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利用新能源进行新疆景区电能替代的研究

时间:2016-09-05来源: 作者: 点击: 268次

                                                                               李骥1,张斯文1,王伟1,李宏伟1,许飞1,任茂1

1.国网新疆电科院,新疆,8300119)

摘要:新疆地区幅员辽阔,物产丰富,多民族混居,具有得天独厚的自然风光、人文风貌,闻名中外。近年来旅游业发展迅猛的同时,景区环境遭到一定的破坏。将清洁能源引入景区公用设施,彻底改变景区能源结构,实现“绿色零排放”景区,既保护景区自然环境,同时可以推动风电弃风的消纳,促进光伏项目的发展,拉动新能源的消费,并且能对旅游资源合理、可持续发展提供保障。景区建设类似城市建设,绿色新能源,零排放生活给未来城市清洁能源建设、发展模式提供示范实例。

关键词:电能替代;弃风消纳;环境效益;节能降耗

Study on the scenic spot in Xinjiang by using new electrical energy alternative

Ji Li,Siwen Zhang,Wei Wang,Hongwei Li,Fei Li,Ren Mao

(Xin Jiang electric power research institute of STATE GRID,Urumqi 8300119,China)

Abstract:Xinjiang region has a large territory, many ethnic groups live together, with unique natural landscape, cultural landscape, tourism developed rapidly in recent years, at the same time bring certain destruction to environment.Introducing clean energy to scenic area, completely change the scenic spot energy structure, to achieve "zero emissions" green scenic area, protect the natural environment, at the same time can promote wind power given to abandon the wild and pulling the development of photovoltaic project,providing guarantees of the sustainabl development of tourism resources. Scenic area construction similar to the urban construction,green new energy,zero emission life for the future city construction and development model to provide demonstration exampls.

Key words: Electrical energy alternative; Abandon the wind consumption; Environmental benefits; Saving energy and reducing consumption. 

1 前言

新疆幅员辽阔,物产丰富,多民族混居,具有独有的,多元性、多样性的自然风光、人文特色,闻名中外。每年大量中外游客涌入新疆,疆内旅游业发展迅猛。新疆地区因环境、气候原因,自然环境自愈力差,旅游业的开发对环境影响巨大,甚至造成不可恢复的破坏,景区实现“绿色零排放”功在当代,利在千秋。

将清洁能源引入景区,对景区公共设施进行电能替代改造,如景区自有车辆、观光游船、餐饮加工时所需热源、景区住宿的采暖进行电能替代改造,通过风电供电线路的引入、光伏项目的建设推进,逐步实现新疆绿色景区、零排放景区[1-2]

新疆新能源发展迅猛,因其地理环境特点,风能资源丰富,近年来新能源电站装机容量大规模增长,但彊内用电量增幅不大,就地消纳风电能力有限,电网系统调峰能力不足,且风电外输能力不足等原因,使得新疆地区风电弃风现象十分严重,对风电产业的发展造成了非常不利的影响。今年电力公司预计弃风量达到45%以上这是一种巨大的能源浪费,也不利于国网公司绿色能源战略计划,景区设施实现全面电能替代,既能最大的维护自然环境,也响应国网公司推动电能替代政策的进行,拉动电力消费,消纳过剩的新能源电力。

2 景区电能替代方案

2013年8月15日国家电网公司发布《国家电网公司电能替代实施方案》,积极倡导电能替代能源消费理念,包括“以电代煤、以电代油、电从远方来”的能源消费新模式1-2。提出落实电能替代方案,解决弃风就地消纳问题。

新疆旅游资源得天独厚,具有地区特色,与多国接壤、开放多处不同风情的通商口岸。随着公共交通的不断完善,机场,提路线路,高速公路基本串联、覆盖全疆,极大的推动了旅游业的发展,给游客带来了便利的出行环境。彊内景区分布、交通线路如图1。


1 新疆景区、主要交通线路分布图

2.1景区内交通工具的电能替代改造

景区车辆、船只[3]在日常使用时,基本上处于怠速状态,由此产生的污染物比正常行驶时要高很多,噪音污染也影响游客观景体验(尤其游轮、快艇噪音巨大),而使用清洁电能的电动车、船能完全避免这些问题。

