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宁夏工程可行性研究报告

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2020年5月29日
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1.概述
1.1地理位置
宁夏京能灵武风电三期49.5MW工程场址位于宁夏回族自治区灵武市石沟驿煤矿南面,东距盐池县直线距离约70km,南北距吴忠市和灵武市直线距离分别约48km、45km。地理坐标东经106°34′,北纬37°37′。交通运输便利周边西邻国道G25高速公路,东连国道G211、307、省道302(盐兴)、203(惠平)、101等主要公路干线。海拔高度1350m。风电场占地18.5k㎡。

1.2工程任务
受宁夏京能新能源股份有限公司委托,编制<宁夏京能灵武风电场三期49.5MW工程可行性报告>。有关项目的支持性文件由建设方另行汇编。
1.3兴建缘由
从电网电力结构来看,大力发展风力发电,将改进电源结构,建设风电场有利于增加可再生资源的比例。
风电场的开发建设可有效减少常规能源特别是煤炭资源的消耗,发展风电能够大量减少二氧化碳、二氧化硫的排放,减低全球温室效应,保护生态环境。为经济发展提供良好的环境,从而促进国民经济可持续发展。
1.4建设规模
本工程规划容量300MW,一、二期工程已建设容量99MW,分六期建设。本期建设容量49.5MW,本期拟装机规模为单机容量的1500KW的风力发电机组33台。
2.风能资源
2．1概述
宁夏地区风速有较明显的季节性变化,一般春季最大,冬夏季次之,秋季最小。全区月平均最大风速,宁夏平原大多出现在春季月,宁南山区出现在5月。
2.2测风情况
2.2.1参证气象站
距风电场较近的气象站为灵武气象站,该站位于灵武市,站址地理位置约为东经106°20′,北纬38°05′,与风电场相距约为45KM,至今已有49年的连续观测纪录。
本工程采集到的气象站资料包括:
(1)1961年1月~ 12月各年逐月平均风速
(2) 1月1日~ 12月31日逐时平均风速风向本项目采用灵武气象站为风电场的参证气象站。
2.2.2测风塔
本项目利用业主方提供的位于项目场地的1#测风塔 1月1日~ 12月31日连续一年的测风数据进行风能资源分析。
2.3风能资源综合评价
风电场70m、10m高度处代表年年平均风速分别为6.7m/s、153.8w/㎡ 。风电场70m、10m高度处代表年年有效风速小时数分别为7277h(3~25m/s)、6696h(3~25m/s)。风电场70m高度代表年风向及风能主要集中于135°~180°(SE~S)及247.5°~315°(W~NW)之间,占总风能的75%。风电场70m高度处50年一遇最大风速为34.4m/s,湍流强度(I15m/s)为0.08。
3．工程地质
该场地地貌单元为山前冲洪积平地,地形平坦开阔,基本呈东高西低的趋势。场地内最大钻探深度10.00m范围内的地层主要以细砂、砾沙、碎石等构成。
4.项目任务和规模
4.1电网现状
截至 底宁夏电网总装机容量9826.6MW,其中火电装机容量为8556MW,占总装机容量的89.7%;水电装机容量为422.3MW,占总装机容量的4.4%;风电容量536.7MW,占总装机容量的5.63%,太阳能光伏装机容量为20.33%。
宁夏电网位于西北电网的东北部,是西北电网重要的组成部分。截至 底宁夏电网最高电压为750KV,主网电压750KV、330KV、220KV 。银川及以北为220KV电网,银川地区南部及其它地区为330KV电网,其中宁东地区为750 KV、330KV、220KV混合电网,青卫宁地区为330KV、220KV混合电网,除此之外,750KV和330KV电压还作为宁夏与西北电网的联络线电压。 电网统调最大负荷7030MW,比上年增长16.58%。统调用电量为463.8亿KWH,同比增长4.48%。
4.2风电场与系统的关系
”十一五”期间宁夏将建成千万千瓦级电力基地,预计 发电装机容量将达到1300万千瓦左右,满足区内用电的同事实现水火点打捆外送电400万千瓦时。从区内市场看,”十一五”期间自治区经济将保持持续快速发展,区内电力需求也将平稳增长11%左右,到 最大负荷达到879万千瓦时,全社会用电量达到565亿千瓦时。总体来看,需求侧区内、区外两个市场均将稳步增长,供应侧电力充分、电网坚强,发电能力和输电能力均满足区内外供电需要。
宁夏电网负荷预测
单位:10MW
序号
项目

