党坝镇风力发电项目
党坝镇风力发电项目研究报告
平泉县党坝镇政府
2012年5月
第一章 总论
1.1项目概况
一、项目内容:平泉县党坝镇风力电站,拟建于党坝社区。设计装机容量25万千瓦.
二、投资估算与资金来源:项目总投资2100万元。建设风力发电机200台,太阳能光伏电池组(单晶硅)15万平方米。拟利用国家专项资金.600万元,银行贷款200万元,自筹资金1300万元。
三、建设条件:风力发电站位于南北通风口的镇政府所在地,年平均风速12.3米/秒,最小风速5.5米/秒,最大风速24.3米/秒,年可利用风能约270天。
四、经济效益:项目建成后,年发电利用时间5400小时,年发电量40000万KW,销售(上网电价)按0.60元/KW计算,年可实现销售收入24000万元,利润16000万美元,投资回收期8.9年。
五、项目进展:2012年6月至9月完成建设前期工作,2012年9月至2014年2月为建设期。
1.2风力发电概况
风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视。其蕴藏量巨大,全球风能资源总量约为2.74×109兆瓦,其中可利用的风能为2×107兆瓦。随着世界经济的发展,风能市场也迅速发展起来。2009年全球风力发电新增31%,共增加37500兆瓦新装机容量,
全球总装机容量达到157900兆瓦的新高峰。风能的持续增长,主要来源于世界主要市场积极的国家能源政策,以及许多国家政府将可再生能源作为其经济复苏计划有限考虑的一部分。
中国风能储量很大、分布面广,开发利用潜力巨大。“十五”期间,中国的并网风电得到迅速发展。2006年,中国风电累计装机容量已经达到2600兆瓦,成为继欧洲、美国和印度之后发展风力发电的主要市场之一。2007年以来,中国风电产业规模延续暴发式增长态势。2008年中国新增风电装机容量达到7190兆瓦,新增装机容量增长率达到108%,累计装机容量跃过13000兆瓦大关。内蒙古、新疆、辽宁、山东、广东等地风能资源丰富,风电产业发展较快。
1.3光伏发电概况
2009年全球新装置的太阳能发电容量为7.2GW,其中欧盟就占了
5.8GW。至于德国,由于第4季需求大增,全年新增的太阳能发电容量有3.8GW,约占全球的1/2。
中国也不甘落后,2009年相继提出了《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》、金太阳示范工程等鼓励光伏发电产业发展的政策,2020年的光伏发电目标从原先的1.6GW提高到现在的20GW,一系列的政策支持和长远规划让中国的光伏发电发展之路更加宽广 2008年中国光伏安装总量是40MW,累计安装总量只有140MW,而2009年全年安装量就有160MW,是上一年的4倍,比以往累计安装总量还要多,足见中国光伏呈现飞速发展的趋势。
2010年7月下旬美国通过的千万太阳能屋顶计划将引发全球光伏市场激增。随着发电成本下降和补贴政策出台,美国光伏发电安装量不断攀升,正逐步追赶传统的欧洲市场,预计北美市场将在未来几年成为全球光伏发电应用的主要新兴市场。而随着成本的持续降低,光伏发电应用最终将向中国和世界其他地区转移。
1.3风力与太阳能互补发电优势
风力与太阳能互补发电系统是科学利用自然现象的最新成果。主要特点是:(1)弥补独立风力发电和太阳能光伏发电系统的不足,向电网提供更加稳定的电能;(2)充分利用空间,实现地面和高空合理利用;(3)共有一套送变电设备,降低工程造价;(4)同用一套经营管理人员,提高工作效率,降低运行成本。将风力发电与太阳能发电技术加以综合利用,从而构成一种互补的新型能源,将是本世纪能源结构中一个新的增长点。
第二章 市场评估
2.1市场前景
2009年以来,为有力拉动内需,保持经济社会平稳较快发展,政府加大了对交通、能源领域的固定资产投资力度,支持和鼓励可再生能源发展。作为节能环保的新能源,风电产业赢得历史性发展机遇,在金融危机肆虐的不利环境中逆市上扬,发展势头迅猛,截至2009年底,全国累计风电装机容量达到25800兆瓦。
