煤电硅谷用能管理论文

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摘要：本文对鄂尔多斯地区能源利用状况和面临问题进行了分析，并对在该地区采用太阳能、风能与天然气、煤电互补的用能方案进行了分析。为当地在不同条件下，选择最佳用能方案提供参考。

关键词：煤炭天然气太阳能风能节能环保

0引言

可持续发展战略的实施，使得如何有效利用化石能源和可再生能源，开发新能源已经成为刻不容缓的全球性大课题。我国资源储量丰富但人均占有量低于世界平均水平，我国已探明的煤炭储量居世界第3位，天然气储量居第19位，石油储量居第11位，水能储量居第1位[2]，但还面临石油和天然气不足的问题。从2001年我国能源结构来看，煤炭占67.0％，石油和天然气占26.1％，水电和核电占6.9％，这种以煤为主的消费结构将面临环境保护和提高能源经济效益的双重压力。能源问题的解决不但依赖国家制定合理的方针政策，更有依赖于地方制定具体的实施方案。位于我国西部的内蒙古鄂尔多斯地区，资源丰富，拥有我国最大的整装气田苏格里气田和世界上煤质最好的神府煤田、同时还具有丰富的太阳能和风能，是我国的“煤电硅谷”，肩负着向华北、东北、华东、华南供应煤炭和电力，并向日本、韩国、菲律宾、马来西亚、美国出口精煤。该地区如何合理利用当地资源缓解国家能源压力，同时保护尚未污染的大草原是开发西部所面临的一个具有现实意义和长远意义的课题。

鄂尔多斯地区的能源

鄂尔多斯地区的化石能源

鄂尔多斯地区位于内蒙古自治区西南部，是著名的“河套文化”发祥地。东西长约400公里、南北宽约340公里，总面积87428平方公里，西、北、东三面为黄河环绕，南临古长城与黄土高原相连，与宁夏、陕西、山西三省毗邻。

鄂尔多斯地区化石能源丰富。煤炭已探明储量1496亿吨（相当于1282亿tce），约占全国已探明储量的六分之一。现有大中型煤矿15座,煤炭年生产加工能力500万吨。煤炭质量高：具有低灰、低硫、低磷、高热值、高挥发分等突出特征，属于优质动力煤、汽化煤、冶金煤系列，被国内外称为环保型的“绿色”洁净煤。天然气已探明储量7504亿立方米，其中苏格里气田是我国最大的整装气田，已探明储量5000亿立方米，预计可探明储量将达7000亿立方米。

鄂尔多斯地区的可再生能源

鄂尔多斯地区地处鄂尔多斯高原，日照资源极为丰富，仅次于青藏高原，按照太阳能资源的多少和利用情况分属一类地区。年日照一般在2716-3194小时，年均实照时数为3008.9小时，由南向北逐渐增高，年日照百分率为67.8％。可照时数到冬至（12月21日或22日）时最短，一日一般为9小时左右，以后逐日增长，到夏至（6月21日或22日）时最长，一日一般为15小时，北部略高于南部。其它时间可照时数多在13至15小时。由该地区设立的太阳辐射站测量的实测值和理论计算可得，年平均太阳总辐射量为5.929×106KJ/m2，年际变化在5.748×106KJ/m2—6.037×106KJ/m2之间，变化幅度为2.89×105KJ/m2。太阳辐射的时间分布是：1月较少，后逐渐增多，5月达到最大值，为每日2.1×104KJ/m2以上；5月以后逐月减少，12月最低。全年平均气温为5.3-8.7℃。