”十一五”增长率

”十二五”增长率
1
全网用电量
464
565
13.28%
722
926
11.24%
2
全网最高发电量
755
879
15.10%
1121
1439
10.37%

由于本期风电场的装机容量相对于全网装机比例较小,风电功能不会在很大程度上改变宁夏电网已有的平衡状态。
5.风电机组选型和布置
5.1风电发电机组机型初选
根据风能资源分析评估结果,该风电场地区风能资源较好,风功率密度等级属3级,该风场适宜选用IECIIIC类及以上的风电机组,这样能够更好的利用当地的风能资源。本项目在考虑了风场地区的地形及交通运输条件,以及机组国产化、低温、沙尘暴等气候影响因素后,初步选择了单机容量分别为1500KW的三种不同机型进行比较。
5.2风电机组总体布置
在保持本期开发容量49.5MW不变的前提下,分别选择WTG1500A×33、WTG1500B×33、WTG1500C×33三种方案进行风力发电机组布置。为充分利用风能资源和场地,减少电力电缆的用量,方便交通安装,本项目采用WAsP和WindFarmer软件对三种方案进行优化布置和年理论发电量计算。
5.3各种机型方案经济比较
对各种比选机型方案分别计算各自的发电量、单位千瓦时投资。经比较分析各比选机型中以WTG1500A型风机的风电场年理论发电量最高,且单位千瓦.时投资最低。经综合比较可知,WTG1500A型风机年理论发电量高,投资小,性能较稳定,机组比较适于本风电场。因此本项目推荐选用适合于本风电场风况的WTG1500A型风力发电机组,轮毂高度70m。
6.电气
6.1风电场接入系统方案
风电场在一期工程已建设一座220kv风电场升压站,装设1台容量为150MVA的主变压器,风电场升压站出单回220kv线路接入系统,本期工程风力发电机组接入一期工程已建成的220KV升压站35KV配电装备。
6.2风电场集电线路接线方案
本期建设风力发电机组33台,额定功率1.5MW,额定电压0.69kv。每台风电发电机组均采用发电机—变压器组单元接线方式升压后接至35kv集电线路,建设4回35kv几点线路,每回35kv集电线路接8-9台风力发电机组接入风电场升压站35kv母线。35kv集电线路采用电缆直埋方式,以”放射形”连接方式接入风电场升压站。
6.3升压站电气主接线
升压期已建设1台150MVA三相铜芯双绕组有载调压变压器,设220kv、35kv两级电压。220kv出线1回,采用线变组接线。35kv出线12回(其中4回为二期风电场),考虑一、二、三期扩建风电机组的接入,采用单母线接线。在35KV母线一期已装设容量30MVar动态无功补偿装置一套。
7.环境保护和水土保持设计
7.1环境保护中主要污染源为噪声、弃渣、生活污水、粉尘、破坏土壤及植被、影响候鸟迁徙。
7.2减少噪声污染的方法,控制施工噪声,选择低噪声的风力发电机组。施工时减少弃渣量,并有组织堆放,进入运行期对生活垃圾集中处理。对生活污水集中达标排放。控制施工期粉尘。对施工、检修道路及施工、检修场地有组织规划,尽量减少对植被的破坏,并要对已破坏的植被恢复。选择风电场场址时已考虑风电场建设不影响候鸟迁徙。设立环境监测站,配备人员及设备。
7.3项目区内水土流失较严重,在建设期和运行期都会造成或加剧水土流失。本工程根据风电项目施工特点,结合当地自然环境情况。针对工程建设、运行中扰动地表采取工程措施、植被措施、临时防护措施,将有效控制建设、运行过程汇总产生的水土流失。
8.工程设计概算
8.1风力发电机组工程设计有关资料
风机主设备风力发电机头价为750.00万元/台(含运费);塔筒价为126万元/套(含运费)。其它设备参照近期同类变电工程招标价计列。
建设场地征用费:永久占地按60元/㎡;施工临时占地按7.5元/㎡,总占地费用224.39万元。(宁夏地区用于风电开发的土地无偿使用,只交纳土地税)。
8.2资金来源
工程资金来源20%为资本金,其余为银行融资,银行贷款利率为5.94%,偿还期 ,建设期贷款利息据此计算。
8.3工程总投资
工程静态投资41411.88万元,单位造价8366.04元/kw;建设期贷款利息979.17万元;
工程动态投资4239.07万元,单位造价8563.85元/kw.
9.清洁发展机制(CDM)
清洁发展机制,简称CDM是<京都议定书>中引用的灵活履约机制之一,是根据<京都议定书>第十二章建立的允许附件1缔约方联合开展二氧化碳的温室气体减排项目的灵活机制。它允许工业化国家的投资者在发展中国家实施有利于发展中国家可持续发展的减排项目,这些项目产生的减排数额能够被附件一缔约方作为履行她们所承诺的限制或减排量,从而减少温室气体排放量。
本项目是利用可再生能源一风力资源发电的项目,装机容量为49.5MW,与火力发电等化石燃料发电项目相比,年实现二氧化碳减排约8.7×10^4t。按照<京都议定书>的规定,本项目能够开发为CDM项目。若成功开发成CDM项目,企业将获得大量额外资金支持,其综合财务指标明显改进,使其经济上合理可行。因此,本报告建议建设方及时开展本项目申请CDM项目的工作。

