3.3投資可行性分析投資建設(shè)期為5a，資金分三批到位，第1年年初到位5億元，第3年年初到位4億元，第4年年初到位3.14億元；由現(xiàn)金流量表可知壽命期內(nèi)項(xiàng)目共可獲得現(xiàn)金收益146.1億元。現(xiàn)金流量表按下列依據(jù)計(jì)算：電力行業(yè)增值稅率為17%，設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用所占比例為總固定資產(chǎn)投資的71.58%，固定資產(chǎn)的增值稅占設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用的10.03%貸款利率取目前普通貸款大于5a及以上的利率為7.05%；年固定運(yùn)行費(fèi)用（包括修理費(fèi)、工資福利費(fèi)、勞保統(tǒng)籌、住房基金等）約占固定資產(chǎn)的2%壽命期內(nèi)收益的所有現(xiàn)金全部存入銀行，且存款利率按目前最低利率（活期利率）0.5%.3.3.1財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率（Fffi及）所謂財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率即指在項(xiàng)目整個(gè)計(jì)算期內(nèi)使各年凈現(xiàn)金流量值能累計(jì)等于零時(shí)的折現(xiàn)率10.計(jì)算公式：=⑴，Q表示流入現(xiàn)金，C.表示流出現(xiàn)金，Q示第t年的凈現(xiàn)金流量，表示計(jì)算期年數(shù)，本項(xiàng)目3.3.2財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值（FNPV）財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值是用來(lái)考察某個(gè)項(xiàng)目盈利能力的絕對(duì)值指標(biāo)，能反映出該項(xiàng)目在按設(shè)定折現(xiàn)率要求的盈利之外所能得到的超額盈利的現(xiàn)值。計(jì)算公式：釩礦段的工程實(shí)例，預(yù)測(cè)初次來(lái)壓和周期來(lái)壓破斷55距，在生產(chǎn)過(guò)程中，指導(dǎo)判斷頂板來(lái)壓的步距，以便于及時(shí)加強(qiáng)回采空間的支護(hù)措施，調(diào)整生產(chǎn)進(jìn)度，保6護(hù)人貝的女全。7
中國(guó)是以煤炭作為主要能源的國(guó)家，具有悠久的煤炭開(kāi)采史，每年在煤礦開(kāi)采過(guò)程中形成了數(shù)億立方米的開(kāi)采空間。與此同時(shí)，大量的礦井已因資源的枯竭而報(bào)廢。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅1953年至1998年間，我國(guó)國(guó)有重點(diǎn)煤礦中就有459處礦井報(bào)廢。在中國(guó)煤炭信息研究院調(diào)查的82個(gè)國(guó)有重點(diǎn)礦務(wù)局中，69%的礦務(wù)局有報(bào)廢礦井。煤礦廢棄礦井的再利用，已成為煤礦綠色安全生產(chǎn)的重要組成部分0.近年來(lái)關(guān)于礦山井下廢棄空間的二次利用引起了眾多學(xué)者的關(guān)注，由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)錢(qián)鳴高院士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)粗放型的煤炭開(kāi)采所引發(fā)的嚴(yán)重礦難災(zāi)害、環(huán)境破壞和資源浪費(fèi)現(xiàn)象，率先提出的實(shí)現(xiàn)煤炭資源綠色開(kāi)采的理念，已得到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度關(guān)注3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京校區(qū)）對(duì)利用井下廢棄空間來(lái)安全處置工業(yè)垃圾做了相關(guān)研究。