有關(guān)城市熱電廠空間布局的規(guī)劃思考

PAGEPAGE有關(guān)城市熱電廠空間布局的規(guī)劃思考[摘要]熱電聯(lián)產(chǎn)具有節(jié)約能源、改善環(huán)境、提高供熱質(zhì)量、增加電力供應(yīng)等綜合效益，是城市治理大氣污染和提高能源利用率的重要措施。在當(dāng)前城市（鎮(zhèn)）快速發(fā)展背景下，更科學(xué)合理的對(duì)城市熱電廠進(jìn)行空間布局研究成為促進(jìn)熱電聯(lián)產(chǎn)事業(yè)健康發(fā)展的重要的戰(zhàn)略任務(wù)。本文以天津市為例，充分分析研究有關(guān)熱電聯(lián)產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)政策和天津市的實(shí)際情況和未來發(fā)展方向，以提高熱電聯(lián)產(chǎn)供熱比率、降低能源和資源消耗為目的，探索適合天津市未來發(fā)展需要的熱電聯(lián)產(chǎn)設(shè)施的空間布局，對(duì)城市熱電廠的健康發(fā)展有重要的指導(dǎo)意義。1.熱電聯(lián)產(chǎn)的節(jié)能減排與城市的可持續(xù)發(fā)展在國(guó)家能源方針、政策指導(dǎo)下，熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱工程如雨后春筍在我國(guó)得到了迅速發(fā)展，并取得明顯的節(jié)約能源、改善環(huán)境綜合效益，成為城市治理污染和提高能源綜合利用率的必要手段之一，是提高人民生活質(zhì)量的公益性基礎(chǔ)設(shè)施，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。2.天津市重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域熱負(fù)荷總量預(yù)測(cè)根據(jù)《天津市城市總體規(guī)劃（2005～2020年）》、《天津市空間發(fā)展戰(zhàn)略》以及各區(qū)縣規(guī)劃中人口規(guī)模和用地面積，結(jié)合天津市房地產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃，綜合考慮目前天津市各區(qū)域現(xiàn)狀集中供熱的水平以及現(xiàn)狀經(jīng)濟(jì)發(fā)展條件，參照往年人口增長(zhǎng)率、住房需求增長(zhǎng)率等因素，預(yù)測(cè)熱負(fù)荷。天津市中心城市包括主城區(qū)和濱海新區(qū)，其中：主城區(qū)包括中心城區(qū)及其外圍地區(qū)。2020年，中心城區(qū)集中供熱面積將達(dá)到23738萬平方米,熱負(fù)荷9495MW；外圍地區(qū)將達(dá)到14795萬平方米,5918MW；濱海新區(qū)將達(dá)到20958萬平方米,8946MW。天津市近郊地區(qū)指武清區(qū)、寶坻區(qū)、寧河縣、靜?？h、薊縣的行政轄區(qū)，即兩區(qū)三縣。兩區(qū)三縣包括7個(gè)新城：武清新城、寶坻新城、京津新城、寧河新城、靜海新城、團(tuán)泊新城及薊縣新城，2020年，新城總集中供熱面積將達(dá)到10431萬平方米,熱負(fù)荷4089MW；兩區(qū)三縣包括14個(gè)中心鎮(zhèn)，由于中心鎮(zhèn)規(guī)模較小，供熱面積均在100萬平方米左右，熱負(fù)荷均不超過100MW。3.天津市熱電聯(lián)產(chǎn)比率的分析和確定3.1當(dāng)前天津市熱電聯(lián)產(chǎn)、區(qū)域鍋爐房、清潔能源的比例截止至2010年底，天津市現(xiàn)有集中熱源仍是以燃煤鍋爐房為主，占全部供熱面積的68.3%，其次為熱電聯(lián)產(chǎn)熱源，占全部供熱面積的27.7%，可再生能源和燃?xì)夤醿H占其中很少一部分，分別占全部供熱面積的3.6%和0.4%。