課題一調研報告 1 示范園區電力能源情況 1.1 示范園區概述

　1.1.1 示范園區園區簡介 萬力站110kV萬力輪胎PV=12MWCHP白兔站110kV兔萬線BUS2BUS4BUS3BUS1F2日立冷機PV=1.5MWT*2日立壓縮機PV=2MWT*8F3 F20萬寶PV=6.92MWT*5F19萬寶T*4F9電鍍廠T*5F16從萬T*3F13強盛水泥10kV電機*2T*1華夏學院T*8橡膠廠PV=1.1MWT*4綠安康飼料PV=1.9MWPV總裝機25.42MW2*15MWF1F14110kV進線 110kV進線明珠F5 Fig. 1

　園區電力系統拓撲圖

　1.1.2 示范園區主要企業一覽

　1.1.3 示范園區電力能源情況 1.1.3.1 園區情況概述 目前示范園區共由 3 個 110 千伏變電站供電，分別為 110 千伏白

　兔站、110 千伏明珠站和 110 千伏萬力站。其中，明珠站 110kV 電源來自 220 從化站，白兔站 110kV 電源分別來自 220kV 從化站及 220kV綠洲站，萬歷站 110kV 電源來自白兔站。110 千伏白兔站和 110 千伏明珠站為系統變電站，共提供 13 條 10 千伏饋線為示范園區供電，其中 11 條饋線來自 110 千伏白兔站，2 條饋線來自 110 千伏明珠站 1號主變。110 千伏萬力站為用戶站，主要為萬力輪胎廠內負荷供電并提供 CHP 接入。

　Fig.2

　園區潮流計算節點圖 由 Fig.2 可知，示范園區可建模為 15 節點系統，供電區域劃分為 3 個。園區共計變電站三座（白兔站、萬力站、明珠站），光伏站6 座。

　1.1.3.2 變電站情況 2015 年園區共計變電站三座：白兔站、萬力站、明珠站。其中白兔站有主變 2 臺，萬力站有主變 1 臺，明珠站有主變 2 臺（園區使用一臺）。目前園區的供電由廣州供電局下屬的從化供電局負責，統一調度，統一管理。2011 年從化地區有 220kV 變電站 2 座，分別為

　從化站和綠洲站，總容量660MVA；110kV變電站12座，總容量763MVA。園區電源由白兔、聚寶、明珠三 110kV 變電站的 10kV 線路提供。白兔站接至 220kV 綠洲變電站，明珠站接至 220kV 從化變電站，聚寶分別接至白兔站和明珠站。園區內的 10kV 線路零星分布，對工業、商業、行政辦公及居民供電。園區內 110 千伏變電站的主要參數如下表所示：

　表 1 園區變電站主變參數表 主變 接線 容量 MW 無功補償 MVar PK(kW) UK(%) P0(kW) I0(%) 白兔站#1 YD11 31.5 3*2 33.4 9.95 30.75 0.23 白兔站#2 YD11 31.5 3*2 33.4 10.08 30.75 0.23 萬力站 YD11 31.5 4*2 28.6 10.67 17.76 0.08 明珠站#1 YD11 40 4*2 143.8 10.69 20.7 0.06 表 2 各變電站及主變負載情況 站名 主變編號 主變容量 （萬千伏安）

　負載率（％）

　白兔站 #1 3.15 74.87% #2 3.15 70.93% 全站 6.3 72.51% 明珠站 #1 4 43.82% 萬力站 #1 3.15 35.27% 由表 2 數據可知，為示范園區供電的 110 千伏白兔站負載率較高，不滿足 N-1 的要求。雖然白兔站規劃終期容量為 3*63MVA，但白兔站主要承擔鰲頭西部的全部負荷，因此，建議規劃新增 1 座 110kV

　變電站。

　1.1.3.3 線路情況 所有 10 千伏饋線及其負荷情況如下表所示：

　表 3 10 千伏饋線特性及負荷匯總表 序號 饋線名稱 供電范圍 線路性質 最大電流 1 白兔 F2 全部 專線 184.85 2 白兔 F3 全部 專線 184.27 3 白兔 F19 全部 專線 171.12 4 白兔 F20 全部 專線 372.38 5 白兔 F13 全部 公線 439.76 6 白兔 F4 全部 公線 210.96 7 白兔 F17 全部 公線 131.32 8 白兔 F1 部分 公線 405.5 9 白兔 F9 部分 公線 427.73 10 白兔 F14 部分 公線 337.16 11 白兔 F16 部分 公線 348.05 12 明珠 F5 部分 公線 448.35 13 明珠 F16 部分 公線 158.66 由上表數據可見，給示范園區供電的所有 10 千伏饋線中，白兔F20，F13，F1 和 F9 的線路電流數值較大，線路負載率水平較高。需結合配電網實際情況在規劃中考慮負荷改接等措施。

