课题一调研报告

　课题一调研报告 1 示范园区电力能源情况 1.1 示范园区概述

　1.1.1 示范园区园区简介 万力站110kV万力轮胎PV=12MWCHP白兔站110kV兔万线BUS2BUS4BUS3BUS1F2日立冷机PV=1.5MWT*2日立压缩机PV=2MWT*8F3 F20万宝PV=6.92MWT*5F19万宝T*4F9电镀厂T*5F16从万T*3F13强盛水泥10kV电机*2T*1华夏学院T*8橡胶厂PV=1.1MWT*4绿安康饲料PV=1.9MWPV总装机25.42MW2*15MWF1F14110kV进线 110kV进线明珠F5 Fig. 1

　园区电力系统拓扑图

　1.1.2 示范园区主要企业一览

　1.1.3 示范园区电力能源情况 1.1.3.1 园区情况概述 目前示范园区共由 3 个 110 千伏变电站供电，分别为 110 千伏白

　兔站、110 千伏明珠站和 110 千伏万力站。其中，明珠站 110kV 电源来自 220 从化站，白兔站 110kV 电源分别来自 220kV 从化站及 220kV绿洲站，万历站 110kV 电源来自白兔站。110 千伏白兔站和 110 千伏明珠站为系统变电站，共提供 13 条 10 千伏馈线为示范园区供电，其中 11 条馈线来自 110 千伏白兔站，2 条馈线来自 110 千伏明珠站 1号主变。110 千伏万力站为用户站，主要为万力轮胎厂内负荷供电并提供 CHP 接入。

　Fig.2

　园区潮流计算节点图 由 Fig.2 可知，示范园区可建模为 15 节点系统，供电区域划分为 3 个。园区共计变电站三座（白兔站、万力站、明珠站），光伏站6 座。

　1.1.3.2 变电站情况 2015 年园区共计变电站三座：白兔站、万力站、明珠站。其中白兔站有主变 2 台，万力站有主变 1 台，明珠站有主变 2 台（园区使用一台）。目前园区的供电由广州供电局下属的从化供电局负责，统一调度，统一管理。2011 年从化地区有 220kV 变电站 2 座，分别为

　从化站和绿洲站，总容量660MVA；110kV变电站12座，总容量763MVA。园区电源由白兔、聚宝、明珠三 110kV 变电站的 10kV 线路提供。白兔站接至 220kV 绿洲变电站，明珠站接至 220kV 从化变电站，聚宝分别接至白兔站和明珠站。园区内的 10kV 线路零星分布，对工业、商业、行政办公及居民供电。园区内 110 千伏变电站的主要参数如下表所示：

　表 1 园区变电站主变参数表 主变 接线 容量 MW 无功补偿 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 万力站 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 各变电站及主变负载情况 站名 主变编号 主变容量 （万千伏安）

　负载率（％）

　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% 万力站 #1 3.15 35.27% 由表 2 数据可知，为示范园区供电的 110 千伏白兔站负载率较高，不满足 N-1 的要求。虽然白兔站规划终期容量为 3*63MVA，但白兔站主要承担鳌头西部的全部负荷，因此，建议规划新增 1 座 110kV

　变电站。

　1.1.3.3 线路情况 所有 10 千伏馈线及其负荷情况如下表所示：

　表 3 10 千伏馈线特性及负荷汇总表 序号 馈线名称 供电范围 线路性质 最大电流 1 白兔 F2 全部 专线 184.85 2 白兔 F3 全部 专线 184.27 3 白兔 F19 全部 专线 171.12 4 白兔 F20 全部 专线 372.38 5 白兔 F13 全部 公线 439.76 6 白兔 F4 全部 公线 210.96 7 白兔 F17 全部 公线 131.32 8 白兔 F1 部分 公线 405.5 9 白兔 F9 部分 公线 427.73 10 白兔 F14 部分 公线 337.16 11 白兔 F16 部分 公线 348.05 12 明珠 F5 部分 公线 448.35 13 明珠 F16 部分 公线 158.66 由上表数据可见，给示范园区供电的所有 10 千伏馈线中，白兔F20，F13，F1 和 F9 的线路电流数值较大，线路负载率水平较高。需结合配电网实际情况在规划中考虑负荷改接等措施。

