并无220kV变电站，目前已经严重制约了兴山县电力及经济发展，“十二五”期，兴山将新建220kV古夫变，将大大缓解兴山用电紧张的局面。
兴山县将形成以水电、热电厂及220kV电源为支撑，以110kV为主要输电网络，35kV、10kV配网协调发展的网络
2.3电力平衡计算结果
兴山县电力平衡计算结果见下表3.1.2。
尽管截止2011年底，兴山地区现有装机已经达到了211.05MW，丰大方式下基本可以实现电力平衡，但是枯水期，水电可利用容量减少，2011年仍需主网下网100MW左右。
2014年随着热电联产项目的实施，能有效满足枯水期兴山县负荷的需求。
至2015年，兴山县丰水期能实现电力外送，枯水期需从主网下网功率仍保持在2013年水平。
兴山地区电力平衡及容载比
表3.1-2
单位：
万kW
项目
2012
2013
2014
2015
2020
丰
枯
丰
枯
丰
枯
丰
枯
丰
枯
系统需求
19.22
18.26
21.33
20.26
23.74
22.55
26.2
24.89
34.74
33
最大负荷
17.48
16.6
19.39
18.42
21.58
20.5
23.81
22.62
31.58
30
负荷备用
1.75
1.66
1.94
1.84
2.16
2.05
2.38
2.26
3.16
3
110kV及以下上网水电容量
21.1
21.1
21.1
21.1
26.1
26.1
26.1
26.1
26.1
26.1
小水电
21.1
21.1
21.1
21.1
21.1
21.1
21.1
21.1
21.1
21.1
热电厂
0
0
0
0
5
5
5
5
5
5
110kV及以下上网水电可利用容量
12.66
4.22
12.66
4.22
16.66
8.22
16.66
8.22
16.66
8.22
小水电
12.66
4.22
12.66
4.22
12.66
4.22
12.66
4.22
12.66
4.22
热电厂
0
0
0
0
4
4
4
4
4
4
本区电力平衡
-6.56
-14.04
-8.67
-16.04
-7.08
-14.33
-9.54
-16.67
-18.08
-24.78
需下网容量
4.82
12.38
6.73
14.2
4.92
12.28
7.15
14.4
14.92
21.78
2.4电网建设规划
截止2011年底，兴山县已建电站76座，总装机容量211.05MW，其中总装机6MW以上的电站9座120.3MW。
除古洞口一级、二级电站为库容式电站外，其它均为径流式小水电站，库容电站装机仅占小水电总装机的四分之一。
目前，兴山县内小水电已经开发完毕，趋于饱和。
“十二五”期间，兴山县将新建热电联产电厂，装机规划为2×25MW。
2.5工程建设的必要性
1）满足兴发集团公司和兴山县电力负荷增长的需要
2011年，兴山县全社会最大负荷已经达到144.8MW，枯水期主网返供电最大达到9.23万kW左右。
在“十二五”期内，兴发集团的规模将在原来的基础上进一步发展，兴山新县城市政及人民群众的生活用电也会在原有基础上进一步发展。
从电力平衡的结果上看，2012年枯水期，兴山的电力缺口达123MW左右，2013年则达到了142MW左右。
随着热电联产工程的投入，能有效满足兴山地区负荷增长的需求。
2）提供无功电源支撑，提高地区供电可靠性
本工程2×25MW机组能为地区电网提供无功电源支撑，缓解该地区容性无功电源配置不足，提升电压稳定水平，对提高地区供电可靠性有一定的积极作用。
3）有力促进地区经济的发展
本工程的建设不但可增加地方财政收入，提供部分就业机会，而且电厂工程的建设可改善地方基础设施，给地方经济发展提供动力。
2.6接入系统方案初步考虑
根据对规划工业园热电联产项目在系统中地位和作用的初步分析，结合热电联产项目及其周边电网实际情况，初步拟定兴山县热电联产机组以1回110kV电压等级接入110kV平邑口变电站。
接入系统方案如下图3.1.1所示。
图3.1.1兴山县水电专业公司热电联产项目接入系统示意图