　1.1.3.4 負荷情況

　目前已掌握的園區內2015年準確饋線數據（全年8760小時）有：白兔 F2，F3，F20，F19，兔萬線。

　各專線供電負荷曲線（2015 年/8760 小時）如下：

　 1.1.3.5 光伏站情況 示范區內現已有光伏裝機 9.4MW，CCHP2×15MW。預測考核年光伏裝機將擴大到 26MW 以上，預計園區內考核年區內電力需求負荷為40MW，電量近 1.9 億千瓦時。熱力需求具有一定潛力，根據熱力實際情況與供熱意向進行推測，CCHP 及光伏發電量能夠滿足外部電網凈購電量低于 20%。

　園區共計光伏站六座，其具體分布及參數表 4 所示：

　表 4 園區光伏站分布情況及參數表 節點 名稱 容量 MW 實際發電功率MW 7 萬力輪胎 12 2.4302 8 日立壓縮機 2 0.4050 10 從萬 1.9 0.3848 12 日立冷機 1.5 0.3038 13 萬寶 6.92 1.4014 15 橡膠廠 1.1 0.2228

　1.1.3.6 線路參數 正常運行情況下，示范園區分三個區域以輻射狀形式對所有負荷供電。其線路參數如表 5 所示：

　表 5 園區線路參數表 編號 From 節點 To 節點 R（Ω）

　X（Ω）

　B（S）

　1 1 5 - - - 2 2 6 - - - 3 3 7 - - - 4 1 3 0.0036 0.0050 0.0026 5 5 8 1.1101 1.5422 54.78e-6 6 5 9 1.0159 1.4113 50.13e-6 7 5 10 0.1066 0.1481 19.40e-6 8 5 11 0.3932 0.5463 19.40e-6 9 6 12 1.7088 1.6068 48.37e-6 10 6 13 0.9891 1.3741 48.81e-6 11 6 14 0.016 0.0222 0.79e-6 12 4 15 0.4323 0.6006 21.33e-6 園區內各專線參數如下：

　參數\饋線 F2 F3 F19 F20 長度（km）

　8.137 7.536 7.74 8.458 型號 LGJ-150 LGJ-240 LGJ-240 LGJ-240 供電負荷 日立冷機 萬寶（1）

　萬寶（2）

　日立壓縮機

　2 示范園區冷/ 熱/ 氣 能源 情況 2.1 示范園區概述

　2.1.1 示范園區天然氣負荷情況 2×15MW級燃氣輪機熱電聯產機組的天然氣耗量如表2.4.4所示，表中的燃料消耗量是根據上述西氣東輸二線天然氣成分參數計算所得。。

　表2.4.4

　單臺機組天然氣年耗用量 機組運行工況 負荷 每小時耗氣量 年耗氣量 （×104 m 3 /h) （×107 m 3 /h) 保證工況 100%額定負荷 0.858 6.864 注：1) 表中耗氣量的計量基準為20℃/101.325 kPa，天然氣低位熱值(LHV)取43541kJ/ kg，比容取1274m3/t。

　2) 表中每小時耗氣量為兩臺機組的值，機組年利用小時數按8000小時計算， 年耗氣量按年利用小時數計得。

　3) 設計工況：指環境條件為21.5℃、100.97kPa(a)、78.4%相對濕度。

　4) 燃機參考機型采用索拉TITAN 130燃機，本計算已考慮機組的啟停、老化修正等因素(GT Pro 計算數據) 。

　2.1.2 示范園區熱負荷情況 2.1.3.1 園區供熱情況概述

　園區工業熱負荷供應由鰲頭能源站（CHP 系統）提供，主要用于萬力輪胎股份有限公司、廣州豐力橡膠輪胎廠、廣州鉆石車胎廠煉膠、廣州凱茵橡膠有限公司等企業用于煉膠生產。供熱蒸汽溫度約為230℃，部分企業要求 24 小時供熱蒸汽。鰲頭能源站工熱蒸汽月度產量如下表所示，其中企業僅提供今年前 9 個月的設備運行數據，因此10~12 月數據暫時為預估值。

　表.1——鰲頭能源站 2016 年 CHP 系統蒸汽供應參數 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 日均蒸汽產量(t/d) 760 610 715 680 720 605 702 653 770 720 770 715 日均天然氣消耗量(萬 萬 Nm3/d) 11.2 8.5 12.2 9.4 9.9 8.4 9.5 8.9 10.6 9.9 10.6 12.2 鰲頭能源站全年供蒸汽如下圖所示：