河南理工大學(xué)對(duì)廢棄礦井采空區(qū)用于封存CO2的相關(guān)技術(shù)做了研究4.而在國(guó)外，德國(guó)在1978年利用2個(gè)處于巖鹽層的廢棄礦井巷道作為儲(chǔ)氣室，建立了額定功率為290MW，發(fā)電能力為4h的芬道夫壓縮空氣萬(wàn)能電站，已商業(yè)運(yùn)行至今5.美國(guó)俄亥俄州從2001年開(kāi)始，利用位于地下670.6m處的地下巖鹽層洞穴作為儲(chǔ)氣室，建設(shè)一座2700MW的大型壓縮空氣蓄能商業(yè)電站。日本新能源基金會(huì)和電力開(kāi)發(fā)公司從1990年代開(kāi)始，研究建造了一座35MW的壓縮空氣試驗(yàn)電站0.近些年，隨著國(guó)內(nèi)電網(wǎng)裝機(jī)容量的不斷擴(kuò)大，使得電網(wǎng)的調(diào)峰能力普遍不足，急需種新型調(diào)峰機(jī)組，這就為利用煤礦廢棄巷道建設(shè)壓縮空氣蓄能電站創(chuàng)造了條件，而2003年開(kāi)始實(shí)施的峰谷分時(shí)電價(jià)機(jī)制更保證了其經(jīng)濟(jì)可行性。本文提出了與煤礦廢棄巷道相結(jié)合的壓縮空氣蓄能電站系統(tǒng)，并以實(shí)例證明了其技術(shù)經(jīng)濟(jì)的可行性。
1壓縮空氣蓄能技術(shù)介紹術(shù)。其原理是：利用電力系統(tǒng)負(fù)荷低谷時(shí)的剩余電量，用電動(dòng)機(jī)來(lái)帶動(dòng)壓縮機(jī)，將空氣直接壓入大容量的儲(chǔ)氣室，從而將不能儲(chǔ)存的電能以壓縮空氣氣壓勢(shì)能的形式儲(chǔ)存于儲(chǔ)氣室中。當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷達(dá)到高峰、電力系統(tǒng)發(fā)電量不能滿足要求時(shí)，壓縮空氣經(jīng)換熱器預(yù)熱后與天然氣或油混合燃燒，煙氣被導(dǎo)入燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行做功發(fā)電，進(jìn)而滿足系統(tǒng)的調(diào)峰需求。
對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)起到了移峰填谷的作用。
啟動(dòng)時(shí)間較短，可在9min內(nèi)完成緊急啟動(dòng)且運(yùn)行方式靈活，污染物排放量較少；運(yùn)行成本較低僅為同容量常規(guī)燃?xì)廨啓C(jī)電站的1/3；單位造價(jià)低于常規(guī)燃?xì)廨啓C(jī)電站，但其調(diào)節(jié)電網(wǎng)峰谷差、提高供電質(zhì)量的能力卻是常規(guī)燃?xì)廨啓C(jī)電站的2倍以上；系統(tǒng)性能好，可以儲(chǔ)/釋能上萬(wàn)次，壽命可達(dá)40~50a，并且其效率可以達(dá)到70%左右。
2與廢棄礦井結(jié)合的CAES電站為充分利用廢棄礦井資源，除了將巷道作為儲(chǔ)氣室外，還可將原有生活區(qū)的建筑及設(shè)備改造后，作為CAES電站的生活區(qū)使用。如果為煤電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)，則可繼續(xù)利用原有電站的輸送電線路，能進(jìn)步節(jié)省CAES電站的投資成本。利用廢棄巷道作為壓縮空氣儲(chǔ)氣室的關(guān)鍵在于密封，由于我國(guó)這方面經(jīng)驗(yàn)較少，可借鑒日本比較成熟的技術(shù)，采用橡膠里襯的密封方式。與廢棄礦井結(jié)合的壓縮空氣蓄能電站系統(tǒng)如所示。
該壓縮空氣蓄能（CAES）電站的儲(chǔ)能子系統(tǒng)由電機(jī)/發(fā)電機(jī)-聯(lián)軸器-低壓壓氣機(jī)-冷卻器1-高壓壓氣機(jī)-冷卻器2 -閥門(mén)1-礦井巷道（儲(chǔ)氣室）構(gòu)成，由于在壓縮空氣蓄能的過(guò)程中，礦井巷道內(nèi)的空氣壓力直處于變化狀態(tài)，壓氣機(jī)總在變工況下運(yùn)行，并且氣體的儲(chǔ)存壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于燃?xì)廨啓C(jī)入口處的空氣壓力，該子系統(tǒng)采用中間冷卻兩級(jí)壓縮的形式，且其高壓壓氣機(jī)壓比和低壓壓氣機(jī)壓比相等。