王云　侯喆君

摘 要 湖北省地處中部內(nèi)陸，煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)資源相當(dāng)貧乏，水能資源比較豐富，過去全年處于緊張狀態(tài)，豐水期緊，枯水期更緊，因此充分利用風(fēng)能等可再生資源，這也是實現(xiàn)湖北省能源供給可持續(xù)發(fā)展的重要手段。本文以風(fēng)能資源豐富湖北利川某地新建變電站采用風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)作為所用電，簡要分析變電站所用電采用風(fēng)力發(fā)電的可行性。

【關(guān)鍵詞】所用電 風(fēng)力發(fā)電 效益

由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源需求持續(xù)增長，隨著煤價的不斷上漲，以及火電環(huán)保投入的大幅增加，火電成本有進(jìn)一步上漲的趨勢，而全球油價維持高位，天然氣價格不斷攀升，另外，化石燃料使用帶來的環(huán)境問題日益引起世人關(guān)注，清潔可再生的新能源引起全球的關(guān)注。在各類新能源中，風(fēng)電是技術(shù)相對成熟、最具商業(yè)開發(fā)條件、成本相對較低的一種，相關(guān)政府部門也出臺了多項有益于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策。依據(jù)《我國風(fēng)力發(fā)電度電成本的分析與預(yù)測研究》，2015 年風(fēng)電將具備同火力發(fā)電上網(wǎng)競爭的實力（0.45 元/kWh）。

變電所是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。同時，變電所也需要消耗一定量的電能來保障系統(tǒng)的正常運行，變電所的用電量由照明、生產(chǎn)用電、采暖通風(fēng)等幾部分組成。一個中型110kV站或者220kV每年耗電約10～20萬度電左右。

如果變電所能夠合理使用所用電量，如在風(fēng)能富集的地方采用風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，解決所用電基本耗能，其節(jié)約的電量供給用戶，將會創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益。按照1個中型變電站每年耗電12萬度、發(fā)電標(biāo)煤煤耗每千瓦時350克計算，每年可節(jié)約標(biāo)煤42萬噸，減少二氧化碳排放130噸，減少二氧化硫排放0.65噸。

1 資源狀況

1.1 氣候資源

本文站址為湖北恩施某地，該站址位于海拔1462米，此處高山，年平均日照1000—1350小時，屬太陽能資源資源較差地區(qū)。但此處位于山頂，由于特殊的地形和氣流循環(huán)，形成了一個較大的風(fēng)帶，常年盛行東南風(fēng)。

1.2 光伏、風(fēng)力發(fā)電方式選擇

依據(jù)《年平均風(fēng)功率密度圖》、《中國全年風(fēng)速大于3m/s小時數(shù)分布圖》，據(jù)資料顯示此地區(qū)的風(fēng)能資源占全省的28.4%，是湖北省風(fēng)能聚集之地，風(fēng)能資源豐富?？紤]到風(fēng)電成本僅為光伏成本的50%，再依據(jù)《中國太陽能、風(fēng)能互補分布圖》，此處不建議風(fēng)光互補，故綜合考慮在本站選用風(fēng)力發(fā)電作為所用電源較為合理。如圖1、圖2所示。

2 變電站所用電風(fēng)力發(fā)電可行性

2.1 變電站站用電負(fù)荷統(tǒng)計

為表述方便，以新建一座110kV中型變電站為例，按終期規(guī)模統(tǒng)計，經(jīng)計算，所用電負(fù)荷最大負(fù)荷為53.15kW，扣除季節(jié)性空調(diào)用電，平時負(fù)載為17.15kW。年用電量估算為197768度（空調(diào)按夏季、冬季各用2個月計算）。

2.2 站用電方案選擇

站用變壓器容量選擇的要求：站用變壓器的容量應(yīng)滿足經(jīng)常的負(fù)荷需要和留有10%左右的裕度，以備加接臨時負(fù)荷之用。

（1）方案站用電電源方案：所用變采用單母分段接線，分別由1臺100kW風(fēng)機、1臺常規(guī)站用電（所用變?nèi)萘繛?00kVA）供電。正常由風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)供電，檢修時采用常規(guī)站變供電，明備用。

（2）方案站用電電源方案：所用變采用單母分段接線，分別由2臺常規(guī)站用電（所用變?nèi)萘繛?00kVA）供電，正常分列運行，暗備用。

3 所用電采用風(fēng)力發(fā)電效能分析

3.1風(fēng)力發(fā)電選擇

按上面計算得知，本站每年估算用電量為197768度。

經(jīng)計算本工程擬選用100kW 風(fēng)機1臺，控制逆變器為100kVA；蓄電池組為5組；每組1000Ah。

若平時不考慮空調(diào)，風(fēng)力發(fā)電機平常風(fēng)速下（5m/S左右），查100kW風(fēng)機功率曲線發(fā)電機出力可保證18kW出力，亦即時滿足此要求，考慮到風(fēng)電場建設(shè)場地要求，本站因場地限制，僅能布置1臺風(fēng)機，故本工程擬選用100kW風(fēng)機1臺。

故在實際工程中，A方案選用以下站用電電源方案：選用1臺100kW風(fēng)機作為站用電源；另設(shè)1套常規(guī)站用電，方便風(fēng)力發(fā)電設(shè)備檢修時方式靈活倒換；B方案選用則選用2套常規(guī)站用電源（高壓開關(guān)柜內(nèi)安裝所用變80kVA），即設(shè)置2套常規(guī)站用電（高壓開關(guān)柜內(nèi)安裝所用變80kVA）。

3.2 效能分析

3.2.1資金投資

（1）方案A：采用風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，投資約100*0.5萬元/kW=50萬元；再考慮1臺所變7.26萬元（2014.7月價），首期投資為57.26萬元。按風(fēng)力發(fā)電設(shè)備通常使用壽命20年計算。貸款利息按建設(shè)期貸款利息執(zhí)行中國人民銀行頒布的新利率（五年期以上）6.55%（實際利率6.71%），計息額按總投資的75%計算，并考慮在第10年電池更換費用10.0萬元。

（2）方案B：2臺所用變柜設(shè)備購置約14.52萬元。

3.2.2 投資比較

為簡單起見，本計算未計算新能源補貼電費的效益。

方案A：無。

方案B：年電費按公司平均售電價（0.42度/元），約需要費用為：（197768）*0.42=8.31萬元。

也就是說對方案A而言，當(dāng)年節(jié)約的電費除抵消利息、結(jié)余還貸，20年還貸后還產(chǎn)生100.50萬元價值。

對方案B而言，每年共投入了還貸利息1.32萬元、電費8.31萬元，共計9.63萬元。20年共花費9.63*20=192.57萬元。

即A較B方案：20年共節(jié)約費用=192.57+100.50=293.07萬元。經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。

4 結(jié)論

在風(fēng)能條件較好的情況下，變電站選用風(fēng)力發(fā)電做所用電電源不僅可行，而且將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)價值。

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作者單位

國網(wǎng)十堰供電公司電力經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究所 湖北省十堰市 442000endprint