　1.1.3.4 负荷情况

　目前已掌握的园区内2015年准确馈线数据（全年8760小时）有：白兔 F2，F3，F20，F19，兔万线。

　各专线供电负荷曲线（2015 年/8760 小时）如下：

　 1.1.3.5 光伏站情况 示范区内现已有光伏装机 9.4MW，CCHP2×15MW。预测考核年光伏装机将扩大到 26MW 以上，预计园区内考核年区内电力需求负荷为40MW，电量近 1.9 亿千瓦时。热力需求具有一定潜力，根据热力实际情况与供热意向进行推测，CCHP 及光伏发电量能够满足外部电网净购电量低于 20%。

　园区共计光伏站六座，其具体分布及参数表 4 所示：

　表 4 园区光伏站分布情况及参数表 节点 名称 容量 MW 实际发电功率MW 7 万力轮胎 12 2.4302 8 日立压缩机 2 0.4050 10 从万 1.9 0.3848 12 日立冷机 1.5 0.3038 13 万宝 6.92 1.4014 15 橡胶厂 1.1 0.2228

　1.1.3.6 线路参数 正常运行情况下，示范园区分三个区域以辐射状形式对所有负荷供电。其线路参数如表 5 所示：

　表 5 园区线路参数表 编号 From 节点 To 节点 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 园区内各专线参数如下：

　参数\馈线 F2 F3 F19 F20 长度（km）

　8.137 7.536 7.74 8.458 型号 LGJ-150 LGJ-240 LGJ-240 LGJ-240 供电负荷 日立冷机 万宝（1）

　万宝（2）

　日立压缩机

　2 示范园区冷/ 热/ 气 能源 情况 2.1 示范园区概述

　2.1.1 示范园区天然气负荷情况 2×15MW级燃气轮机热电联产机组的天然气耗量如表2.4.4所示，表中的燃料消耗量是根据上述西气东输二线天然气成分参数计算所得。。

　表2.4.4

　单台机组天然气年耗用量 机组运行工况 负荷 每小时耗气量 年耗气量 （×104 m 3 /h) （×107 m 3 /h) 保证工况 100%额定负荷 0.858 6.864 注：1) 表中耗气量的计量基准为20℃/101.325 kPa，天然气低位热值(LHV)取43541kJ/ kg，比容取1274m3/t。

　2) 表中每小时耗气量为两台机组的值，机组年利用小时数按8000小时计算， 年耗气量按年利用小时数计得。

　3) 设计工况：指环境条件为21.5℃、100.97kPa(a)、78.4%相对湿度。

　4) 燃机参考机型采用索拉TITAN 130燃机，本计算已考虑机组的启停、老化修正等因素(GT Pro 计算数据) 。

　2.1.2 示范园区热负荷情况 2.1.3.1 园区供热情况概述

　园区工业热负荷供应由鳌头能源站（CHP 系统）提供，主要用于万力轮胎股份有限公司、广州丰力橡胶轮胎厂、广州钻石车胎厂炼胶、广州凯茵橡胶有限公司等企业用于炼胶生产。供热蒸汽温度约为230℃，部分企业要求 24 小时供热蒸汽。鳌头能源站工热蒸汽月度产量如下表所示，其中企业仅提供今年前 9 个月的设备运行数据，因此10~12 月数据暂时为预估值。

　表.1——鳌头能源站 2016 年 CHP 系统蒸汽供应参数 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 日均蒸汽产量(t/d) 760 610 715 680 720 605 702 653 770 720 770 715 日均天然气消耗量(万 万 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 鳌头能源站全年供蒸汽如下图所示：

　图.1—鳌头能源站 CHP 系统供蒸汽曲线图 根据图格显示，全年 2 月、6 月蒸汽供应量较低，其余月份蒸汽供应量均为 700t/d，比较稳定。

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

　平均供蒸汽功率（t/h）

　2）空调设备概述

　 园区现有万力轮胎、日立压缩机、日立冷机三家企业在生产加工过程中需要使用空调，空调均为 24 小时无间断供冷。万力轮胎、日历压缩机 2 家企业先采用中央冷水机组用于供冷，日历压缩机企业现采用水冷柜式空调供冷，预计很快会替换为中央空调冷水机组。三家企业预计全年空调系统耗电 1574 万 kWh。具体情况见后文分析。