3热负荷
3热负荷
根据《兴山县供热专项规划》（2012年-2020年）及审批意见，本项目的供热范围包括：
兴山县峡口片区的兴发化工集团公司刘草坡精细磷化工产业园（简称刘草坡工业园）、兴发化工集团公司平邑口硅化工产业园（简称平邑口工业园）。
3.1供热现状
刘草坡工业园区目前没有集中供热系统，园区内需供热的工业企业均采用自备热源解决自身需求。
除一台SHXF15-1.25-AI燃煤锅炉，另有一些2t/h以下的小型锅炉，年供应蒸汽约13万吨。
平邑口工业园区目前没有热源点。
3.2热负荷
3.2.1现状热负荷
根据现场实际调查，刘草坡工业园现有用热项目有黄磷，三聚磷酸钠，食品级焦磷酸钾，磷酸，六偏磷酸钠，次磷酸钠，四羟甲基硫酸磷等，年消耗0.5-0.6MPa的饱和蒸汽约13万吨。
平邑口工业园现在没有热负荷。
3.2.2近期热负荷
根据《兴山县“十二五”工业发展规划》，2012-2015年，将在刘草坡工业园建设的项目有：
牙膏级钙盐项目，15万吨/年甲酸钠及6万吨/年甲酸项目。
将在平邑口工业园区内建设的项目有：
20万吨/年有机硅单体，10万吨/年110生胶，8万吨/年107生胶，8万吨/年混炼胶，8万吨/年密封胶，2万吨/年含氢硅油等。
另外，据《兴山县供热专项规划》（2012年-2020年）所述，兴发化工集团公司白沙河工厂用热装置将在近期迁往刘草坡工业园。
目前白沙河工厂建有SHXF15-1.25-AI燃煤锅炉3台，迁址后，保留全部热负荷，原有锅炉关停。
白沙河工厂主要生产黄磷、次磷酸钠、阻燃剂、二甲基砜、二甲基亚砜、五硫化二磷等，目前年消耗0.5-0.6MPa的饱和蒸汽约36万吨。
具体如下表：
用户热负荷统计表
序号
单位名称
蒸汽温度（℃）
蒸汽压力（MPa）
采暖期（t/h）
制冷期（t/h）
非采暖非制冷期（t/h）
最大
平均
最小
最大
平均
最小
最大
平均
最小
兴发化工集团公司刘草坡工业园
1
2.5万吨/年黄磷项目
饱和温度
0.5
3.94
3.54
3.19
3.78
3.40
3.06
3.86
3.47
3.13
2
3万吨/年食品级三聚磷酸钠项目
饱和温度
0.6
2.36
2.13
1.91
2.27
2.04
1.84
2.31
2.08
1.88
3
1万吨/年食品级焦磷酸钾项目
饱和温度
0.6
0.79
0.71
0.64
0.76
0.68
0.61
0.77
0.69
0.63
4
10万吨/年磷酸项目
饱和温度
0.6
6.30
5.67
5.10
6.05
5.44
4.90
6.17
5.56
5.00
5
2万吨/年食品级六偏磷酸钠项目
饱和温度
0.6
1.89
1.70
1.53
1.81
1.63
1.47
1.85
1.67
1.50
6
0.6万吨/年次磷酸钠项目
饱和温度
0.8
2.36
2.13
1.91
2.27
2.04
1.84
2.31
2.08
1.88
7
0.3万吨/年四羟甲基硫酸磷项目
饱和温度
0.6
2.36
2.13
1.91
2.27
2.04
1.84
2.31
2.08
1.88
8
5万吨/年的牙膏级钙盐项目
饱和温度
0.5
3.94
3.54
3.19
3.78
3.40
3.06
3.86
3.47
3.13
9
白沙河迁建项目
饱和温度
0.6
56.67
51.00
45.90
54.44
49.00
44.10
55.56
50.00
45.00
10
15万吨/年甲酸钠及6万吨/年甲酸项目
饱和温度
0.5
75.56
68.00
61.20
72.59
65.33
58.80
74.07
66.67
60.00
兴发化工集团公司平邑口工业园
11
10万吨/年110生胶
饱和温度
0.8
15.74
14.17
12.75
15.12
13.61
12.25
15.43
13.89
12.50
12
8万吨/年107生胶
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