第二章
宁夏地区风速有较明显的季节性变化,一般春季最大,冬夏季次之,秋季最小。全区月平均最大风速,宁夏平原大多出现在春季4月,宁南山区出现在5月。
本风电场场地位于宁夏银川市灵武县与吴忠市盐池县交界处,隶属灵武县。风电场中心地理位置约为东经106°32′北纬37°43′,位于灵武市东南约45KM处。场区内植被稀疏,的士开阔平坦略有起伏。
气象站累年(1961年~ )和测风年逐月平均风速变化。该地区常年有风,除秋季的8~10月风速较小外,其它月份风速都比较大。测风年风速月变化趋势与累年逐月平均风速变化基本一致。
2.7风电场风能资源总体评价
(1)风能资源丰富
风电场70m、10m高度处代表年年平均风速分别为6.7m/s、5.1m/s;年平均风功率密度分别为313.6W/㎡、153.8W/㎡。(2)有效风时数较高
风电场70m、10m高度处代表年年有效风速小时数分别为7377h(3 ~25m/s)、6696h(3~25m/s)。
(3)风向稳定,风能分布集中
风电场70m,10m,高度代表年风向及风能主要集中于135°~180°(SE~S)及247.5°~315°(WSW~NW)区间,分别占总风能的75%、83%。
(4)破坏性风速小
70m高度处50年一遇最大风速为34.44m/s,湍流强度(I15m/s)为0.08。
综上所述该风电场70m高度代表年年平均风速为6.7m/s,年平均风功率密度为313.6W/㎡,风功率密度等级属于3级且其70米高度处代表年年有效风速小时数达7377h(3~25m/s),盛行135°~180°(SE~S)及247.5°~315°(WSW~NW)风,风向稳定、破坏性风速小,风能资源丰富,具备较高的开发价值,适宜建设大型风电场。
3工程地质
3.1概述
宁夏京能灵武风电场位于宁夏回族自治区灵武市东南石沟驿煤矿附近,地处宁夏中部。场区内植被稀疏,地势开阔平坦略有起伏,交通较为便利。
灵武市属中温带干旱气候区,具有冬寒漫长,夏少酷暑,雨雪稀少,气候干燥,日照充分,风大沙多等特点,属典型的大陆性气候。年平均气温9.4℃,月平均最高气温25.4℃,月平均最低气温-14.6℃,极端最高气温39.3℃,极端最低气温-30.6℃。夏季多南风,冬季多北风,全年主导风向为北、东风,基本风压为0.65KN/㎡,静风频率为31.4%。年平均降水量193.2mm,降水多集中在七、八、九三个月,最大积雪厚度13cm,基本雪压0.10KN/㎡。
4.4.3项目建设的规模
本风电场规划占地面积111K㎡,一期工程占地面积17k㎡。二期占地面积22 K㎡。规划建设容量300MW,分六期建设,一期工程49.5MW,装设33台单机容量1500kw的风力发电机组。建设220KV风电场升压站1座,220KV送出线路一条容量15MUA的主变压器一台。二期工程占地面积22K㎡,二期工程装机容量49.5MW,装机33台单机容量1500KW的风电发电机组。三期工程占地面积18.5 K㎡,二期工程装机容量49.5MW,装设33台单机容量1500KW的风力发电机组。
5． 风电机组选型、布置及风电场发电量估算
5.1风力发电机组机型初选
风电场场区内植被稀疏,地势开阔平坦略有起伏。根据风能资源分析评估结果:
风电场70M高度代表年年平均风速为6.7m/s,平均风功率密度为313.6W/㎡;有效风速小时为7377h(3~25m/s)。风电场70m高度代表年风向及风能主要集中于135°~180°(SE~S)及247.5°~315°(WSW~NW)区间,占总风能的75%。