　本节内容：就园区整体的电力能源需求情况进行描述，15 年电力负荷情况，电量需求情况，热力需求情况进行说明。对整体园区的储能及分布式自治系统的部署条件进行调研。

　2.1.3.2 万力轮胎 万力轮胎企业的空调设备共分为 2 期，到目前为止，2 期均已经完成，共有 9 个车间，各车间空调系统主要包含制冷机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机。万力轮胎企业各车间空调系统及相关设备如下表所示：

　表.1——万力轮胎企业中央空调系统设备概况 设备名称 设备主要参数 合计 备注 制冷机组 1#机组 制冷量 1404kW，功率 252kW 制冷量18250kW，功率2619kW

　3#机组 制冷量 1404kW，功率 252kW

　4#机组 制冷量 1404kW，功率 252kW

　5#机组 制冷量 3489kW，功率 15kW 吸 收式制冷机 6#机组 制冷量 1758kW，功率 325kW

　7#机组 制冷量 1758kW，功率 333kW

　8#机组 制冷量 3517kW，功率 590kW 可变频机组 9#机组 制冷量 3516kW，功率 600kW 可变频机组 冷冻水泵

　1#机组 45kW 功率 881kW

　2#机组 45kW

　3#机组 45kW

　4#机组 45kW

　5#机组 45kW

　6#机组 132kW+75kW

　7#机组 132kW+75kW

　8#机组 110kW

　9#机组 132kW

　冷却水泵 1#机组 45kW 功率 799kW

　2#机组 45kW

　3#机组 45kW

　4#机组 45kW

　5#机组 45kW

　6#机组 132kW+55kW

　7#机组 132kW+55kW

　8#机组 90kW

　9#机组 110kW

　冷却塔风机

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

　2#机组 11kW+22kW+22kW+11kW+22kW

　3#机组 11kW+22kW

　4#机组 11kW

　蓄冷系统主要有冰蓄冷和水蓄冷 2 种方案。相互比较而言，冰蓄冷系统具有蓄冷密度高、占地面积小、换热温差大、可制得较低温度的优点；水蓄冷系统具有运行稳定可靠、初投资小、运行维护成本低、可充分利用现有空调机组设备的优势。

　万力轮胎企业拟采用冰蓄冷方案根据调研和计算结果，目前万力轮胎在夏季空调用电高峰期。万力轮胎企业现有 7 台大功率螺杆式压缩机组（包括泵、风扇在内的整个机组电功率之和为 3719kW，额定制冷量为 14860kW）和 1 台吸收式制冷机组（电功率为 699kW，额定制冷量为 3489kW）用于厂房供冷。改造为冰蓄冷系统后，需要对现有 4 台压缩机组进行改装，改装为双工况制冷机组用于制冰，其余机组作为基载用于协同融冰系统为厂区供冷。

　企业仅提供月度空调用能数据，未提供详细的逐时空调系统用电数据，仅能故根据以往经验，估算出空调系统耗电数据，企业提供月度用电数据及估算用电功率如下表所示：

　表.2-万力轮胎全年各月空调耗电量

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

　耗电(万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 根据空调耗电信息，可以确定蓄冷容量、蓄冷机组功率等关键参数。

　改造为冰蓄冷系统后，可以通过控制蓄冷装置释放冷量的时间，替代空调系统基载系统的功率，降低用电功率，从而实现配合电网公司达到削减峰值用电功率的目标。

　用户空调系统用能负荷预测：

　对于蓄冷空调系统，其负荷主要由三方面构成：建筑负荷、工艺负荷、蓄冷负荷。而蓄冷负荷的确定基于建筑负荷与工艺负荷，因此企业的蓄冷空调系统的负荷预测主要由两方面构成：建筑负荷预测与工艺负荷预测。

　建筑负荷与当地气候（主要与温度、光照辐射、空气湿度、风速四个因素有关）、建筑物结构、建筑物面积、内部产热设备、人员流动情况等众多因素有关，可以根据企业空调系统运行经验，将其转化为单位面积/空间内的负荷，则总的预测建筑负荷为