　圖.1—鰲頭能源站 CHP 系統供蒸汽曲線圖 根據圖格顯示，全年 2 月、6 月蒸汽供應量較低，其余月份蒸汽供應量均為 700t/d，比較穩定。

　0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.0024288552816108013441608187221362400266429283192345637203984424845124776504053045568583260966360662468887152741676807944820884728736供蒸汽功率(t/h)時間(h)供蒸汽功率（t/h）

　平均供蒸汽功率（t/h）

　2）空調設備概述

　 園區現有萬力輪胎、日立壓縮機、日立冷機三家企業在生產加工過程中需要使用空調，空調均為 24 小時無間斷供冷。萬力輪胎、日歷壓縮機 2 家企業先采用中央冷水機組用于供冷，日歷壓縮機企業現采用水冷柜式空調供冷，預計很快會替換為中央空調冷水機組。三家企業預計全年空調系統耗電 1574 萬 kWh。具體情況見后文分析。

　本節內容：就園區整體的電力能源需求情況進行描述，15 年電力負荷情況，電量需求情況，熱力需求情況進行說明。對整體園區的儲能及分布式自治系統的部署條件進行調研。

　2.1.3.2 萬力輪胎 萬力輪胎企業的空調設備共分為 2 期，到目前為止，2 期均已經完成，共有 9 個車間，各車間空調系統主要包含制冷機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機。萬力輪胎企業各車間空調系統及相關設備如下表所示：

　表.1——萬力輪胎企業中央空調系統設備概況 設備名稱 設備主要參數 合計 備注 制冷機組 1#機組 制冷量 1404kW，功率 252kW 制冷量18250kW，功率2619kW

　3#機組 制冷量 1404kW，功率 252kW

　4#機組 制冷量 1404kW，功率 252kW

　5#機組 制冷量 3489kW，功率 15kW 吸 收式制冷機 6#機組 制冷量 1758kW，功率 325kW

　7#機組 制冷量 1758kW，功率 333kW

　8#機組 制冷量 3517kW，功率 590kW 可變頻機組 9#機組 制冷量 3516kW，功率 600kW 可變頻機組 冷凍水泵

　1#機組 45kW 功率 881kW

　2#機組 45kW

　3#機組 45kW

　4#機組 45kW

　5#機組 45kW

　6#機組 132kW+75kW

　7#機組 132kW+75kW

　8#機組 110kW

　9#機組 132kW

　冷卻水泵 1#機組 45kW 功率 799kW

　2#機組 45kW

　3#機組 45kW

　4#機組 45kW

　5#機組 45kW

　6#機組 132kW+55kW

　7#機組 132kW+55kW

　8#機組 90kW

　9#機組 110kW

　冷卻塔風機

　1#機組 11kW+22kW+22kW+11kW+22kW 功率 220kW

　2#機組 11kW+22kW+22kW+11kW+22kW

　3#機組 11kW+22kW

　4#機組 11kW

　蓄冷系統主要有冰蓄冷和水蓄冷 2 種方案。相互比較而言，冰蓄冷系統具有蓄冷密度高、占地面積小、換熱溫差大、可制得較低溫度的優點；水蓄冷系統具有運行穩定可靠、初投資小、運行維護成本低、可充分利用現有空調機組設備的優勢。

　萬力輪胎企業擬采用冰蓄冷方案根據調研和計算結果，目前萬力輪胎在夏季空調用電高峰期。萬力輪胎企業現有 7 臺大功率螺桿式壓縮機組（包括泵、風扇在內的整個機組電功率之和為 3719kW，額定制冷量為 14860kW）和 1 臺吸收式制冷機組（電功率為 699kW，額定制冷量為 3489kW）用于廠房供冷。改造為冰蓄冷系統后，需要對現有 4 臺壓縮機組進行改裝，改裝為雙工況制冷機組用于制冰，其余機組作為基載用于協同融冰系統為廠區供冷。

　企業僅提供月度空調用能數據，未提供詳細的逐時空調系統用電數據，僅能故根據以往經驗，估算出空調系統耗電數據，企業提供月度用電數據及估算用電功率如下表所示：

　表.2-萬力輪胎全年各月空調耗電量

　1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 用電功率 798 214 528 1553 1424 1657 1712 1641 1712 1227 898 467

　耗電(萬kWh) 53.2 12.9 35.2 100.2 94.9 106.9 114.1 105.9 110.7 81.8 57.9 31.2 根據空調耗電信息，可以確定蓄冷容量、蓄冷機組功率等關鍵參數。

　改造為冰蓄冷系統后，可以通過控制蓄冷裝置釋放冷量的時間，替代空調系統基載系統的功率，降低用電功率，從而實現配合電網公司達到削減峰值用電功率的目標。

　用戶空調系統用能負荷預測：

　對于蓄冷空調系統，其負荷主要由三方面構成：建筑負荷、工藝負荷、蓄冷負荷。而蓄冷負荷的確定基于建筑負荷與工藝負荷，因此企業的蓄冷空調系統的負荷預測主要由兩方面構成：建筑負荷預測與工藝負荷預測。