中国风力等新能源发电行业的发展前景十分广阔,预计未来很长一段时间都将保持高速发展,同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。随着中国风电装机的国产化和发电的规模化,风光互补系统等新型技术的日渐成熟,风电成本可望再降。因此风电开始成为越来越多投资者的逐金之地。风电场建设、并网发电、风电设备制造等领域成为投资热点,市场前景看好。
2.2项目建设的可行性
1、项目建设符合国家产业政策
本项目的建设符合国家发展和改革委员会《产业结构调整指导目录(2005年本)》鼓励类第十二项“机械”第12款“清洁能源发电设备制造(核电、风力发电、太阳能、潮汐等)”。
2、项目的建设有利于我国发展安全的清洁能源
日本核泄漏事故引起全球对核电站安全的高度关注。2011年3月16日,国务院常务会议作出全面审查在建核电站,调整核电发展
中长期规划,暂停审批新核电项目的决定。从发展新能源的角度看,如果核电发展受阻,光伏、风电等新能源发展将受到进一步的重视;虽然光伏发电、风力发电成本相对核电高,但并不存在像核泄露那样的潜在危险。本项目的建设有利于提高我国风电整机的装备水平,促进风能这一安全清洁能源的发展。
3、项目的建设有利于经济的发展
平泉县国民经济和社会发展第十二个五年规划(2011-2015年)将新兴产业作为平泉县“十二五”期间重点发展产业之一。规划提出:“充分利用光能风能资源和植物秸秆丰富的优势,大力发展太阳能光伏和风力发电、生物质能源利用工程。”本项目的建设,符合平泉县“十二五”发展规划,有力推动平泉县新兴产业的发展,对于加快平泉县产业结构优化升级,打造新型工业体系具有重要意义。
第三章 风力发电原理
3.1风力发电机工作原理
3.1.1风力发电机工作原理
现代风力发电机采用空气动力学原理,就像飞机的机翼一样。风并非"推"动风轮叶片,而是吹过叶片形成叶片正反面的压差,这种压差会产生升力,令风轮旋转并不断横切风流。简单的说是:风的动能(即空气的动能)转化成发电机转子的动能,转子的动能又转化成电能。风力发电机的风轮并不能提取风的所有功率。根据Betz定律,理论上风电机能够提取的最大功率,是风的功率的59.6%。大多数风电机只能提取风的功率的40%或者更少。
3.1.2风力发电机的构成
风力发电机主要包含三部分:风轮、机舱和塔杆。大型与电网接驳的风力发电机的最常见的结构,是横轴式三叶片风轮,并安装在直立管状塔杆上。
风轮叶片由复合材料制造。不像小型风力发电机,大型风电机的风轮转动相当慢。比较简单的风力发电机是采用固定速度的。通常采用两个不同的速度-在弱风下用低速和在强风下用高速。这些定速风电机的感应式异步发电机能够直接发产生电网频率的交流电。
比较新型的设计一般是可变速的(比如Vestas公司的V52-850千瓦风电机转速为每分钟14转到每分钟31.4转)。利用可变速操作,风轮的空气动力效率可以得到改善,从而提取更多的能量,而且在弱
风情况下噪音更低。因此,变速的风电机设计比起定速风电机,越来越受欢迎。
机舱上安装的感测器探测风向,透过转向机械装置令机舱和风轮自动转向,面向来风。
风轮的旋转运动通过齿轮变速箱传送到机舱内的发电机(如果没有齿轮变速箱则直接传送到发电机)。在风电工业中,配有变速箱的风力发电机是很普遍的。不过,为风电机而设计的多极直接驱动式发电机,也有显著的发展。
设于塔底的变压器(或者有些设于机舱内)可提升发电机的电压到配电网电压。
所有风力发电机的功率输出是随著风力而变的。强风下最常见的两种限制功率输出的方法(从而限制风轮所承受压力)是失速调节和斜角调节。使用失速调节的风电机,超过额定风速的强风会导致通过业片的气流产生扰流,令风轮失速。当风力过强时,业片尾部制动装置会动作,令风轮剎车。使用斜角调节的风电机,每片叶片能够以纵向为轴而旋转,叶片角度随著风速不同而转变,从而改变风轮的空气动力性能。当风力过强时,叶片转动至迎气边缘面向来风,从而令风轮剎车。
叶片中嵌入了避雷条,当叶片遭到雷击时,可将闪电中的电流引导到地下去。上图:VestasV52-850千瓦风力发电机机舱内的组成部份
3.1.3风力发电机的功率曲线