3.2我市適宜的熱電聯(lián)產(chǎn)、區(qū)域熱源、清潔能源比率的確定根據(jù)國(guó)家及地方能源產(chǎn)業(yè)政策和熱電聯(lián)產(chǎn)有關(guān)政策，我市應(yīng)積極發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，集中供熱熱源從目前以鍋爐房供熱為主逐漸過渡到以熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱為主，熱電聯(lián)產(chǎn)供熱比例從現(xiàn)狀的27.7%提高到55.2%以上?？稍偕茉吹睦帽壤诧@著增加，從現(xiàn)狀的3.6%提高到10.8%，有效調(diào)整了供熱熱源結(jié)構(gòu)，對(duì)天津市環(huán)境的改善起到了十分重要的作用。4.當(dāng)前熱電廠分布情況及存在問題4.1當(dāng)前天津市熱電聯(lián)產(chǎn)分布情況當(dāng)前天津市共有熱電廠7座，分別是楊柳青熱電廠、陳塘莊熱電廠、東北郊熱電廠、軍糧城熱電廠、北疆熱電廠、大港熱電廠、靜海熱電廠。除靜海熱電廠外，其余全部分布在中心城市，總供熱面積約為7000萬平方米，僅負(fù)擔(dān)全市27.7%的熱負(fù)荷。4.2當(dāng)前天津市熱電聯(lián)產(chǎn)存在問題1.個(gè)數(shù)少、機(jī)組規(guī)模小、供熱比率較低、供熱能力不夠。當(dāng)前天津市僅有熱電廠7座，部分機(jī)組單臺(tái)容量小于200MW，總供熱面積約為7000萬平方米，僅負(fù)擔(dān)全市27.7%的熱負(fù)荷，供熱比率較低、供熱能力不足。2.燃料不清潔當(dāng)前天津市熱電廠全部為燃煤熱電廠，優(yōu)質(zhì)能源利用率低，與國(guó)家及地方提倡的能源產(chǎn)業(yè)政策不相符。3.兩區(qū)三縣熱電聯(lián)產(chǎn)缺失目前來看，天津市兩區(qū)三縣僅有靜海熱電廠一座，且裝機(jī)規(guī)模為6.2萬千瓦，僅負(fù)擔(dān)靜海新城270萬平方米的供熱面積。其它區(qū)縣目前尚無熱電聯(lián)產(chǎn)，兩區(qū)三縣熱電聯(lián)產(chǎn)嚴(yán)重缺失。5.熱電聯(lián)產(chǎn)的適宜性研究5.1大型熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況和低碳經(jīng)濟(jì)的要求，熱電行業(yè)在今后我國(guó)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，在大城市、城市群中，應(yīng)當(dāng)向大機(jī)組、大熱網(wǎng)發(fā)展。目前，我國(guó)北方采暖地區(qū)300MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組發(fā)電煤耗基本與超超臨界機(jī)組相當(dāng)，供熱煤耗優(yōu)于集中鍋爐，更大容量與更高進(jìn)汽參數(shù)的供熱機(jī)組已經(jīng)或即將投產(chǎn)。因此，在城市的核心區(qū)這種熱負(fù)荷需求較大的區(qū)域，應(yīng)大力建設(shè)300MW及以上的大型凝汽采暖兩用熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。值得一提的是，大型燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)將成為天津市建設(shè)大型熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的新的發(fā)展趨勢(shì)，因?yàn)榻ㄔO(shè)燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)項(xiàng)目既符合國(guó)家清潔能源的產(chǎn)業(yè)政策，又符合天津建設(shè)低碳城市的發(fā)展定位。目前，這種大型燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)在天津市已有實(shí)例，如天津市陳塘莊熱電廠、南疆熱電廠、北塘熱電廠等。5.2小型背壓機(jī)組提高汽輪機(jī)排汽壓力，利用排汽向熱用戶直接供熱或采用熱交換器的方式向熱用戶間接供熱，這種利用做過功的排汽進(jìn)行供熱的汽輪機(jī)稱為背壓式汽輪機(jī)。