　建筑負荷與當地氣候（主要與溫度、光照輻射、空氣濕度、風速四個因素有關）、建筑物結構、建筑物面積、內部產熱設備、人員流動情況等眾多因素有關，可以根據企業空調系統運行經驗，將其轉化為單位面積/空間內的負荷，則總的預測建筑負荷為

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　 (1) QB,fc——預測的設計日建筑負荷，kJ； Aij——第 i 類建筑物面積，m2； qij,B——第 i 類建筑物單位面積的逐時冷負荷，kW/m2； k——區分建筑物負荷時劃分的建筑物種類； 工業負荷主要由設備的同時運行數量（功率）、生產加工類型、持續時間等各方面涉及到生產加工過程的參數構成，一般根據一天內

　產品的總耗冷量與產量比值確定單位產品消耗/所需的冷量，即

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　(2) qD,i——第 i 種產品單位產品耗冷量，kJ/kg； QD,ij——生產第 i 種產品的逐時冷負荷，kW； mi——第 i 種產品的逐時產量，kg； 對于企業來說，一般作年度規劃時，不太可能精確到每天的產量，往往會制定月度產量計劃，故可以根據最大月產量再乘以安全系數確定空調系統設計工業負荷，如下所示：

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　(3) QD,fc——預測的設計日總工藝冷負荷，kJ； k——產品種類數目； ni——第 i 種產品的預測負荷時的安全系數； mi,av——平均日產量，kg； 則根據以上數據獲得設計日總負荷為

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　(4) Q0,fc——預測的設計日冷負荷，kJ。

　暫時無法獲取企業的生產計劃，故負荷預測部分還需要與企業進一步溝通才能確定。

　2.1.3.3 日立壓縮機 日立壓縮機與日立冷機 2 家企業擬合建冰蓄冷系統，故 2 家企業用能現狀合在一起進行分析。

　日立冷機企業現有各空調設備用能如下：

　該公司共有辦公樓、壓縮機車間兩套中央空調系統，其中辦公樓供冷面積 4400 ㎡，5~9 月為供冷季，工作日 8：00~17：00 供冷，其余時間視室外溫度情況決定是否開機；壓縮機車間中央空調系統供冷面積 1700 ㎡，為保證車間內的溫度波動≤4℃，全年有 11 個月里每天 24 小時不間斷運行。

　表.1——日立冷機企業辦公樓中央空調系統設備概況 設備名稱 主要參數 數量(臺) 螺桿機 功率 85KW，額定電流：150A 1 冷凍水泵（7~12℃）

　流量 65m³/h，揚程 34m，15kW 2 冷卻水泵 流量 90.8m³/h，揚程 26.4m，11kW 2 冷卻風機 水量 125m³/h，功率 4kW 1 表.2——日立壓縮機企業車間中央空調系統設備概況：

　設備名稱 主要參數 數量(臺) 1#螺桿機 功率 194KW，額定電流：328A，冷量：924KW 1 2#螺桿機 功率 323KW，額定電流：547A，冷量：1540KW 1 冷凍水泵 流量 135m³/h，揚程 21m，功率 15kW 2 冷卻水泵 流量 135m³/h，揚程 21m，功率 15kW 2 冷卻風機 功率 4kW 2

　 日立壓縮機廠區采用分體式空調系統，共分為七個區域，每個區域共用一套冷卻水系統，末端為水冷柜式空調機。現打算改造為中央空調。原空調系統各設備如下表所示：

　表.3——日立壓縮機企業車間空調系統設備概況 設備安裝位置 設備名稱 主要參數 數量（臺）

　4#、5#組立車間空調系統 冷卻塔 功率 5.5KW、水量 175 m³/h 1 冷卻水泵 流量 92.5m³/h、揚程 28m；功率 11KW 3 水冷柜式空調 額定制冷量：46.3KW、輸入功率：13.8KW 11 3#機加工車間空調系統 冷卻塔 功率 2.2KW 3 冷卻水泵 流量 160 m³/h、揚程 32m；功率 22KW 4 水冷柜式空調 額定制冷量：46.3KW、輸入功率：13.8KW 32 1#機加工車間空調系統 冷卻塔 功率 5.5KW、水量 350 m³/h 2 冷卻水泵 流量 150m³/h、揚程 28m；功率 18.5KW 3 水冷柜式空調 額定制冷量：46.3KW、輸入功率：13.8KW 23 電機車間空調系統 冷卻塔 功率 2.2KW、水量 350 m³/h 2 冷卻水泵 流量 150m³/h、揚程 28m；功率 18.5KW 2 水冷柜式空調 額定制冷量：46.3KW、輸入功率：13.8KW 8 1#、2#、3#組立車間、2#機加工車間空調系統 冷卻塔 功率 11KW 4 冷卻水泵 流量 374m³/h、揚程 28m；功率 45KW 4 水冷柜式空調 額定制冷量：46.3KW、輸入功率：13.8KW 39