在风速很低的时候,风电机风轮会保持不动。当到达切入风速时(通常每秒3到4米),风轮开始旋转并牵引发电机开始发电。随著风力越来越强,输出功率会增加。当风速达到额定风速时,风电机会输出其额定功率。之後输出功率会保留大致不变。当风速进一步增加,达到切出风速的时候,风电机会剎车,不再输出功率,为免受损。 风力发电机的性能可以用功率曲线来表达。功率曲线是用作显示在不同风速下(切入风速到切出风速)风电机的输出功率。
上图:V52-850千瓦风力发电机于不同噪音级别下的工作曲线(噪音级别可透过改变风力发电机的转速而改变)
为特定地点选取合适的风力发电机,一般方法是采用风电机的功率曲线和该地点的风力资料以进行产电量估算。
3.1.4风力发电机的额定输出功率
风力发电机的额定输出功率是配合特定的额定风速设而定的。由于能量与风速的立方成正比,因此,风力发电机的功率会随风速变化会很大。
同样构造和风轮直径的风电机可以配以不同大小的发电机。因此两座同样构造和风轮直径的风电机可能有相当不同的额定输出功率值,这取决于它的设计是配合强风地带(配较大型发电机)或弱风地带(配较小型发电机)。
3.1.5风力发电机的主要种类
1、横轴风力发电机和竖轴风力发电机
根据叶片固定轴的方位,风力发电机可以分为横轴和竖轴两类。
横轴式风电机工作时转轴方向与风向一致,竖轴式风电机转轴方向与风向成直角。横轴式风电机通常需要不停地变向以保持与风向一致。而竖轴式风电机则不必如此,因为它可以收集不同来向的风能。横轴式风电机在世界上占主流位置。
2、逆风风力发电机和顺风风力发电机
逆风风电机是一种风轮面向来风的横轴式风电机。而对于顺风风电机,来风是从风轮的背後吹来。大多数的风力发电机是逆风式的
3、单叶片、双叶片和三叶片风力发电机
叶片的数目由很多因素决定,其中包括空气动力效率、复杂度、成本、噪音、美学要求等等。大型风力发电机可由1、2或者3片叶片构成。叶片较少的风力发电机通常需要更高的转速以提取风中的能量,因此噪音比较大。而如果叶片太多,它们之间会相互作用而降低系统效率。目前3叶片风电机是主流。从美学角度上看,3叶片的风电机看上去较为平衡和美观。
3.1.6岸上风电场
岸上风电系统可以是仅有一台风电机,或者由多台风电机器线性排列或方阵排列形成风电场。风电场的风力发电机相互之间需要有足够的距离,以免造成过强的湍流相互影响,或由于"尾流效应"而严重减低後排风电机的功率输出。为了配合运送大型设备(特别是叶片)到安装现场,须要建设道路。另外亦须要建设输电线,把风电场的输出连接到电网接入点。
3.2太阳能光伏发电原理
太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电,简称“光电”。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池(片),有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。其中,单晶和多晶电池用量最大,非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。中国国产晶体硅电池效率在10至13%左右,国际上同类产品效率约12至14%。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。
第四章 建设条件、规模和产品方案
4.1项目建设条件
本项目场址选择在平泉县党坝镇党坝社区,该场地可利用土地面积180亩,荒山面积300亩,视野广阔,南北走向,中间为公路,交通方便,地理位置优越。 (1)地形、地貌条件
场址地形为平地与山地交错,荒山从海拔300米到2000米不等,变于风力发电机的层叠布置,荒山中间有大片平地,便于建设风力发电变电厂。平泉县历史上没有发生过较大地震,项目区设防烈度应为7度。 (2)气象条件
台头山乡地处东亚季风区和西北干旱非季风区迂回区域,属于温带大陆性季风气候,全年气候特征是干旱、风大,日照充足,年最大风速17-19M/S,年平均日照时数为2850小时,完全满足风力和光伏发电的气候要求。 (3)交通运输条件
