可研报告：风光储氢一体化项目初步可行性研究报告

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xx 风光储氢一体化项目 批 准： 审 核： 校 核： 编 写： xx 风光储氢一体化项目 初步可行性研究阶段 1 0 前言 中国作为能源消费大国，能源产业的发展支撑着经济的高速发展。随着煤炭供应 的日趋紧张以及化石能源带来的环境问题，提高能源效率和发展新能源已成为必然。 根据我国的能源资源状况，除煤炭，将来可以依赖的能源资源主要是可再生能源。我 国的可再生资源潜力很大，主要有水能、风能、太阳能和生物质能等。加快太阳能、 风能等可再生能源开发利用，是我国调整能源结构、减少污染排放、保障能源供应的 必然选择。加快构建以特高压电网为骨干网架、以输送清洁能源为主导的能源互联网， 实现远距离、大规模、多种能源的智能化配置，科学合理的开发和利用丰富的太阳能、 风能资源，是满足国家能源增长需要和实现可持续发展的可靠保证。 2020 年 9 月 22 日，中国国家主席习近平在第 75 届联合国大会一般性辩论上发表 重要讲话：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排 放力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和。2020 年 12 月 12 日国 家主席习近平在气候雄心峰会上通过视频发表题为《继往开来，开启全球应对气候变 化新征程》的重要讲话，习近平提到：到 2030 年，中国单位国内生产总值二氧化碳 排放将比 2005 年下降 65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到 25%左右，森 林蓄积量将比 2005 年增加 60 亿立方, 风电、太阳能发电总装机容量将达到 12 亿 kW 以上。 2021 年 2 月，国务院印发《关于加强建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导 意见》提出，加快大容量储能技术研发推广；“十四五”规划纲要专栏 6 中特别提到 实施压缩空气储能。 要实现上述目标，需要推动经济、能源、环境实现均衡与路径优化，加速构建清 洁高效的能源体系。在能源供应方面，预计 2060 年我国非化石能源消费占比需要从 2019 年的 15.3%提升至 75%~80%，年均增长超过 1.5%，考虑我国一次能源消费总量基 数庞大，风电、光伏等非化石能源所需新增利用规模巨大，新能源以及储能、氢能等 新型产业发展前景极为广阔。据全国新能源消纳监测预警中心数据显示，截至 2020 年 9 月底，中国风电、光伏并网装机均达到 2.2 亿 kW，合计为 4.4 亿 kW，距 2030 年 12 亿 kW 的累计太阳能、风电装机最低要求仍有逾近 7.5 亿 kW 的装机差额，如果以此 数据按 10 年平均计算，即意味着风、光每年的新增装机将不低于 7500 万 kW。 xx 省 xx 市的太阳能、风能资源丰富，可利用土地资源广阔，光伏发电、风电 等新能源开发条件较好，具备建设风电、光伏、压缩空气储能、制氢等“绿色能源” xx 风光储氢一体化项目 初步可行性研究阶段 2 基地项目的基本条件。 太阳能和风能资源是清洁的可再生能源，发展光伏和风电对于 调整能源结构、减 轻环境污染等方面有着重要的意义。但光伏和风电存在出力不稳定和间歇性等特点， 电源大规模并网给电力系统运行稳定带来新问题。压缩空气储能发电机组利用电网夜 间低谷电通过电动压缩机压缩空气，白天用电高峰时段再从硐穴中释放压缩空气，输 送至膨胀机做功发电。压缩空气储能发电系统有益于改善电力系统的电能质量和功率 平衡，特别适用于与新能源项目配套或吸纳新能源的多余电力。 xx 风光储氢一体化项目 初步可行性研究阶段 3 1 概述 1.1 任务依据 1.1.1 华北院接收到中国能源数字科技集团有限公司对 xx 风光储氢一体化 项目初 步可行性研究的委托函。 