从结构上讲,油改电后的纯电动车与燃油车的不同之处仅在动力系统,纯电动车的动力系统是由蓄电池电源、电机及调速系统组成,除动力部分外,车辆的部分完全一样;永磁无刷直流电动机具有效率高、启动转矩大,过载能力强、无电刷、结构简单牢固,免维护或少维护,体积小质量轻等优点,完全满足改造条件[4]

景区车辆、船只实现动力电能替代后,管理模式可以参照电动汽车的模式,景区交通工具区别于社会电动车辆的最大特点是活动范围固定,大部分于白天使用,便于集中充电和管理,建设充电桩所需土地成本、经济成本较小。景区内电动车辆、船只通过合理的管理安排,轮流充电,正在使用车辆和游客乘降区中待用车辆轮流充电,目前现有技术(如电动汽车续航里程最低超过60公里)也完全能满足电动交通工具的里程续航问题。 

2.2景区内餐饮业的电能替代改造

景区内因游客就餐时间集中、就餐游客密度大,需集中使用大量热源,多采用煤炭、罐装液化天然气、这些传统热源对环境污染较大,且存在一定的安全隐患,而且因景区交通问题,运输不便。

 

1天然气炉具与电磁炉对比

炉具

天然气炉

 

电磁炉

 

功率

0.28kW

8kW

12kW

15kW

热效率

30%-50%

90%

90%

90%

耗能

2.81m3

5kWh

5 kWh

5 kWh

耗时

30min

37 min50s

25 min12s

20 min11s

单价

2.55/m3

0.83/ kWh

0.83/ kWh

0.83/ kWh

费用

7.28

4.14

4.14

4.14

使用清洁电源炊具,与传统炉具相比热效率更高、耗时更短,既能保证景区零排放又因用电保护措施的进步极大的避免了火灾隐患。电磁灶效率可达90%远大于燃气灶30%--50%[5]的效率,更节能环保。

2.3景区采暖的电能替代改造

新疆因气候原因,供暖周期较长,所需化石能源量较大,景区内住宿集中,且具有周期性,且因为游客数量不可预期,热负荷变化较大,采用电锅炉安全性高,自动化程度高对变化的热负荷响应迅速,游客数量的变化,自然天气、环境温度的变化具有快速的响应,给游客提供舒适的体验和享受,同时节约大量化石能源,降低排放,避免污染。

2蓄热电锅炉的工艺流程图

   图3 风电、光伏景区配电示意图

景区电能替代供暖的核心设备是蓄热式电锅炉[6-7]。蓄热式电锅炉由电锅炉和储热设备组成,它与电网直接相连能够将电能转换为热能,并将热能储存起来用于其他时段的供暖。

用电负荷主要集中在锅炉蓄热时段[8],其他时段基本没有符合,且用电期间负荷较平稳,基本保持在满负荷运行。针对电网用电特性,锅炉的蓄热时间可选为电网用电的低谷时段。电锅炉的这种运行方式能够增加电网低谷时段的用电负荷,提高电网对风电的接入能力,同时不增加高峰时段的负荷,减小电网的峰谷差[9-10]

3电能替代环境效益、社会效益分析

电能作为二次能源,具有优质、高效、清洁等优点,是一次新的能源技术革新,大力发展电能替代,积极倡导新的能源消费模式,走出一条清洁、环保、可持续发展之路[11]。电能替代作为一种低碳环保的发展方式,具有以下多方面的意义:调整能源结构、促进清洁能源发展;提高能源利用效率、减少污染物排放;保护环境、推进生态文明建设和绿色发展。景区全面将公共设施进行电能替代具有巨大的环境效益、社会意义。

3.1环保效益及社会效益的计算

计算各种终端能源等效热值:即产生与1kWh电能相当的能量值所需的各种终端能源的数量。

2 主要终端能源单位电能污染物排放量

能源类别

SO2排放系数/kg·t-1

折算SO2

/g

NOx排放系数/ kg·t-1

折算NOX

/g

粉尘/

kg

原煤

16.2

5.2766

1.88

0.613

30

焦炭

23.895

3.8915

2.25

0.3664

17.4

天然气

0.092

0.0009

1.57

0.1504

0.303

汽油

2.4

0.2232

16.71

1.5542

5.2

按照我国目前排污收费标准,将每年排污收费与污染物数量的比值进行折算,估算出电力工业污染物减排环境价值标准。

3 主要污染物排放物环境价值标准

污染物

二氧化硫

氮氧化物

二氧化碳

一氧化碳

粉尘

环境价值/·kg-1

6.00

8.00

0.023

1.00

0.12

计算公式为:

 QUOTE   \* MERGEFORMAT          (1)

式中Wj分别表示煤,焦炭,天然气,汽油,电所需要的环境总价值,Wi分别表示二氧化硫,氮氧化物,粉尘所需的环境价值(考虑到空气量充足时,一氧化碳排量接近于零)Ni分别表示上述污染物对应的排放量[12]。设4种能源产生的热量相同,均为1050MJ时,其中需要原煤50kg。焦炭35kg,天然气30kg,汽油22.8kg。

4 主要污染排放物环境价值标准

能源名称

/50kg

焦炭/35kg

天然气/30kg

汽油/22.8kg

所需环境价值/

181.827

73.998

1.1421

31.403

我国发电用煤仅占煤炭消费总量的50%,远低于美国占比90%水平炭燃烧产生的二氧化硫、氮氧化物、烟尘排放造成了严重的大气污染问题,是雾霾的主要生产原因。输电要比输煤、输气、输油更加经济、高效、便捷、且景区能源输送较贵,山路不宜车辆运输、危险性高,输油、天然气输送管路建设成本大。

新疆新能源发展迅猛,电源侧建设远远超过电网配套建设,另外在经济环境不景气的大环境下,电负荷较低,疆内目前装机容量比较大,大部分火电机组都在较低的出力下工作,甚至停机,同时又存在大量的新能源电站弃风、弃光问题,拉动新能源电量消费,会缓解新能源消纳问题,同时从环保角度讲,简单的一次能源燃烧效率低下,同时造成污染,污染物排放造成的环境价值见表4,污染对自然环境的破坏造成的社会价值,后期对长时间污染造成的景区自然资源破坏的修复和治理所需花费更为巨大,与其污染后在治理不如从源头上避免,从电网侧取清洁电能引入景区无论从经济角度,环境效益都值得推广,推进新能源发展,也给未来城市清洁能源建设、提供发展模式和示范实例。

综上所述,以清洁电能替代景区所用传统能源,环境效益、社会效益巨大,清洁电能作为二次能源可控性较高,能降低火灾隐患,用能安全也会提高。

4.结论

针对新疆景区公共设施采用电能替代得出以下结论:

1.景区内公共设施的电能替代改造技术上成熟,类似行业皆有成功示例,但项目的推动需要国家政策的支持和相关各部门的协同。

2.景区电能替代项目能拉动新能源的消费,消纳地区性过剩新能源,也能推动风电、光伏电站的建设,并且能对旅游资源合理、可持续发展提供保障,实现景区内零排放,保护自然环境。

3.景区建设类似城市建设,绿色新能源,零排放生活给未来城市清洁能源建设、发展模式提供示范实例。

作者简介:

李骥(1988.10),男,国网新疆电力科学研究院,助理工程师,硕士研究生,主要研究方向为传统能源与新能源的结合;

张斯文(1984.8),男,国网新疆电力科学研究院,工程师,硕士研究生,主要研究方向传统能源与新能源的结合;

王伟(1982.4)男,国网新疆电力科学研究院,工程师,学士,主要研究方向为传统能源与新能源的结合;

李宏伟(1993.10),男,国网新疆电力科学研究院,助理工程师,学士,主要研究方向为传统能源与新能源的结合;

许飞(1993.10),男,国网新疆电力科学研究院,助理工程师,学士,主要研究方向为传统能源与新能源的结合;

任茂(1987.9),男,国网新疆电力科学研究院,中级经济师,学士,主要研究方向为传统能源与新能源的结合。

参考文献

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[10] 吕泉,姜浩.基于电锅炉的热电厂消纳风电方案及其国民经济评价[J].电力系统自动化,2014, 38(1):6-12.

[11 国家电网公司.电能替代实施方案 [R] .北京:国家电网公司,2013.

[12 邬登金.电能替代环境效益分析[J].上海节能,2015(9):003-005.

 

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