　管殼車間空調系統 冷卻塔 功率 5.5KW、

　1 冷卻水泵 流量 90m³/h、揚程 19m；功率 7.5KW 1 水冷柜式空調 額定制冷量：46.3KW、輸入功率：13.8KW 8 商檢車間空調系統 冷卻塔 功率 1.5KW、水量 6090m³/h

　 1 冷卻水泵 流量 60m³/h、揚程 21m；功率 5.5KW 2 水冷柜式空調 額定制冷量：46.3KW、輸入功率：13.8KW 3 蓄冷系統主要有冰蓄冷和水蓄冷 2 種方案。相互比較而言，冰蓄冷系統具有蓄冷密度高、占地面積小、換熱溫差大、可制得較低溫度的優點；水蓄冷系統具有運行穩定可靠、初投資小、運行維護成本低、可充分利用現有空調機組設備的優勢。

　從經濟性角度考慮，一般在場地足夠的情況下，優先考慮采用采取水蓄冷方案。但是根據調研和計算結果，目前日立冷機和日立壓縮機兩家企業均受場地限制，無法提供足夠的場地用于建設水蓄冷系統，考慮兩家企業聯合建設冰蓄冷系統。由于蓄冷系統運行時管道冷量損失比較嚴重，故建設時應盡量選擇靠近用冷量較大的用戶建設，以減少冷損失。故建議選擇靠近用冷量較大的日歷壓縮機企業側建設蓄冰裝置。

　目前日立壓縮機在夏季空調用電高峰期。日立壓縮機企業現有多臺水冷柜式空調（額定電功率之和為 1711kW，額定制冷量為 5741kW）用于廠房供冷。初步預計改造為中央空調系統，按照額定 COP 為 4.0估計，改造后額定電功率降為 1435kW。日立冷機企業現有 2 臺大功率壓縮機（電功率分別為 194kW 和 323kW）用于廠房供冷，一臺小功

　率壓縮機(電功率為 85kW)用于辦公樓供冷。改造為聯合冰蓄冷空調系統后，現有日立冷機企業的中央空調系統作為冰蓄冷空調系統的基載系統用于提供主要的空調系統負荷側所需冷量，同時需要新增雙工況主機作為夜間蓄冰的裝置，雙工況主機也可用于白天空調供冷。

　兩家企業僅提供年/月度空調用能數據，未提供詳細的逐時空調系統用電數據，故根據以往經驗，估算出空調系統改造前耗電數據如下：

　表.4-日立聯合企業空調系統改造前各月估算空調耗電量

　1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10月 11月 12月 合計 耗電量（萬kWh）

　33.4 30.1 47.6 59.9 72.2 82.3 66.7 74.1 57.1 58.4 51.3 36.1 669.1 根據空調耗電信息，可以確定蓄冷容量、雙工況主機功率等關鍵參數。

　改造為冰蓄冷系統后，可以通過控制蓄冰裝置釋放冷量的時間，替代空調系統基載系統的功率，降低用電功率，從而實現配合電網公司達到削減峰值用電功率的目標。

　用戶空調系統用能負荷預測：

　對于蓄冷空調系統，其負荷主要由三方面構成：建筑負荷、工藝負荷、蓄冷負荷。而蓄冷負荷的確定基于建筑負荷與工藝負荷，因此企業的蓄冷空調系統的負荷預測主要由兩方面構成：建筑負荷預測與工藝負荷預測。

　建筑負荷與當地氣候（主要與溫度、光照輻射、空氣濕度、風速四個因素有關）、建筑物結構、建筑物面積、內部產熱設備、人員流動情況等眾多因素有關，可以根據企業空調系統運行經驗，將其轉化為單位面積/空間內的負荷，則總的預測建筑負荷為

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　 (5) QB,fc——預測的設計日建筑負荷，kJ； Aij——第 i 類建筑物面積，m2； qij,B——第 i 類建筑物單位面積的逐時建筑冷負荷，kW/m2； k——區分建筑物負荷時劃分的建筑物種類； 工業負荷主要由設備的同時運行數量（功率）、生產加工類型、持續時間等各方面涉及到生產加工過程的參數構成，一般根據一天內產品的總耗冷量與產量比值確定單位產品消耗/所需的冷量，即

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　(6) qD,i——第 i 種產品單位產品耗冷量，kJ/kg； QD,ij——生產第 i 種產品的逐時冷負荷，kW； mi——第 i 種產品的逐時產量，kg； 對于企業來說，一般作年度規劃時，不太可能精確到每天的產量，往往會制定月度產量計劃，故可以根據最大月產量再乘以安全系數確定空調系統設計工業負荷，如下所示：

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　(7)

　QD,fc——預測的設計日總工藝冷負荷，kJ； k——產品種類數目； ni——第 i 種產品的預測負荷時的安全系數； mi,av——平均日產量，kg； 則根據以上數據獲得設計日總負荷為

　0, , , fc B fc D fcQ Q Q ? ?