场址内有县级和乡级公路连接,距国道101线仅5公里,距承朝高速三十家子出口15公里,交通四通八达,对于发电场初期的原材料运输和施工建设十分便利。
4.2建设规模
根据党坝镇本地实际以及周边地区电力需求状况,确定新装备
1500KW风力发电机组100台,太阳能光伏电池组(单晶硅)100000平方米,年发电量约4亿度,项目总投资元1600万元。
4.3产品方案
本项目计划采用的产品类型为:风电场装备永磁直驱型风力发电机;光伏太阳能发电装备单晶硅电池组。本项目采用招投标程序选择风能和太阳能资源发电项目的开发商,能提供最低上网电价的开发商中标,中标开发商负责风电项目的投资、建设、运营和维护,政府与中标开发商签订电力购买协议,保证在规定期间内以竟标电价收购全部电量。
第五章 项目工程建设与进度安排
5.1项目总平面布置
该风电场项目建设主要分电力线路建设、场地平整、变电站建设等三个工程方面,总用地面积15万平方米。风电机沿着公路两侧的低山丘陵布置,太阳能电池场站布置在视野开阔的平地上,变电站位于所有风电机的中心位置,并靠近太阳能电池场站,以节约电力输送线路的不必要浪费。
5.2场地平整工程
场地平整的目的是为了通过平整使土地更适合用途的需要。土地平整工程一般由土石方开挖、土石方回填、土石方运输和平整土地等组成。根据《村镇规划标准》要求,村镇建设用地的竖向规划要充分利用自然地形,保留原有水面和绿地,有利于地面水的排出,符合道路坡度设计,减少工程量。本项目区域为林地,地势存在高差,根据要求随形就势进行场地平整,所需土石方均就近采购。工程规模:土地平整总涉及面积15万平方米,平整对象为现有林地、坡地和部分耕地。
5.3变电站建设工程
本项目预计建设110kv变电站一座,预计占地2.6万平方米,用于对风电和太阳能发电的电压进行调整后,并入国家电网输出。工程主要涉及土石工程建设、变电设备安装、电力线路铺设等。
5.4项目进度安排
本项目建设前期为2012年4月至2012年8月;建设期为2018年9月至2013年6月,建设工期为9个月。前期进行变电站建设和风电场土地平整工程,购进风力发电设备和太阳能电池板后,进行设备安装调试,电力线路架设工程随即开展。具体工程进度如下:
第六章 投资估算与资金筹措
6.1投资估算
6.1.1固定资产投资估算
1)设备费用
固定资产设备购进包括1500kv风电机设备和10万平方米太阳能光伏电池组(单晶硅)。风电机计划装备100台,根据市场行情,价格为每台1000万元,合计100000.00万元;太阳能电池组(单晶硅)市场单价为3500元/平方米,合计35000.00万元。设备购进费用总计135000.00万元。
2)设备运杂费及安装调试费用
根据相关标准,运杂费及安装调试费取设备费用的0.1%,计135.00万元。
6.1.2工程建设投资
工程建设投资估算按照《建设项目经济评价方法与参数》(第三版)的规定,将建设投资的估算分为工程费用、工程建设其他费用和预备费三部分,分别估算。
1、工程费用 建筑工程费依据相关专业所提供的建(构)筑物工程量和单位造价指标估算,单位造价指标的确定参照河北省同类项目造价水平,并按现行价格水平予以调整。本项目建筑工程费用估算为1000万元。
2、工程建设其他费用 根据《河北省建设项目概算其他费用定额(工程造价)》,本项目工程建设其他费用中主要包括地价、建设管理费、可行性研究费、勘察设计费、环境评估费、临时设施费等,总估算金额340万元,根据国家有关规定,目前一般不计涨价预备费。
3、基本预备费 按照工程建设费用和其他费用之和的5%计算,其估算值为260万元。
6.1.3长期借款利息
以现行银行同类贷款利率为准,经计算,长期贷款利息为5160.00万元。
6.1.4流动资金估算
流动资金主要用于设备维修和看护费用,定期进行安全检查费用,结合本项目实际,流动资金需求量为500万元。
6.1.5项目总投资
以上各项合计为项目总投资,本项目总投资=固定资产投资+工程建设投资+长期借款利息+流动资金。本项目总投资为2100万元。
6.2 资金筹措
本项目总投资估算为2100万元。资金来源如下: 1、国家专项资金
本项目申请国家专项资金支持600万元。 2、自筹资金