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　 (1) QB,fc——预测的设计日建筑负荷，kJ； Aij——第 i 类建筑物面积，m2； qij,B——第 i 类建筑物单位面积的逐时冷负荷，kW/m2； k——区分建筑物负荷时划分的建筑物种类； 工业负荷主要由设备的同时运行数量（功率）、生产加工类型、持续时间等各方面涉及到生产加工过程的参数构成，一般根据一天内

　产品的总耗冷量与产量比值确定单位产品消耗/所需的冷量，即

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　(2) qD,i——第 i 种产品单位产品耗冷量，kJ/kg； QD,ij——生产第 i 种产品的逐时冷负荷，kW； mi——第 i 种产品的逐时产量，kg； 对于企业来说，一般作年度规划时，不太可能精确到每天的产量，往往会制定月度产量计划，故可以根据最大月产量再乘以安全系数确定空调系统设计工业负荷，如下所示：

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　(3) QD,fc——预测的设计日总工艺冷负荷，kJ； k——产品种类数目； ni——第 i 种产品的预测负荷时的安全系数； mi,av——平均日产量，kg； 则根据以上数据获得设计日总负荷为

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　(4) Q0,fc——预测的设计日冷负荷，kJ。

　暂时无法获取企业的生产计划，故负荷预测部分还需要与企业进一步沟通才能确定。

　2.1.3.3 日立压缩机 日立压缩机与日立冷机 2 家企业拟合建冰蓄冷系统，故 2 家企业用能现状合在一起进行分析。

　日立冷机企业现有各空调设备用能如下：

　该公司共有办公楼、压缩机车间两套中央空调系统，其中办公楼供冷面积 4400 ㎡，5~9 月为供冷季，工作日 8：00~17：00 供冷，其余时间视室外温度情况决定是否开机；压缩机车间中央空调系统供冷面积 1700 ㎡，为保证车间内的温度波动≤4℃，全年有 11 个月里每天 24 小时不间断运行。

　表.1——日立冷机企业办公楼中央空调系统设备概况 设备名称 主要参数 数量(台) 螺杆机 功率 85KW，额定电流：150A 1 冷冻水泵（7~12℃）

　流量 65m³/h，扬程 34m，15kW 2 冷却水泵 流量 90.8m³/h，扬程 26.4m，11kW 2 冷却风机 水量 125m³/h，功率 4kW 1 表.2——日立压缩机企业车间中央空调系统设备概况：

　设备名称 主要参数 数量(台) 1#螺杆机 功率 194KW，额定电流：328A，冷量：924KW 1 2#螺杆机 功率 323KW，额定电流：547A，冷量：1540KW 1 冷冻水泵 流量 135m³/h，扬程 21m，功率 15kW 2 冷却水泵 流量 135m³/h，扬程 21m，功率 15kW 2 冷却风机 功率 4kW 2

　 日立压缩机厂区采用分体式空调系统，共分为七个区域，每个区域共用一套冷却水系统，末端为水冷柜式空调机。现打算改造为中央空调。原空调系统各设备如下表所示：

　表.3——日立压缩机企业车间空调系统设备概况 设备安装位置 设备名称 主要参数 数量（台）

　4#、5#组立车间空调系统 冷却塔 功率 5.5KW、水量 175 m³/h 1 冷却水泵 流量 92.5m³/h、扬程 28m；功率 11KW 3 水冷柜式空调 额定制冷量：46.3KW、输入功率：13.8KW 11 3#机加工车间空调系统 冷却塔 功率 2.2KW 3 冷却水泵 流量 160 m³/h、扬程 32m；功率 22KW 4 水冷柜式空调 额定制冷量：46.3KW、输入功率：13.8KW 32 1#机加工车间空调系统 冷却塔 功率 5.5KW、水量 350 m³/h 2 冷却水泵 流量 150m³/h、扬程 28m；功率 18.5KW 3 水冷柜式空调 额定制冷量：46.3KW、输入功率：13.8KW 23 电机车间空调系统 冷却塔 功率 2.2KW、水量 350 m³/h 2 冷却水泵 流量 150m³/h、扬程 28m；功率 18.5KW 2 水冷柜式空调 额定制冷量：46.3KW、输入功率：13.8KW 8 1#、2#、3#组立车间、2#机加工车间空调系统 冷却塔 功率 11KW 4 冷却水泵 流量 374m³/h、扬程 28m；功率 45KW 4 水冷柜式空调 额定制冷量：46.3KW、输入功率：13.8KW 39