5.5风电场风力发电机组选型
比较以上机型发电量,其中以WTGS1500A型风机的风电场年理论发电量较高,且单位千瓦.时投资最低。京综合比较分析可知,WTG1500A型风机年理论发电量高,投资小,性能较稳定,机组比较适用于本风电场。因此本项目推荐选用适合于本风电场风况的WTG1500A型风力发电机组。
WTG1500A型风力发电机组当前可供选择的轮毂高度仅有70M一种,综上所述本项目设计最终采用WTG1500A机型,轮毂高度推荐采用70m。可研究按照轮毂高度为70m的WTG1500A型风力发电组进行方案论证。
6．电气
6.1电力系统
6.1.1投产前地区风电产概况
宁夏京能灵武风电场三期49.5MW项目计划于 投产,届时宁夏电网网架结构将得到不断地加强。
6.1.2接入系统落点分析
宁夏京能灵武风电场三期49.5MW项目拟选场址位于灵武市东南侧,根据宁夏京能灵武风电场规划容量及建设安排,风电场宜以220KV电压等级接入系统。根据宁夏电网网架结构和地区电网规划,该地区距离风电场较近、可供风电场接入的系统落点为五里坡220KV变。
6.1.3风电场接入系统方案
根据本工程新建风电场的地理位置、供电范围,同时结合宁夏电网结构,设计对宁夏京能灵武风电场三期49.5MW项目接入系统提出以下接入方案:
在宁夏京能灵武风电场一期49.5MW项目风电场建设一座220KV风电场升压站风电场一期49.5MW,机组经出口变压升压后以35Kv电压系统等级接入风电场升压站,风电场升压站出单回220KV线路至五里坡220KV变,导线型号LGJ-2×240,长度约24KM。宁夏京能灵武风电场二期49.5MW项目接入,已建设的220KV风电场升压站35KV母线。
8土建工程
8.1设计安全标准
8.1.1风电场的工程规模 及工程等级
本风电场工程规划装机容量300MW,本期容量49.5MW,电压等级为220KV,根据<风电场工程等级划分及设计安全标准>(试行)(FD002- ),风电场工程等别为Ⅰ等,工程规模为大(1)型。
8.1.2.1风力发电机组基础
本期风电场拟安装33台金凤FD82-1500KW的风力发电机组,单机容量为1500KW,轮毂高度70m,地基条件良好,根据<风电场工程等级划分及设计安全标准>(试行)(FD002- )及<风电机组地基基础设计规定>(试行)(FD003- ),风力发电机组基础的设计级别为2级,结构安全等级暂定为二级,结构重要性系数为1.0.
8.4站区总布置与交通运输
8.4.1站区总体规划
宁夏京能灵武风电场三期49.5MW工程场地位于宁夏回族自治区灵武市南侧。220KV升压站位于风电场南部。国道211线从升压站东侧经过,进站道由此引接,长约1.4KM。风电场平均海拔高度约为1350m。
8.5升压站内主要建筑物
8.5.1风电场升压站主要建筑物
本风电场升压站主要建筑物包括综合楼、35KV配电室、仓库及汽车库等。
8.5.1.1综合楼
综合楼建筑面积2591.5平方米,建筑体积10310.4立方米,本建筑物是集生产和生活为一体的综合型建筑。
11.1.2.7效益分析
(1)节能效益
由于风能是一种不消耗矿物燃料的可再生能源,风电的使用,相当于节省相同数量电能所需的矿物燃料,这样能够减少开发一次能源如煤、石油、天然气的数量,同时节约大量的水资源。
本期工程装机容量为49.5MW,拟选择33台单机容量为1500KW风力发电机组,年发电量9949.5万KW.h,按火车每kw.h电量消耗380克标准煤计算,共可节约标准煤3.78×10^4t/a。