本项目自筹资金1300万元。 3、借入资金
本项目申请银行贷款200万元,贷款利率6.56%。
自筹资金用于建设投资、建设期利息和铺底流动资金,在建设期和投产期内投入。国家专项支持资金和银行贷款用于设备购进和工程建设投资,在建设期投入。
第七章 财务分析
7.1销售收入估算
预计项目建成后,年发电量40000万KW,销售(上网电价)按0.60元/KW计算,年可实现销售收入24000万元。
7.2成本费用估算
结合本项目的实际状况,宜采用年限平均法计提折旧,即将固定资产的应计折旧额均衡地分摊到固定资产预计使用寿命内。本项目风力发电机等固定资产按18年折旧,残值8%,则每年的折旧费用为6900.00万元;建筑物等固定资产按7年折旧,残值10%,则每年的折旧费用为280.30万元;其他费用按5年摊销,则每年的摊销费用为110.00万元。长期借款利息按银行利率每年计提5160.00万元
则前五年每年计提的总成本费用为12450.30万元,以后逐年递减。
7.3盈利与投资回收期
根据估算,总利润=总销售收入-总成本,本项目每年盈利11549.70万元,利润率为48.1%。随着计提成本的减少,利润率随之提高。如下表:
第八章 节能减排与经济社会效益
8.1节能减排
近年来风能等可再生能源已经获得了迅猛的发展,风能和太阳能利用技术日趋成熟,近期日本福岛核电站事件的爆发,使人们日益认识到利用无污染、可循环利用的可再生资源的紧迫性和重要性,本风电项目全部建成投产后,预计年上网电量4亿度,每年可节约标准煤7万吨,同时大量减少二氧化硫、一氧化碳等有害气体的排放。
8.2经济和社会效益
据国际能源署(IEA)预测,2020年,全球风电装机总量将达12.6亿千瓦。单机平均1.5兆瓦,年总电量达3.1万亿千瓦小时,占2020年全球总发电量的12%。要达到12.6亿千瓦的风电容量,总投资估算约需6300亿美元,这将是全球机电制造业和风电建设的一个巨大市场。在风电事业上进行投资将具有显著的经济效益和社会效益。在国内能源短缺的现状下,投资可再生能源领域满足了市场需求符合中国的能源战略,同时具有经济环保的效益。
以风能为资源的电力开发对环境的影响则十分微小,具有显著的环境友好特性,是典型的清洁能源。本项目装机容量为20万千瓦,平均每年可以替代热电厂32万吨的CO2、1835吨的SO2和1144吨的NO排放。
风能和太阳能资源无穷无尽,产能丰富。与石化和矿石资源相比,
风能和太阳能是可再生的资源,可循环利用,同时风能和太阳能具有自主性的特点,不会受到国际争端造成的价格震荡和禁运等冲击。利用不到1%的土地开发风能,可以提供20%的国家电力需求。而1%的土地中,只有5%是设备安装等必须使用的,其他95%还可以继续用于农业或畜牧业。
风能资源比较丰富的地区大多边远,风能开发为边远地区就业增长、经济发展、农业用地增加收入等带来机会。从世界范围看,风能和太阳能产业可能成为新世纪制造业中就业机会最多的产业之一。
第九章 结 论
9.1 结论
1、本项目符合国家《产业结构调整指导目录(2011年)》中有关鼓励发展电力供应政策,项目建设是必要的;
2、本项目产品市场前景十分广阔;
3、本项目建设起点高,可充分发挥国内外先进的工艺设备优势,为提供高质量、连续稳定的电力提供了坚实保证;
4、本项目所在地交通便利,配套条件充分,有利于项目早日建成,早见效益;
6、本项目投产后年均新增收入24000.00万元,年均新增利润总额为11549.7万元,项目投资年利润率48.1 %,同时有效缓解本地区电力供应紧张的压力。
综上所述,本项目的建设符合国家产业结构调整政策,建设规模适当,产品结构能适应市场变化。同时产品市场前景广阔,本项目的建设亦对改善当地产业结构具有显著的经济效益和社会效益。
9.2 措施
为确保项目建设顺利进行,提出以下措施:
1、采购关键设备时,做好招标工作,选取优质、工艺领先的设备,使其提供高质量、稳定的电力。
2、项目投产以后,建设单位应加强内部管理,尽量降低成本,使本项目拥有更大范围的成本控制能力和调控价格的能力。
3、本项目投资方向合理,符合国家政策,切实可行,可有力促
进当地经济发展,建议尽快开展项目建设工作。