　管壳车间空调系统 冷却塔 功率 5.5KW、

　1 冷却水泵 流量 90m³/h、扬程 19m；功率 7.5KW 1 水冷柜式空调 额定制冷量：46.3KW、输入功率：13.8KW 8 商检车间空调系统 冷却塔 功率 1.5KW、水量 6090m³/h

　 1 冷却水泵 流量 60m³/h、扬程 21m；功率 5.5KW 2 水冷柜式空调 额定制冷量：46.3KW、输入功率：13.8KW 3 蓄冷系统主要有冰蓄冷和水蓄冷 2 种方案。相互比较而言，冰蓄冷系统具有蓄冷密度高、占地面积小、换热温差大、可制得较低温度的优点；水蓄冷系统具有运行稳定可靠、初投资小、运行维护成本低、可充分利用现有空调机组设备的优势。

　从经济性角度考虑，一般在场地足够的情况下，优先考虑采用采取水蓄冷方案。但是根据调研和计算结果，目前日立冷机和日立压缩机两家企业均受场地限制，无法提供足够的场地用于建设水蓄冷系统，考虑两家企业联合建设冰蓄冷系统。由于蓄冷系统运行时管道冷量损失比较严重，故建设时应尽量选择靠近用冷量较大的用户建设，以减少冷损失。故建议选择靠近用冷量较大的日历压缩机企业侧建设蓄冰装置。

　目前日立压缩机在夏季空调用电高峰期。日立压缩机企业现有多台水冷柜式空调（额定电功率之和为 1711kW，额定制冷量为 5741kW）用于厂房供冷。初步预计改造为中央空调系统，按照额定 COP 为 4.0估计，改造后额定电功率降为 1435kW。日立冷机企业现有 2 台大功率压缩机（电功率分别为 194kW 和 323kW）用于厂房供冷，一台小功

　率压缩机(电功率为 85kW)用于办公楼供冷。改造为联合冰蓄冷空调系统后，现有日立冷机企业的中央空调系统作为冰蓄冷空调系统的基载系统用于提供主要的空调系统负荷侧所需冷量，同时需要新增双工况主机作为夜间蓄冰的装置，双工况主机也可用于白天空调供冷。

　两家企业仅提供年/月度空调用能数据，未提供详细的逐时空调系统用电数据，故根据以往经验，估算出空调系统改造前耗电数据如下：

　表.4-日立联合企业空调系统改造前各月估算空调耗电量

　1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10月 11月 12月 合计 耗电量（万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 根据空调耗电信息，可以确定蓄冷容量、双工况主机功率等关键参数。

　改造为冰蓄冷系统后，可以通过控制蓄冰装置释放冷量的时间，替代空调系统基载系统的功率，降低用电功率，从而实现配合电网公司达到削减峰值用电功率的目标。

　用户空调系统用能负荷预测：

　对于蓄冷空调系统，其负荷主要由三方面构成：建筑负荷、工艺负荷、蓄冷负荷。而蓄冷负荷的确定基于建筑负荷与工艺负荷，因此企业的蓄冷空调系统的负荷预测主要由两方面构成：建筑负荷预测与工艺负荷预测。

　建筑负荷与当地气候（主要与温度、光照辐射、空气湿度、风速四个因素有关）、建筑物结构、建筑物面积、内部产热设备、人员流动情况等众多因素有关，可以根据企业空调系统运行经验，将其转化为单位面积/空间内的负荷，则总的预测建筑负荷为

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　 (5) QB,fc——预测的设计日建筑负荷，kJ； Aij——第 i 类建筑物面积，m2； qij,B——第 i 类建筑物单位面积的逐时建筑冷负荷，kW/m2； k——区分建筑物负荷时划分的建筑物种类； 工业负荷主要由设备的同时运行数量（功率）、生产加工类型、持续时间等各方面涉及到生产加工过程的参数构成，一般根据一天内产品的总耗冷量与产量比值确定单位产品消耗/所需的冷量，即