發(fā)電子系統(tǒng)由電機(jī)/發(fā)電機(jī)-聯(lián)軸器-空氣透平-燃燒室-燃?xì)馔钙?回?zé)崞?閥門(mén)2 -礦井巷道（儲(chǔ)氣室）構(gòu)成。由于礦井巷道出來(lái)的壓縮空氣壓力較大，為了能充分利用這部分能量，該子系統(tǒng)在燃?xì)馔钙角霸偌涌諝馔钙?，并利用回?zé)崞黝A(yù)熱進(jìn)入透平的空氣，提高了整體效率。當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷處于低谷時(shí)，聯(lián)軸器1連接，儲(chǔ)能子系統(tǒng)運(yùn)行，將電能通過(guò)壓縮空氣儲(chǔ)存起來(lái)。當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷處于高峰時(shí)，聯(lián)軸器1斷開(kāi)、聯(lián)軸器2連接，發(fā)電子系統(tǒng)運(yùn)行，將壓縮空氣儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)換成電能并入電網(wǎng)。
3案例分析為了進(jìn)步研究利用礦井廢棄巷道建設(shè)壓縮空氣蓄能（CAES）電站的經(jīng)濟(jì)可行性，筆者以徐州權(quán)臺(tái)煤礦為背景，進(jìn)行了投資經(jīng)濟(jì)性分析?？紤]到該煤礦主要廢棄巷道所處深度為500m，有效容積為21.9萬(wàn)m3.選用美國(guó)通用（GE）公司生產(chǎn)的PG9171E型燃?xì)廨啓C(jī)及配套的壓縮機(jī)，機(jī)組參數(shù)如下：a）由燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，計(jì)算可得其內(nèi)效率為0.905，空氣透平效率取88%；燃燒室壓損取3%，空氣預(yù)熱器冷熱端壓損、分別取為1%和3%；4MPa，空氣透平進(jìn)口壓在上述熱力系統(tǒng)及燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組的設(shè)計(jì)工況下仿真計(jì)算得出，該CAES電站發(fā)電總功率384.77MW，發(fā)電熱耗4377.35k/kWh，發(fā)電電耗0.65kW.W（kW.h）。在計(jì)算中發(fā)電總功率取380MW；天然氣價(jià)格按徐州市天然氣價(jià)格取2.2元/m3，即約1.9元/kg；天然氣低位發(fā)熱量40000k/kg7.3.1固定資產(chǎn)投資及經(jīng)濟(jì)效益分析CAES電站造價(jià)約為3500元/kW7，則該電站理論固定資產(chǎn)投資為13.3億元。由于建設(shè)過(guò)程中存在巷道建設(shè)投資，巷道建設(shè)造價(jià)取10000元/m.該煤礦巷道總長(zhǎng)約為14552m，取有效長(zhǎng)度為80%，則有效巷道長(zhǎng)度11641m，巷道建設(shè)投資為1.16億元。利用上該煤礦的巷道，則電站實(shí)際投資12.14億元。而火電機(jī)組單位造價(jià)約為4500元/kW，建設(shè)相同容量的火電機(jī)組其投資約為17.1億元，該電站實(shí)際投資僅為相同容量火電機(jī)組的7/10.由發(fā)電熱耗及發(fā)電電耗可計(jì)算出該電站運(yùn)行1h天然氣耗量4. 104kg，電耗量2.47x105kWh.按徐州市電價(jià)，取低谷電價(jià)0.276元/度，峰值電價(jià)0.98元/度。則發(fā)電1h利潤(rùn)為22.52萬(wàn)元。3.2調(diào)峰能力分析電網(wǎng)高峰時(shí)發(fā)電能力為380MW，低谷時(shí)用電能力為247MW，則其峰谷最大調(diào)峰能力為627MW.若該CAES電站的平均日調(diào)峰取600MW，目前電網(wǎng)負(fù)荷率為0.8左右，則其可用于電網(wǎng)容量為3000MW的系統(tǒng)調(diào)峰，全年調(diào)峰容量高達(dá)2.相當(dāng)于每年可減少容量為300MW的火電機(jī)組啟停720次，機(jī)組啟停費(fèi)用按50萬(wàn)元/臺(tái)次，則每年可為社會(huì)節(jié)約3.6億元。