表1鄂尔多斯地区月平均太阳辐射量和平均日照时数表

月份

1

2

3

4

5

6

辐射量×104（kJ/m2）

32.33

36.38

49.64

59.05

72.64

70.09

日照时数（h/m）

230.5

221.1

262.5

267.6

306.2

308.6

月份

7

8

9

10

11

12

辐射量×104（kJ/m2）

65.43

58.80

50.77

42.74

31.57

28.77

日照时数（h/m）

288.1

269.2

255.2

255.1

222.3

220.7

鄂尔多斯地区风能也极为丰富，年平均风速在3.0—4.3m/s之间。风速的年分布规律以春季为最大，多数地区在3.0-5.0m/s之间；夏冬季次之，多数地区在3.0-4.0m/s之间；秋季最小，一般在3.0m/s以下。大风日数平均为50天。大风日数的季节分配以春季为最多，占全年大风日数的40至50％，冬季大风日数占全年大风日数的16至32％，夏季大风日数占18至32％。大部分地区风速≥3m/s，日数约为220天左右，占全年总日数的60%。平均有效风能功率密度为150—200W/m2。风能储量472MKWh。利用可再生资源有待开发。

表2鄂尔多斯地区历年各月平均风速和大风日数表

月份

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

全年

平均风速

（m/s）

3.2

3.4

3.7

4.4

4.2

3.6

3.3

3.1

3.0

3.2

3.5

3.3

3.5

平均大风日数（d）

1.4

2.0

3.7

5.3

4.5

3.7

1.5

0.9

1.2

1.1

2.3

1.8

28.1

鄂尔多斯地区能源开发利用状况

煤炭方面，地处鄂尔多斯地区的内蒙古伊泰煤炭股份有限公司是其主要开采企业，是内蒙古自治区最大的地方煤炭产、运、销企业，现有大中型煤矿15座,在京包、包兰、包神、大准铁路沿线建设了9个现代化的煤炭加工发运站，煤炭年生产加工能力500万吨，煤炭年运输能力达800万吨。煤炭供应华北、东北市场的同时，在秦皇岛港、天津港、京唐港中转下水，供应华东、华南等地区的电力和冶金市场，并出口日本、韩国、菲律宾、马来西亚等国。

当地政府提出将鄂尔多斯打造为中国的“煤电硅谷”，把煤炭就地转化为清洁能源电能。在1992年国家投资修建大型火电厂达旗电厂，把煤以电的形式输出，实现了煤的高空传输，至今达旗电厂装机容量已达到132万KW，年发电量为79.55亿KWh。目前，鄂尔多斯市境内发电装机容量89.55万KW，35KV及以上变电站53座，主变容量50万千伏安，35KV及以上输电线路59条。其中，除鄂尔多斯市境内自备发电机组（已投产5.9538万KW）用于平衡本地区用电负荷外，几乎八十余万千瓦电力全部供应其它地区。2000年开始兴建的托克托电厂是全亚洲最大的火力电厂，该电厂紧邻鄂尔多斯，全部发电用煤均取至鄂尔多斯。鄂尔多斯已成为华北地区的一个重要能源基地。

天然气的开发利用处在初级阶段，围绕天然气和煤层气的开发利用，鄂尔多斯市正在进行总投资达8.7亿元，用于总长511公里的长呼天然气管输建设工程以及天然气和煤层气深加工的前期建设。在民用方面，实行市场经济体制，鼓励一些有投资实力的企业和个人创业，现在处于起步阶级，在东胜区至2003年11月铺设了天然气的主管道。苏里格气田的发现，为国家实施“西气东输”提供了极具经济价值的后备气源，同时也为延伸产业链、提高天然气的加工深度、发展有机化工和精细化工，提供了充足的原料。

太阳能的利用主要是使用户用太阳能热水器，提供用于洗浴、洗衣物和洗涤器皿等生活用水。太阳能采暖、太阳能发电和太阳能集热器与建筑物的结合等应用非常有限。

风能主要在农牧地区得到利用，由于牧民居住分散，且居住区没有国家电网，风力发电便于采用，但规模非常小，与风能的可利用程度相比非常有限。

总之，太阳能和风能的利用在处于起步阶段。

能源利用面临的问题

由于地处我国西部的内蒙古鄂尔多斯地区属经济欠发达地区，对煤炭进行粗加工、精加工的技术不成熟，目前主要通过铁路以直接输出原料为主，运输困难，同时制约了当地经济快速发展。