　(8) Q0,fc——預測的設計日冷負荷，kJ。

　2.1.3 鰲頭能源站 廣州發展鰲頭分布式能源站項目（下稱“鰲頭項目”）位于廣東從化經濟開發區明珠工業園鰲頭工業基地內，由廣州發展鰲頭分布式能源站投資管理有限公司（下稱“鰲頭能源站公司”）負責運營管理。項目總投資概算約為 3.2 億元，本期建設安裝 2×14.4MW 燃氣輪機發電機組，配套 2×27.3 噸/時余熱蒸汽鍋爐和供熱管網，以 10.5kV 電壓等級建設2回出線接入廣州豐力橡膠輪胎有限公司內的110kV萬力站 10.5kV 母線的不同分段，同時預留二期擴建條件。

　本工程新建 4 回 10 千伏線路，分別由#1、#2 機組 10.5kV 發電機電壓母線各建設 2 回出線接入廣州豐力橡膠輪胎有限公司內的110kV 萬力站 10.5kV 母線的不同分段。本期工程建設 2×14.4MW 級燃機發電機組中，燃機發電機出口與 10kV 母線之間設置斷路器，燃機發電機組負荷、其他廠用電負荷、10kV 直供負荷均接至#1、#2 燃機發電機 10kV 母線段。機組起動電源由系統倒送電取得。廠用電電壓根據機組選型及輔機配置情況，采用 10.5kV 和 0.38/0.22kV 兩個電壓等級。每臺燃機設設置相應的 10kV、0.4kV 工作母線段。鰲頭能源站出線發電機出口 10.5kV 電能經電纜接入到廣州豐力橡膠輪胎有限公司內的 110kV 萬力站 10.5kV 母線，廣州豐力橡膠輪胎有限公司首先消納部分電能，余電經萬力站的主變升壓后由 110kV 兔萬線接入廠址西南側 2km 處的 110kV 白兔變電站， 110kV 出線擬利用現有的萬力站—白兔站 110kV 走廊，廠外 10kV 電纜長度約 900m。

　 鰲頭能源站所采用的燃料為天然氣，氣源為西氣東輸二期天然氣。

　根據廣東省天然氣管網及廣州天然氣高壓管網規劃，本項目規劃從京港澳高速公路鰲頭出入口東南側的小坑天然氣分輸站接駁，并沿省道S355 線及基地道路敷設專用天然氣管，再接入電廠內調壓站，經調壓后供給機組，廠外管線長度約 5.5km。本項目與廣州燃氣集團管網的接口暫定為廠區圍墻外 1m。本站一期需天然氣量為 10892m3/h ，6760 萬 m3/a。

　鰲頭工業基地分布式能源站，以冷熱電聯產方式實施集中供熱冷，綜合能源利用效率可達到 70%以上，遠高于燃氣輪機簡單循環發電 40%左右和超臨界燃煤純凝機組 50%左右的能源利用效率，可以更大程度地進行能源梯級利用，實現較高的能源綜合利用效率，節約能源，是實現能源與環境協調、社會經濟可持續發展的需要，是確保政府社會經濟發展目標實現的重要保證措施之一。符合國家發展冷熱電聯產和循環經濟的政策。

　廣州發展鰲頭分布式能源站裝機容量位于用戶附近，屬于裝機規模較小，電能主要由用戶自用和就地利用的清潔能源，資源綜合利用發電設施或有電力輸出的能量梯級利用多聯供系統。

　 鰲頭能源站項目三大主機設備已招標，三大主機由中航動力科技工程有限責任公司配套供應：燃機為西門子 SGT-400 型燃機；發電機為上海電機廠發電機；余熱鍋爐為南京奧能鍋爐有限公司鍋爐。主廠房區布置 2 臺套 14.4MW 燃氣輪機發電機和余熱鍋爐、1 臺 25t/h 輔助燃氣蒸汽鍋爐，熱電比達到 160%。

　鰲頭能源站(包括光伏、三聯供 CCHP、儲能等)額定容量有功1.44MW；

　類型：熱電聯產 安裝位置：廣州市從化區和源路 98 號 運行情況：年運行小時數 8000 小時 控制方式：DCS 控制 一年內發電的歷史時序數據等 統計周期 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 發電量(萬kw·h) 803.73 407.85 764.94 642.66 660 659.25 708.54 654.09 供電量(萬kw·h) 783.4 397.52 748.32 625.74 637 641.76 686.76 640.3 熱電比（%）