由于背壓式汽輪機(jī)排出的蒸汽除少量作為自身回?zé)峒把a(bǔ)水加熱用汽外，其余全被熱用戶利用，沒有向冷凝器排乏汽的損失，其熱能利用是較充分的，節(jié)能效果是顯著的。純背壓式汽輪機(jī)完全是為單一的用汽參數(shù)而設(shè)計(jì)的，必須要求外部熱負(fù)荷穩(wěn)定，或在較大的熱負(fù)荷供熱區(qū)，承擔(dān)基本負(fù)荷。因此，在中等規(guī)模城市地區(qū)的制造業(yè)工業(yè)園區(qū)，其熱負(fù)荷全年比較穩(wěn)定，且熱負(fù)荷較集中，可以建設(shè)小型背壓機(jī)組熱電廠，滿足區(qū)域內(nèi)部供熱需求，由于背壓機(jī)沒有凝汽熱損失，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益?？捎尚⌒捅硥簷C(jī)組承擔(dān)工業(yè)園區(qū)基本負(fù)荷，并保留工業(yè)園區(qū)內(nèi)的蒸汽鍋爐作為調(diào)峰鍋爐，即減少了小型熱電廠的建設(shè)投資，又提高了運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。5.3分布式燃?xì)鉄犭娎渎?lián)產(chǎn)機(jī)組隨著天然氣在中國(guó)的推廣應(yīng)用，燃?xì)鉄犭娎渎?lián)產(chǎn)技術(shù)開始引起廣泛的關(guān)注，這種技術(shù)可以充分利用機(jī)組的余熱，因此系統(tǒng)的綜合熱效率較高，而且這種技術(shù)可以緩解城市用電高峰，實(shí)現(xiàn)城市燃?xì)饧竟?jié)性峰谷差和電力負(fù)荷峰谷差的互補(bǔ)。當(dāng)設(shè)備投入使用后，由于其就近供能減少中間環(huán)節(jié)損耗，能源利用效率高，采用熱電(冷)聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的能源支出比采用其他技術(shù)方式的經(jīng)濟(jì)。在中等規(guī)模城市地區(qū)的居住區(qū)及公建區(qū)，其熱負(fù)荷相對(duì)城市核心區(qū)較小，這種小型的分布式燃?xì)鉄犭娎渎?lián)產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)能得到充分發(fā)揮。另外，分布式燃?xì)鉄犭娎渎?lián)產(chǎn)系統(tǒng)只有應(yīng)用于一些熱負(fù)荷占主導(dǎo)地位的區(qū)域，如以供熱為主體的商業(yè)建筑以及游泳池、浴室等，其節(jié)能效果才較好。一些區(qū)域需要非常高的電力供應(yīng)安全性，但是現(xiàn)有的電力線路難以滿足這一要求，這時(shí)安裝分布式能源系統(tǒng)也有一定的優(yōu)勢(shì)。5.4熱電聯(lián)產(chǎn)與熱電分產(chǎn)的對(duì)比分析相對(duì)于熱電聯(lián)產(chǎn)而言，熱電分產(chǎn)供熱主要指區(qū)域鍋爐房。區(qū)域鍋爐房是城鎮(zhèn)集中供應(yīng)熱能的熱源。雖然它的熱效率低于熱電廠的熱能利用效率，但區(qū)域鍋爐房中使用燃煤鍋爐的熱效率也能達(dá)到80％以上，比分散的小鍋爐房的熱效（50％－60％）高得多。此外，區(qū)域鍋爐房與熱電廠相比，其投資低，建設(shè)周期短，廠址選擇容易。因此，區(qū)域鍋爐同樣是城鎮(zhèn)集中供熱的主要熱源型式之一。目前也有在熱電分產(chǎn)中采用大型高效的集中鍋爐房來達(dá)到與熱電聯(lián)產(chǎn)同樣高的熱效率。哈爾濱工業(yè)大學(xué)趙婷婷等根據(jù)熱負(fù)荷的大小和熱化系數(shù)確定熱電聯(lián)產(chǎn)、分產(chǎn)方案，建立能耗模型，他們研究的結(jié)論認(rèn)為當(dāng)最大熱負(fù)荷小于145MW時(shí)熱電分產(chǎn)是不節(jié)能的，反之則節(jié)能，也即最大負(fù)荷145MW為界定熱電聯(lián)產(chǎn)是否節(jié)能的合理值。因此在進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)可行性分析時(shí)我們要充分考慮到這點(diǎn)。6.