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　(6) qD,i——第 i 种产品单位产品耗冷量，kJ/kg； QD,ij——生产第 i 种产品的逐时冷负荷，kW； mi——第 i 种产品的逐时产量，kg； 对于企业来说，一般作年度规划时，不太可能精确到每天的产量，往往会制定月度产量计划，故可以根据最大月产量再乘以安全系数确定空调系统设计工业负荷，如下所示：

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　(7)

　QD,fc——预测的设计日总工艺冷负荷，kJ； k——产品种类数目； ni——第 i 种产品的预测负荷时的安全系数； mi,av——平均日产量，kg； 则根据以上数据获得设计日总负荷为

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　(8) Q0,fc——预测的设计日冷负荷，kJ。

　2.1.3 鳌头能源站 广州发展鳌头分布式能源站项目（下称“鳌头项目”）位于广东从化经济开发区明珠工业园鳌头工业基地内，由广州发展鳌头分布式能源站投资管理有限公司（下称“鳌头能源站公司”）负责运营管理。项目总投资概算约为 3.2 亿元，本期建设安装 2×14.4MW 燃气轮机发电机组，配套 2×27.3 吨/时余热蒸汽锅炉和供热管网，以 10.5kV 电压等级建设2回出线接入广州丰力橡胶轮胎有限公司内的110kV万力站 10.5kV 母线的不同分段，同时预留二期扩建条件。

　本工程新建 4 回 10 千伏线路，分别由#1、#2 机组 10.5kV 发电机电压母线各建设 2 回出线接入广州丰力橡胶轮胎有限公司内的110kV 万力站 10.5kV 母线的不同分段。本期工程建设 2×14.4MW 级燃机发电机组中，燃机发电机出口与 10kV 母线之间设置断路器，燃机发电机组负荷、其他厂用电负荷、10kV 直供负荷均接至#1、#2 燃机发电机 10kV 母线段。机组起动电源由系统倒送电取得。厂用电电压根据机组选型及辅机配置情况，采用 10.5kV 和 0.38/0.22kV 两个电压等级。每台燃机设设置相应的 10kV、0.4kV 工作母线段。鳌头能源站出线发电机出口 10.5kV 电能经电缆接入到广州丰力橡胶轮胎有限公司内的 110kV 万力站 10.5kV 母线，广州丰力橡胶轮胎有限公司首先消纳部分电能，余电经万力站的主变升压后由 110kV 兔万线接入厂址西南侧 2km 处的 110kV 白兔变电站， 110kV 出线拟利用现有的万力站—白兔站 110kV 走廊，厂外 10kV 电缆长度约 900m。

　 鳌头能源站所采用的燃料为天然气，气源为西气东输二期天然气。

　根据广东省天然气管网及广州天然气高压管网规划，本项目规划从京港澳高速公路鳌头出入口东南侧的小坑天然气分输站接驳，并沿省道S355 线及基地道路敷设专用天然气管，再接入电厂内调压站，经调压后供给机组，厂外管线长度约 5.5km。本项目与广州燃气集团管网的接口暂定为厂区围墙外 1m。本站一期需天然气量为 10892m3/h ，6760 万 m3/a。

　鳌头工业基地分布式能源站，以冷热电联产方式实施集中供热冷，综合能源利用效率可达到 70%以上，远高于燃气轮机简单循环发电 40%左右和超临界燃煤纯凝机组 50%左右的能源利用效率，可以更大程度地进行能源梯级利用，实现较高的能源综合利用效率，节约能源，是实现能源与环境协调、社会经济可持续发展的需要，是确保政府社会经济发展目标实现的重要保证措施之一。符合国家发展冷热电联产和循环经济的政策。

　广州发展鳌头分布式能源站装机容量位于用户附近，属于装机规模较小，电能主要由用户自用和就地利用的清洁能源，资源综合利用发电设施或有电力输出的能量梯级利用多联供系统。

　 鳌头能源站项目三大主机设备已招标，三大主机由中航动力科技工程有限责任公司配套供应：燃机为西门子 SGT-400 型燃机；发电机为上海电机厂发电机；余热锅炉为南京奥能锅炉有限公司锅炉。主厂房区布置 2 台套 14.4MW 燃气轮机发电机和余热锅炉、1 台 25t/h 辅助燃气蒸汽锅炉，热电比达到 160%。