　234.6869% 251.0846% 231.6167% 253.7247% 260.7158% 220.2247% 245.4274% 246.3820% 綜合能源效率（%）

　81.7766% 84.3184% 87.6809% 84.7040% 81.3966% 88.0473% 87.5167% 86.7432% 鰲頭能源站現有 2 臺 15MW 燃氣輪機、2 臺不補燃雙壓臥式自然循環余熱鍋爐、1 臺輔助燃氣鍋爐。其中燃氣輪機用于發電，排放的高溫尾氣用于加熱鍋爐內的熱水為熱蒸汽，為進行輪胎加工生產提供煉膠所蓄的熱蒸汽。輔助燃氣鍋爐作為備用，當燃氣輪機故障、檢修或由于其它原因無法運行時，由輔助燃氣鍋爐替代進行供熱。各設備參數如下表所示：

　表.1—燃氣輪機參數 燃機型號 TITAN 130

　數量 2 臺 年利用小時數

　8000 h 燃機發電負荷

　95.7% 燃氣輪機出力

　13.482 MW 天然氣耗量

　0.429×104 Nm3/h 總對外供熱量

　84.98 GJ/h 熱電比 175.09% 燃機發電效率 33.1% 總熱效率 91.08% 供熱氣耗率 30.72 Nm3/GJ 發電氣耗率 0.124 Nm3/ kWh 表.2—余熱鍋爐參數 鍋爐型式 不補燃，臥式，自然循環，雙壓，帶整體式除氧器，尾部設熱水換熱器 數量 2 臺 高壓蒸汽參數 1.854MPa(a)，232℃，27.45t/h 除氧器參數 0.13MPa(a)，107℃，27.45t/h 熱水參數 70℃/90℃，115t/h 排煙溫度 85℃ 表.3—輔助燃氣鍋爐參數 數量 1 臺 額定功率 25t/h 蒸汽參數 1.8MPa(g)，230℃

　保證效率 ≥92% 本體漏風率 ≯3% 配套輔機總功率 <130 kW 實際運行時，運行采用以熱定電的方式。廣州豐力橡膠輪胎廠和廣州鉆石車胎廠要求連續供熱供電，年利用小時數為 8000 小時。

　根據 GT-Pro 熱平衡估算，兩臺燃機配余熱鍋爐可持續穩定提供工業用蒸汽 54.90t/h，在穩定生產時，滿足工業熱負荷。另外，余熱鍋爐尾部煙道換熱器提供熱水量為 230t /h，滿足分布式能源站內的制冷以及用戶生活熱水需求。

　本工程另設 1 臺 25 t/h 蒸發量的輔助燃氣鍋爐，在燃機（或余熱鍋爐）故障或檢修時，確保對用戶的供熱。

　根據熱平衡計算，兩臺余熱鍋爐可滿足設計額定熱負荷；當兩臺余熱鍋爐和輔助燃氣鍋爐同時運行可滿足最大熱負荷需求（最大工業蒸汽 74.9 t/h）。當一臺燃機或余熱鍋爐故障時，利用一臺燃機和余熱鍋爐運行，并投用輔助燃氣鍋爐，可以滿足設計額定熱負荷。

　根據企業提供的前 9 個月的運行參數，根據經驗估算出 CHP 系統10 月、11 月、12 月運行參數，統計整理后得到 2016 年運行參數如下表所示：

　表.4—鰲頭能源站 2016 年 CHP 系統運行參數 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 蒸汽產量760 610 715 680 720 605 702 653 770 720 770 715

　（t/d）

　供電(萬kWh/d) 25.3 20.4 24.1 20.9 20.5 21.4 22.1 20.6 25.5 20.5 25.5 24.1 天然氣消耗(萬Nm3/d) 11.2 8.5 12.2 9.4 9.9 8.4 9.5 8.9 10.6 9.9 10.6 12.2

　 圖.2—鰲頭能源站 CHP 系統供蒸汽曲線圖 取 CHP 系統供熱功率平均值與最大值之差進行整理，可得負荷曲線如下圖所示：

　0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.00時間…264528792105613201584184821122376264029043168343236963960422444884752501652805544580860726336660068647128739276567920818484488712供蒸汽功率(t/h)時間(h)供蒸汽功率（t/h）

　平均供蒸汽功率（t/h）

　 圖.3—鰲頭能源站 CHP 系統供蒸汽最大值與平均值差值曲線圖 其中，90%線表示一年中有 90%以上天數供蒸汽最大值與平均值差值小于此值，19.94t/h。

　 （2）熱力傳輸條件與容量

　 工業供熱采用 230℃、1.8MPa 的高溫蒸汽作為傳熱介質。通過管道進行輸送。系統采用 2 臺余熱鍋爐和一臺輔助燃氣鍋爐用于供熱。余熱鍋爐設計容量為 27.45t/h，輔助燃氣鍋爐設計容量為 25t/h。通常為 2 臺燃氣輪機運行，當出現機組檢修或者故障時由余熱鍋爐輔助供熱。