天津市熱電設(shè)施布局研究6.1中心城市熱電廠布局方案研究根據(jù)第2節(jié)中心城市地區(qū)的熱負(fù)荷分布、總量及5.1節(jié)的結(jié)論，天津市中心城市屬于城市的核心區(qū)，屬于熱負(fù)荷需求較大的區(qū)域，應(yīng)大力建設(shè)300MW及以上的大型凝汽采暖兩用熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。根據(jù)熱負(fù)荷確定熱電廠的規(guī)模后，建熱電廠必需要進(jìn)行合理的熱源布局，在熱電廠內(nèi)設(shè)加壓泵時(shí)，一般按不超過20km考慮，原則上在10km范圍內(nèi)不規(guī)劃重復(fù)建設(shè)?；谏鲜鲇^點(diǎn)，我們給出天津市中心城市熱電廠的布局方案。6.2兩區(qū)三縣小型熱電機(jī)組布局研究6.2.1新城根據(jù)第2節(jié)兩區(qū)三縣重點(diǎn)發(fā)展地區(qū)（新城）的熱負(fù)荷總量及5.2節(jié)和5.3節(jié)的結(jié)論，各新城屬于中等規(guī)模城市地區(qū)，規(guī)模不大，所處位置不集中，在其以制造業(yè)為主的工業(yè)園區(qū)，其熱負(fù)荷全年比較穩(wěn)定，且熱負(fù)荷較集中，可以建設(shè)小型背壓機(jī)組熱電廠，滿足區(qū)域內(nèi)部供熱需求，由于背壓機(jī)沒有凝汽熱損失，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益；在其居住區(qū)及公建區(qū)，其熱負(fù)荷相對(duì)城市核心區(qū)較小，可以建設(shè)小型的分布式燃?xì)鉄犭娎渎?lián)產(chǎn)系統(tǒng)。以天津市武清新城為例，其北部的工業(yè)區(qū)適合建設(shè)小型背壓機(jī)組熱電廠，而西南部的生活區(qū)則可以考慮型的分布式燃?xì)鉄犭娎渎?lián)產(chǎn)系統(tǒng)與區(qū)域鍋爐房結(jié)合的方式作為供熱熱源。6.2.2中心鎮(zhèn)及一般建制鎮(zhèn)根據(jù)第2節(jié)兩區(qū)三縣重點(diǎn)發(fā)展地區(qū)（中心鎮(zhèn)）的熱負(fù)荷總量，天津市中心鎮(zhèn)及一般建制鎮(zhèn)的熱負(fù)荷較低，均在100MW以下，中心鎮(zhèn)的熱負(fù)荷最大為武清區(qū)王慶坨鎮(zhèn)84MW，最小為寧河縣的寧河鎮(zhèn)僅為27MW。根據(jù)5.4節(jié)熱電聯(lián)產(chǎn)與熱電分產(chǎn)比較的結(jié)論，隨著最大熱負(fù)荷的降低采用熱電聯(lián)產(chǎn)的節(jié)能效果越不明顯，在熱負(fù)荷低于145MW時(shí)，區(qū)域鍋爐房的節(jié)能效果反倒優(yōu)于熱電聯(lián)產(chǎn)。因此，對(duì)于天津市的中心鎮(zhèn)及一般建制鎮(zhèn)地區(qū)，其規(guī)模較小，所處位置也比較分散，建議不上熱電聯(lián)產(chǎn)，而是選擇投資低，建設(shè)周期短，廠址選擇容易的區(qū)域鍋爐房。7.結(jié)論1.我市應(yīng)積極發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，集中供熱熱源從目前以鍋爐房供熱為主逐漸過渡到以熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱為主，我市適宜的熱電聯(lián)產(chǎn)供熱比例從現(xiàn)狀的27.7%提高到55.2%以上。2.建設(shè)大型的清潔燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)項(xiàng)目既符合國(guó)家清潔能源的產(chǎn)業(yè)政策，又符合天津建設(shè)低碳城市的發(fā)展定位。我市應(yīng)鼓勵(lì)建設(shè)大型燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)。3.中心城市地區(qū)熱負(fù)荷集中，應(yīng)大力建設(shè)300MW及以上的大型凝汽采暖兩用熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，并按照經(jīng)