　鳌头能源站(包括光伏、三联供 CCHP、储能等)额定容量有功1.44MW；

　类型：热电联产 安装位置：广州市从化区和源路 98 号 运行情况：年运行小时数 8000 小时 控制方式：DCS 控制 一年内发电的历史时序数据等 统计周期 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 发电量(万kw·h) 803.73 407.85 764.94 642.66 660 659.25 708.54 654.09 供电量(万kw·h) 783.4 397.52 748.32 625.74 637 641.76 686.76 640.3 热电比（%）

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

　81.7766% 84.3184% 87.6809% 84.7040% 81.3966% 88.0473% 87.5167% 86.7432% 鳌头能源站现有 2 台 15MW 燃气轮机、2 台不补燃双压卧式自然循环余热锅炉、1 台辅助燃气锅炉。其中燃气轮机用于发电，排放的高温尾气用于加热锅炉内的热水为热蒸汽，为进行轮胎加工生产提供炼胶所蓄的热蒸汽。辅助燃气锅炉作为备用，当燃气轮机故障、检修或由于其它原因无法运行时，由辅助燃气锅炉替代进行供热。各设备参数如下表所示：

　表.1—燃气轮机参数 燃机型号 TITAN 130

　数量 2 台 年利用小时数

　8000 h 燃机发电负荷

　95.7% 燃气轮机出力

　13.482 MW 天然气耗量

　0.429×104 Nm3/h 总对外供热量

　84.98 GJ/h 热电比 175.09% 燃机发电效率 33.1% 总热效率 91.08% 供热气耗率 30.72 Nm3/GJ 发电气耗率 0.124 Nm3/ kWh 表.2—余热锅炉参数 锅炉型式 不补燃，卧式，自然循环，双压，带整体式除氧器，尾部设热水换热器 数量 2 台 高压蒸汽参数 1.854MPa(a)，232℃，27.45t/h 除氧器参数 0.13MPa(a)，107℃，27.45t/h 热水参数 70℃/90℃，115t/h 排烟温度 85℃ 表.3—辅助燃气锅炉参数 数量 1 台 额定功率 25t/h 蒸汽参数 1.8MPa(g)，230℃

　保证效率 ≥92% 本体漏风率 ≯3% 配套辅机总功率 <130 kW 实际运行时，运行采用以热定电的方式。广州丰力橡胶轮胎厂和广州钻石车胎厂要求连续供热供电，年利用小时数为 8000 小时。

　根据 GT-Pro 热平衡估算，两台燃机配余热锅炉可持续稳定提供工业用蒸汽 54.90t/h，在稳定生产时，满足工业热负荷。另外，余热锅炉尾部烟道换热器提供热水量为 230t /h，满足分布式能源站内的制冷以及用户生活热水需求。

　本工程另设 1 台 25 t/h 蒸发量的辅助燃气锅炉，在燃机（或余热锅炉）故障或检修时，确保对用户的供热。

　根据热平衡计算，两台余热锅炉可满足设计额定热负荷；当两台余热锅炉和辅助燃气锅炉同时运行可满足最大热负荷需求（最大工业蒸汽 74.9 t/h）。当一台燃机或余热锅炉故障时，利用一台燃机和余热锅炉运行，并投用辅助燃气锅炉，可以满足设计额定热负荷。

　根据企业提供的前 9 个月的运行参数，根据经验估算出 CHP 系统10 月、11 月、12 月运行参数，统计整理后得到 2016 年运行参数如下表所示：

　表.4—鳌头能源站 2016 年 CHP 系统运行参数 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 蒸汽产量760 610 715 680 720 605 702 653 770 720 770 715

　（t/d）

　供电(万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 天然气消耗(万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

　 图.2—鳌头能源站 CHP 系统供蒸汽曲线图 取 CHP 系统供热功率平均值与最大值之差进行整理，可得负荷曲线如下图所示：

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

　平均供蒸汽功率（t/h）

　 图.3—鳌头能源站 CHP 系统供蒸汽最大值与平均值差值曲线图 其中，90%线表示一年中有 90%以上天数供蒸汽最大值与平均值差值小于此值，19.94t/h。

　 （2）热力传输条件与容量

　 工业供热采用 230℃、1.8MPa 的高温蒸汽作为传热介质。通过管道进行输送。系统采用 2 台余热锅炉和一台辅助燃气锅炉用于供热。余热锅炉设计容量为 27.45t/h，辅助燃气锅炉设计容量为 25t/h。通常为 2 台燃气轮机运行，当出现机组检修或者故障时由余热锅炉辅助供热。