　 （3）熱力運營模式 本章節分工：廣州發展集團/上海航天能源/上海交通大學共同完成,主要以前段時間以及這一輪的調研情況以及分企業的調研報告為基礎。主要對鰲頭站的出力特性、運行情況熱力及電力供應情況進行分析，對鰲頭站所發電量具備的不同條件進行預測。

　0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.0045.0050.0024288552816108013441608187221362400266429283192345637203984424845124776504053045568583260966360662468887152741676807944820884728736供汽量(t/h)時間(h)蒸汽產量差值（t/h）

　蒸汽均值（t/h）

　90%蒸汽線

　 制冷機參數：

　項目 #1 制冷機 型號 SXZ8-25D(32/37)H2M3-LR 蒸汽壓力 0.8MPa 蒸汽耗量 263kg/h 制冷量 246kw 冷凍水進口溫度 12℃ 冷凍水出口溫度 7℃ 冷凍水流量 200m3/h 冷卻水進口溫度 32℃ 冷卻水流量 310m3/h

　3 隨機規劃 模型 3.1 不確定 性建模

　考慮綜合能源系統中存在的各種不確定性因素，根據能源負荷增長情況，基于隨機機會約束規劃方法，得出規劃目標年的新建、改建配電網架和能源。

　本課題考慮的不確定性因素主要包括：負荷不確定性、光伏和CCHP 機組出力不確定性、管網故障不確定性。

　負荷不確定性：負荷的不確定性可用正態分布近似反映，負荷概率密度函數為

　光伏出力不確定性：太陽電池的輸出功率與光照強度密切相關，在一定時間段內太陽光照強度可以看成服從 Beta 分布，由此推導得出太陽能電池方陣輸出的概率密度函數為

　CCHP 機組出力不確定性：CCHP 機組出力可控，主要不確定性集中在其發生故障的不確定性。一般設其故障率為給定值 ? 。

　管網故障的不確定性主要包括配電線路故障的不確定性、熱氣管道故障的不確定性。一般設其故障率為給定值 ? 。

　3.2 隨機規劃模型的建立

　本課題建立的隨機規劃模型，輸入變量為規劃區域內的現狀電源

　和網架接線和參數，負荷預測概率分布，光伏、儲能及 CCHP 等電源出力的概率分布，線路故障率參數，可選的新能源接入位置、新建線路通道，網絡安全性概率置信水平等。輸出是新建綜合能源網架線路與管網、配電站、冷/熱/氣站的位置和容量，新建分布式電源、儲能接入點的位置和容量，總投資成本和運行成本、系統可靠性水平等。目標函數是系統總投資成本和運行成本最小。

　本課題所建隨機規劃模型采用雙層規劃。上層模型優化目標為投資成本（固定投資和運行投資）最小，約束為新建電源和網架的數量和成本；下層模型優化目標為運行成本（網損、停電損失、購電費用）最小，約束為潮流平衡約束和安全性置信區間約束。通過雙層聯合優化，所得規劃方案可滿足各種約束要求，體現解的最優性。模型表達式如下式所示：

　1 2 3min ( )( , , ) 0min{ ( , , ), ( , , ), ( , , )}( , , ) 0( , , ) 0Pr{ ( , , ) 0}, , {min,max}f xh x u vg x u v g x u v g x u vd x u ve x u vd x u vu v x????? ?? 其中，上層目標函數 ( ) f x 為投資成本最小， x 為新建設備數量，為整數變量。上層約束條件 ( , , ) h x u v 為投資運行成本約束條件， u 為運行變量， v 為不確定性變量。

　下層為多目標函數，1 2 3( , , ), ( , , ), ( , , ) g x u v g x u v g x u v 分別為網損、停電

　損失、購電費用目標。約束條件 ( , , ) d x u v 為系統潮流平衡約束。

　( , , ) e x u v為線路功率約束、電源約束等不等式約束。

　Pr{ ( , , ) 0} d x u v ? ? ? 為機會約束，指不確定性因素下系統可靠性等指標所需滿足的置信水平。

　模型的求解主要采用了基于多場景的典型狀態抽取求解算法。通過對各種不確定性因素進行多場景模擬，將連續不確定性轉換為若干確定性場景。然后通過對多個確定性場景的確定性規劃求解，得到最優規劃方案。這樣可大大減少蒙特卡洛模擬的抽樣次數，提高計算速度，同時滿足計算精度要求。

　4 儲能 規劃方案建議

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