1.1.2 国家发展改革委提出“十四五”期间要实现储能由研发示范向商业化初期 过渡最后向规模化发展的转变。 1.1.3 2021 年全国能源工作会议：大力提升新能源消纳和储存能力，加快推进“风 光水火储一体化”的发展。 1.1.4 2021 年 2 月国务院印发《关于加强建立健全绿色低碳循环发展经济体系的 指导意见》提出，加快大容量储能技术研发推广；“十四五”规划纲要专栏 6 中特别 提到实施压缩空气储能。 1.1.5 华北院接收到中国能源数字科技集团有限公司提供的设计基础资料。 1.1.6 《 光 伏 发 电 工 程 预 可 行 性 研 究 报 告 编 制 规 程 》 标 准 编 号 ： NB/T 32044-2018。 1.1.7 《风电场工程规划报告编制规程》标准编号：NB/T 31098-2016。 1.1.8 《大中型火力发电厂设计规范》标准编号：GB 50660-2011。 1.1.9 《 火力发电厂初步可行性研究报告内容深度规定》 标准编号： DL/T 5374-2018。 1.1.10 各专业有关技术规程规定。 1.2 项目概况 1.2.1 项目单位简介 本项目由中国能建数字科技集团有限公司负 责投资建设。 中能建数字科技集团有限公司是能建集团数字化转型和科技强企的主要载体，注 册资金 50 亿元，注册地为北京市 xx 区，把握“1235”总体方针，聚焦“建成数字 化和科技领域的一流企业”一个目标，坚持“数字、科技”两轮驱动，打造公司“数 字产业发展平台、科技创新孵化平台、数字及科技新兴产业投资平台”三大平台，培 育发展数字化业务、科技发展业务、电子商务业务、能源类业务、数字与科技产业投 资业务等五大业务。 作为能建集团科技创新与科技成果转化的主要载体，数科集团以储能新技术、清 洁低碳新技术、数字化前沿技术等为突破点，面向市场集聚内外部科技创新资源要素， 4 xx 风光储氢一体化项目 初步可行性研究阶段 承担重大科技创新与新技术研发功能；承担集团重大科技攻关任务，推动集团科技创 新与驱动发展；掌握硬核技术，培育“研发、投资、建设、运营”一体化的科技产业 化新模式；通过市场化力量推动迭代升级，牢牢占据技术制高点，引领行业技术进步， 为企业发展提供动力。 1.2.2 项目简介 为充分利用 xx 省 xx 市的丰富地质资源、风光资源，合理规划能源发展布局， 在国家实施清洁能源战略的大背景下，中能建数字科技集团有限公司拟在 xx 市规划 建设风光储氢一体化项目（分压缩空气储能、风电、光伏、制氢四个模块），共分两 期建设。 本期规划建设 1 台 300MW/1200MWh 压缩空气储能发电（压缩时长 8h，发电时 长 4h）、风力发电 900MW、光伏发电 300MW，同时配套建设 2×500Nm³/h 电解水 制氢项目。二期再扩建 1 台 300MW 压缩空气储能发电及风电、光伏、制氢项目。 1.3 工作过程及工作组织 1.3.1 工作过程 2021 年 12 月 24 日，接收到业主方委托，组织项目成员并进行策划。 2021 年 12 月 28 日，组织相关人员现场踏勘和收资。 2022 年 1 月 12 日，陪同业主方签订框架协议。 2022 年 1 月 14 日，完成初可报告初稿。 1.3.2 工作组织 主管总工程师： 项目经理：计划工程师： 主设人和主工： 序号 专业 主设人 主工 1 风资源 2 光资源 3 热机 4 电一 5 电二 6 结构 7 总图/施工组织 8 建筑 5 xx 风光储氢一体化项目 初步可行性研究阶段 序号 专业 主设人 主工 9 热控 10 暖通 11 化学 12 水工工艺 13 环保 14 勘测 15 水文气象 16 远动 17 通信 18 继电保护 19 技经 1.4 主要结论、问题和建议 1.4.1 主要结论 中能建数字科技集团有限公司拟在 xx 市规划建设风光储氢一 体化项目（分压缩 空 气 储 能 、 风 电 、 光 伏 、 制 氢 四 个 模 块 ） ， 共 分 两 期 建 设 。 本 期 建 设 1 台 300MW/1200MWh 非补燃式压缩空气储能发电（压缩时长 8h，发电时长 4h）、光伏 发电 300MW、风力发电 900MW，同时配套建设 2×500Nm³/h 电解水制氢项目。