工程规模:一期、二期工程已建容量49.5MW,本期工程为三期工程,总装机容量49.5MW,安装33台1500KW的风力发电机组。
风电场内:风机单机容量为1500KW,出口电压690V。本期33台,接入系统容量49.5MW,全部由35KV箱式变压器(经35KV电缆送出)。
220KV升压站:一期工程已在风电场建设一座220KV风电场升压站,主变压器容量150MVA。本期不新建主变, 35KV本期出线4回。风电场出单回220KV线路送出。
其它费用:其它费用主要由建设用地费、建设管理费、生产准备费、勘测设计费及其它5部分组成。
永久占地按60元/㎡;施工临时占地按7.5元/㎡,总占地费用224.39万元。
投资主要指标
资金来源:工程资金来源20%为资本金,其余为银行融资,银行贷款利率为5.94%,偿还期 ,建设期贷款利息据此计算。
工程总投资:工程静态投资41411.88万元,单位造价8366.04元/kw;建设期贷款利息979.19万元;
工程动态投资42391.07万元,单位造价8563.85元/kw.
工程总概算表
单位:万元
工程或费用名称
设备购置费
安装工程费
建筑工程费
其它费用
合计
占投资额(%)
设备及安装工程
30076.56
3559.77

33636.33
81.22
建筑工程

2882.16

2882.16
6.96
其它费用

2081.39
2081.39
5.03
基本预备费

812.00
1.96
静态投资

41411.88
100.00
建设期利息

979.19

动态投资

42391.07

单位千瓦的静态投资(元/千瓦)

8366.04

单位千瓦的动态投资(元/千瓦)

8563.85

经济效益分析:
税金:增值税按依据<关于资源综合利用及其它产品增值税政策的通知>财税【 】156号中规定利用风力生产的电力实行即征即退50%的政策。依据<中华人民共和国增值税暂行条例>及<中华人民共和国增值税暂行条例实施细则>规定,对购进固定资产部分的税额允许能够从销项税额中批扣。经计算,本工程允许抵扣进项税额为4370.10万元。
效益分析:本项目设备年利用小时数为2050小时。根据<关于完善风力发电上网电价政策的通知(发改价格【 】1906号)>以项目含税电价0.58元/KWH进行效益分析,在如期还清贷款的情况下,经计算后的财务指标如下:
项目
单位
指标
设备年利用小时数
h

全部投资:内部收益率
%
8.10
经营期平均电价(含增值税)
元/KW.h
0.5800
投资回收期
年
10.35
投资利税率
%
3.66
总投资收益率
%
6.18
资本金净利润率
%
16.22
盈利能力分析
本项目全部投资的财务内部收益率为8.10%。财务净现值为10286.58万元。投资回收期为10.35年,在开工后的第 即可收口全部投资。资本金净利润为16.22%。
清偿能力分析
本项目总投资的80%为银行贷款,还贷资金主要来源于折旧费,这就不足部分来源于税后利润。本项目建成投产后,能够如期还清全部贷款。
敏感性分析
针对发电小时和总投资变化对项目收益率的影响进行敏感性分析,能够看出,发电小时数增加或减少5%时,项目收益率也相应增加或较少5%左右;总投资增加或减少5%时,项目收益率也相应增加或减少5%左右。
财务评价结论
经过以上分析可知,本项目具有较好的清偿能力和一定的盈利能力,上网电价低,抗风险能力强,各项效益指标合理,在财务上是可行的。
项目节能效果分析
本期工程投产后能够带来如下经济和社会效益:
本期工程装机容量为49.5MW,拟选择33台单机容量为1500KW风力发电机组,年发电量9949.5KW.h,按火车每kw.h电量消耗380克标准煤计算,共可节约标准煤3.78×10^4t/a。对于一个相应的49.5MW燃煤发电厂来说,一年(运行小时按2100h计)产生烟尘约96.73t、二氧化硫约364.43t、二氧化碳约8.7×10^4t、二氧化氮约163.56t、灰渣1.29×10^4t、节水40.01×10^4t,同时还要产生造成影戏。
风电场的建设替代了燃煤电厂的建设,将大大减少对周围环境的污染,还能够起到利用自然再生资源、节约不可再生的化石能源、减少污染及保护生态环境的作用。