　 （3）热力运营模式 本章节分工：广州发展集团/上海航天能源/上海交通大学共同完成,主要以前段时间以及这一轮的调研情况以及分企业的调研报告为基础。主要对鳌头站的出力特性、运行情况热力及电力供应情况进行分析，对鳌头站所发电量具备的不同条件进行预测。

　0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.0045.0050.0024288552816108013441608187221362400266429283192345637203984424845124776504053045568583260966360662468887152741676807944820884728736供汽量(t/h)时间(h)蒸汽产量差值（t/h）

　蒸汽均值（t/h）

　90%蒸汽线

　 制冷机参数：

　项目 #1 制冷机 型号 SXZ8-25D(32/37)H2M3-LR 蒸汽压力 0.8MPa 蒸汽耗量 263kg/h 制冷量 246kw 冷冻水进口温度 12℃ 冷冻水出口温度 7℃ 冷冻水流量 200m3/h 冷却水进口温度 32℃ 冷却水流量 310m3/h

　3 随机规划 模型 3.1 不确定 性建模

　考虑综合能源系统中存在的各种不确定性因素，根据能源负荷增长情况，基于随机机会约束规划方法，得出规划目标年的新建、改建配电网架和能源。

　本课题考虑的不确定性因素主要包括：负荷不确定性、光伏和CCHP 机组出力不确定性、管网故障不确定性。

　负荷不确定性：负荷的不确定性可用正态分布近似反映，负荷概率密度函数为

　光伏出力不确定性：太阳电池的输出功率与光照强度密切相关，在一定时间段内太阳光照强度可以看成服从 Beta 分布，由此推导得出太阳能电池方阵输出的概率密度函数为

　CCHP 机组出力不确定性：CCHP 机组出力可控，主要不确定性集中在其发生故障的不确定性。一般设其故障率为给定值 ? 。

　管网故障的不确定性主要包括配电线路故障的不确定性、热气管道故障的不确定性。一般设其故障率为给定值 ? 。

　3.2 随机规划模型的建立

　本课题建立的随机规划模型，输入变量为规划区域内的现状电源

　和网架接线和参数，负荷预测概率分布，光伏、储能及 CCHP 等电源出力的概率分布，线路故障率参数，可选的新能源接入位置、新建线路通道，网络安全性概率置信水平等。输出是新建综合能源网架线路与管网、配电站、冷/热/气站的位置和容量，新建分布式电源、储能接入点的位置和容量，总投资成本和运行成本、系统可靠性水平等。目标函数是系统总投资成本和运行成本最小。

　本课题所建随机规划模型采用双层规划。上层模型优化目标为投资成本（固定投资和运行投资）最小，约束为新建电源和网架的数量和成本；下层模型优化目标为运行成本（网损、停电损失、购电费用）最小，约束为潮流平衡约束和安全性置信区间约束。通过双层联合优化，所得规划方案可满足各种约束要求，体现解的最优性。模型表达式如下式所示：

　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，上层目标函数 ( ) f x 为投资成本最小， x 为新建设备数量，为整数变量。上层约束条件 ( , , ) h x u v 为投资运行成本约束条件， u 为运行变量， v 为不确定性变量。

　下层为多目标函数，1 2 3( , , ), ( , , ), ( , , ) g x u v g x u v g x u v 分别为网损、停电

　损失、购电费用目标。约束条件 ( , , ) d x u v 为系统潮流平衡约束。

　( , , ) e x u v为线路功率约束、电源约束等不等式约束。

　Pr{ ( , , ) 0} d x u v ? ? ? 为机会约束，指不确定性因素下系统可靠性等指标所需满足的置信水平。

　模型的求解主要采用了基于多场景的典型状态抽取求解算法。通过对各种不确定性因素进行多场景模拟，将连续不确定性转换为若干确定性场景。然后通过对多个确定性场景的确定性规划求解，得到最优规划方案。这样可大大减少蒙特卡洛模拟的抽样次数，提高计算速度，同时满足计算精度要求。

　4 储能 规划方案建议

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