二 期再扩建 1 台 300MW 压缩空气储能发电及风电、光伏、制氢项目。 压缩空气储能部分，利用夜间谷电连续压缩运行 8 小时，白天连续发电运行 4 小 时，年上网发电量为 390786MWh。静态投资为 240663 万元（含人工造穴投资 58671 万 元），单位静态投资为 8022 元/kW。风电部分，拟建 180 台 5.0MW 风电机组，叶轮直 径 191m，轮毂高度 110m，总装机容量为 900MW，年上网发电量为 2310598.7MWh，年 等效满负荷运行小时数为 2567h。现阶段，风电部分暂按单位静态投资 6150 元/kW 考 虑，项目静态投资为 553500 万元。光伏部分，拟建光伏电站装机容量 360.29MW（交 流侧容量 300.8MW），共计 94 个发电单元，年均上网电量为 503835.8 MWh，年均等效 利用小时数为 1398.42h。现阶段，光伏部分暂按单位静态投资 4500 元/kW 考虑，项 目静态投资为 162131 万元。制氢部分，安装 2 套 500Nm³/h 电解水制氢系统。年运行 小时按 6600h，制氢电耗 25000MWh/年、水耗 4025 吨/年，可产氢气 594 吨/年、氧气 4719 吨/年。制氢部分静态投资为 2004 万元。本工程静态投资合计 958298 万元。 本期项目经营期按 25 年，光伏部分静态投资按照 4500 元/kW 考虑、风电部分静 态投资按照 6150 元/kW 考虑，在不考虑储能收入，仅考虑储能固定资产投资和运维成 6 xx 风光储氢一体化项目 初步可行性研究阶段 本的情况下，资本金财务内部收益率为 6.01%，投资回收期（税后）为 13.65 年。效 益较好。 风光储氢一体化项目的建设和产业投资，能够直接吸纳当地人员就业 108 人。每 年生产 32 亿度清洁能源电力，具有显著的绿色能源经济效益。 本项目建厂外部条件可行，所选厂址区域地质稳定，具备电厂建设条件。 1.4.2 问题和建议 清洁能源发电是一种不消耗矿物质能源、不污染环境、建设 周期短、建设规模灵 活、具有良好社会效益和经济效益的能源建设项目。同时该项目的建设对于拉动地方 经济，实施可持续发展也具有十分重要的意义。建议建设方进一步落实好以下几个问 题： 1、建议项目单位应尽快与政府落实新能源用地与指标。 2、希望电网给予政策扶持，给予压缩空气储能参与调峰调频辅助服务身份的电 力政策。 3、建议项目单位应尽快委托完成接入系统设计、环评、水资源论证报告等。 7 xx 风光储氢一体化项目 初步可行性研究阶段 2 地区电力系统现状 目前，xx 市尚无 500kV 变电所，500kV 元董双回线从 xx 市的西北向东南经过 xx 市，xx 电网通过 220kV 宁建线与赤峰电网相连，通过 220kV 龙州线与锦州地区 相 连，通过 220kV 龙南沙线和 220KV 建绥线与葫芦岛地区相连。 xx 地区以 xx 电厂为中心，以放射状 220kV 线向北票，龙城，建平，凌源等 4 座 220kV 变电所供电，主变压器总容量 756MVA。 xx 城网现有 66kV 变电所 25 座，主变 44 台，总容量 1633.7MVA，66kV 线路 53 条，911.478km。 8 xx 风光储氢一体化项目 初步可行性研究阶段 3 太阳能资源 3.1 区域太阳能资源概述 xx 省的年均日照时数为 2139～2938h，最低值在辽东山区的草河口县，最高值 在辽西北建平县，xx 省年平均日照时数为 2543h。全省日照时数分布呈由西向东减 少的态势，辽西山区和辽北边界地区日照时数较多，在 2800h 以上；东部山区日照时 数较少，在 2500h 以下。 全省平均年太阳辐射量为 5100MJ/㎡，各地太阳总辐射量为(4513～5344)MJ/㎡， 辐射量最大值在南部海岛上的长海县，最小值在草河口县。太阳总辐射分布主要受气 候和地形影响，分布形势大致由西至东减弱。辽西和沿海地区辐射量较大，东部山区 辐射量较小。 