火电厂发电的效率在30％左右，能源利用率低，同时煤炭燃烧产生的SO2，COX，NOX和烟尘对环境污染不容忽视。整个鄂尔多斯地区每年发电燃煤约8.71×106t(热值按1.672×104KJ/Kg计算)，每年由此产生的污染物分别为：SO2，COX和NOX为2.14×107t,灰渣排放量2.5×106t。

由于当地煤炭资源丰富，且相对天然气和电价格低，无论集中供热还是分散供暖几乎全部采用燃煤，且分散式热源的效率极低，如土暖气锅炉，冒出的浓烟中经常带有红火，产生大量污染物。与此同时，居民生活用热也几乎全部采用燃煤。例如东胜城区面积约2200平方公里，人口18万，已有建筑面积约9.977×107m2，属于小型城市。市区集中供热主要三家企业承担，分别为电厂、热力站和鄂尔多斯羊绒集团动力厂，实现集中供热的比率只有70%左右，采用小区锅炉供热和家用锅炉供热的用户约占1/3。所有锅炉几乎采用褐煤（发热量为16728kJ/Kg）作燃料，个别采用天然气作燃料的用户也仅限于商场和宾馆为数不多的几家，虽有用太阳能热水器供生活热水，但数量也很有限。

因此，作为能源丰富的我国未来的煤电硅谷和尚未污染鄂尔多斯大草原，在向国家作贡献的同时，正面临被严重污染的威胁。

对该地区用能方式的思考

世界新能源革命和能源结构优质化趋势，使得燃料多元化，设备小型微型化，冷热电联产化，网络化，智能化控制和信息化管理，高标准的环保水平成为新一代能源系统的特征。位于我国西部的内蒙古鄂尔多斯地区拥有丰富的煤炭、天然气、太阳能和风能资源，人口居住分散，具有良好的实现燃料多元化的自然条件，发展分布式能源系统对当地特别有利。

4.1发展热电联产，同时发展清洁生产技术，将现有火力发电厂改造为热电厂，可以在为国家供应电力的同时，还可向当地及周边地区供热，取代中小燃煤锅炉供热5.9×107m2。减少SO2，COX和NOX排放量1.68×107t，灰渣排放量1.97×106t，相当于减少现在所有电厂污染物的79％。发展热电联产是提高能源利用率，节约能源减少污染的有效途径。

4.2东胜城区分散燃煤锅炉供热面积约2.3×107m2（按100W/m2计算），每年用煤约为2.7×106t。现有人口18万，按四口之家，液化气普及率为40％计算，每年炊事用煤约为392t。如利用天然气，取代分散燃煤锅炉供热和户用炊事用煤，减少SO2，COX和NOX排放量6.6×106t，灰渣排放量7.1×105t。

4.3发展分布式能源系统，利用太阳能与天然气、煤、电互补供暖、供生活用热。就目前太阳能热水器应用的实践表明，热水温度可达90℃以上，仅用太阳能与天然气互补代替分散供暖，就可减少SO2，COX和NOX排放量8.2×106t，灰渣排放量8.9×105t。如果我国太阳能、风能利用技术有大的突破，能源利用的潜力非常可观。因此，可再生能源的利用是节约化石能源、将当地污染减少到最低的有效途径。

5结论

我国未来的煤电硅谷和尚未污染的大草原鄂尔多斯地区，在向国家作贡献的同时，正面临被严重污染的威胁。而供电改为热电联供、当地丰富的清洁能源天然气和可再生能源的开发与利用，是保护这片草原的资源和环境的最有效途径。

参考文献

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潘毅群，黄治中，张蓓红，分布式供能系统在上海某新建医院应用的可行性研究.暖通空调，2004，34（2）：68~72