xx 省太阳辐射分布见图 3.1-1。 图 3.1-1 xx 省太阳能辐射分布图 xx 县位于 xx 省西部，地理坐标为北纬 40°55′-41°54′，东经 119°52′ -120°47′。东与锦州市接壤，西与建平县、喀左县为邻，南与葫芦岛市、建昌县毗 连，北与北票市及内蒙古自治区敖汉旗为界。东北距沈阳 316 千米，西南距北京 518 9 xx 风光储氢一体化项目 初步可行性研究阶段 千米。 xx 县地处中纬段，属于温带大陆性季风气候区。北部受蒙古高原高压影响较大， 气候大陆性特征显著。东南部距渤海不足百公里，受燕山山脉阻隔，南来暖湿气流不 能流入境内，形成半干旱半湿润的易旱地区。境内四季雨热同期，日照充足，昼夜温 差较大。全县年平均日照时数达 2861.7h，太阳总辐射量 5199MJ/㎡，全县光照条件 优 越，属全省高值区。 3.2 代表气象站 本项目选 xx 气象站作为代表气象站。 表 3.2-1 气象站主要气象要素 项目 单位 数量 多年平均气温 ℃ 8.8 多年极高温度 ℃ 43.3 多年极低气温 ℃ -34.4 最大冻土深度 M 1.4 最大积雪深度 cm 17 多年平均风速 m/s 2.1 多年极大风速 m/s 28.3 多年沙尘暴平均日数 日 1.3 多年平均雷暴日数 日 33.8 3.2.1 日照时数 各月日照时数呈双峰型分布，以春季最多、夏季次之、冬季最少为主要特征。其 中，5 月份日照时数最多，为 240h 左右，12 月日照时数最少，为 170h 左右；1999～ 2008 年 10 年间的平均值为 2562.12h。 表 3.2-2 xx 气象站的日照统计资料 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 年合计 1999 203.7 217.3 179.6 234.1 271.7 259.8 265.3 239.6 215.4 238 201.3 183.6 2709.4 2000 171 219.2 247.2 238.1 293.1 265.6 273.7 201.5 237.6 202 176.6 175 2700.6 2001 155.6 207.8 232.3 258.2 279 218.1 276.9 276.3 248.4 209.6 203.8 182.6 2748.6 2002 192.5 203.3 206 196.5 310.9 185.1 253.4 272.9 237.1 185.9 183.9 177.7 2604.7 2003 200.8 197.3 180.9 235.3 220.7 226.5 213 280.9 228.6 208.4 142.7 179.1 2514.2 2004 200.6 191.6 247.5 258.7 237 213.8 241.4 232 254 231.4 155.7 146.1 2609.8 2005 174.9 195.8 240.2 224 231.3 174.6 202.4 172.6 225.1 226 202.2 178.8 2447.9 10 xx 风光储氢一体化项目 初步可行性研究阶段 2006 159.4 146.7 229.3 152.6 224 207.7 207.2 218.3 244.2 230 179.3 165.1 2363.8 2007 192.3 197.2 201.5 175.4 247.9 236.6 176.2 271.4 259.9 189.8 177.7 160.2 2485.7 2008 205.9 227.3 186.6 185.9 214.6 178.9 181.4 207.7 244.5 243.7 201.2 158.8 2436.5 3.2.2 日照百分率 xx 县日照百分率的季节变化特点是以夏季最少、春季次之、秋冬季最 多为主要 特征，其中，1、2 月份日照百分率偏高，接近 70%，7 月日照百分率偏少，不足 50%；多年平均日照百分率 60%左右，其中，1971～2009 年间的年平均值为 62%。 表 3.2-3