中国应加快天然气发电的发展步伐

来源: 中国电力网作者: 姜绍俊 日期: 15.02.15

  天然气作为一种气体能源正在受到追捧,它以清洁、易于应用、运输便捷在改进能源结构中作用也越发重要,天然气发展的前景也越来越引发了关注。

  20世纪初煤炭占能源结构的比例达到95%,煤炭取代了薪柴成为了主要能源,从而进入了煤时代,这是第一次工业革命的标志。上世纪五、六十年代开启了油时代,石油的成本仅抵煤炭的三分之一,其应用迅速增加。但是七十年代发生了两次石油危机,对能源结构的改变产生了一定影响,变化之一就是油的份额降低,而气的份额在增加,从1950年代到1990年代天然气在能源的份额节节上升。

  

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图1 我国不同年代天然气在能源中的份额

  主要发达国家天然气的份额都相对较高,成为能源消费结构的特点之一,而且在天然气消费中用于发电的消费比例也较高。

  

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图2 主要发达国家天然气消费比例
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图3 主要发达国家天然气在能源消费结构中的份额

  我国在较长时间内实施煤为基础的能源战略,1978年以来,主要年份的能源结构中煤炭的占比一直在72%~68%,而天然气的份额到在1.8~4.4%间波动变化。我国同世界各国比较可以看出,虽然近些年天然气占比有些上升,但总体偏低。中国不是不想实现能源结构由煤炭向油气的转换,而是受制于资源秉赋的特点。中国长期以来被认为是“富煤、缺油、少气”的国家,为了能源安全,过分固守以国内供应为主,以煤炭为主的能源供给战略。近些年来,我国资源勘查工作的进展,正在扭转我们对国内资源特别是气体能源资源的固有认识。据国务院资源与环境政策研究所“中国气体清洁能源发展前景与政策展望”课题组的研究成果,我国气体清洁能源资源十分丰富,地质资源量为220万亿立方米,可采资源量约为132万亿立方米,具有大规模发展的潜力。其中常规天然气地质资源量52万亿立方米,可采资源量约为32万亿立方米;页岩气资源与常规天然气资源大体相当,可采资源量约为25万亿立方米;煤层气埋深2000米以浅地质资源量约为36.8万亿立方米,可采资源量为10.8万亿立方米,此外正在兴起的煤化工产业中的煤制天然气2020年产能有望达到2000亿立方米/年。作为前沿技术可燃冰正在进行研究,估计地质资源量约为83万亿立方米,应当说按目前的工作深度看,我国不是“少气”的国家。

  世界各国天然气消费中,用于发电是重要的消费方式,以2004年为例,全球天然气产量2320.69百万吨标准油(1千克标准油=1.4286千克标准煤=4.18MJ),用于发电的490.56百万吨标准油,热电联产291.7百万吨标准油,热电厂95.02百万吨标准油,能源部门自用190.56百万吨标准油,合计1067百万吨标准油,终端消费量1222.07百万吨标准油,发电供热用气占天然气耗量的45.19%,而在各国发电量中天然气发电的占比近些年大体在21%以上,其份额仅次于煤电居第二位。发展气电的优势在于:

  第一、天然气(以及液化石油气、液化天然气等)是比煤炭清洁的能源,主要成分是甲烷(CH4),燃烧后生成CO2和水,几乎不产生SO2,形成的细颗粒也少,这对于改善大气质量状况是极为有利的。

  第二、天然气发电一般使用燃气发电机组,特别是联合循环机组,机组的效率较高。早期的30万千瓦单循环机组,效率可达36~41%,后来出现的燃-蒸联合循环机组的效率提高到60%。

  第三、天然气可用于管道运输,管理便当,安全性好,损失率低,调度灵活,使用方便。

  我国的燃气发电起始于上世纪60年代,但总的看发展速度缓慢,到2000年底燃气发电装机规模600万千瓦,在全国装机规模中占比微乎其微,主要分布在东部经济发达地区。从“十五”规划开始,我国利用天然气战略发生了较大调整,“十五”规划纲要确定,“加快天然气勘察、开发和利用,统筹生产基地,输送管线和用气工程建设,引用国外天然气,提高天然气消费比重”。“十五”期间国家采取集中招标、中外合作、引进技术、落实项目。一次集中安排了九个电站21套机组共800万千瓦,连同其它工程共建设了30多套9F机组,20多套9E机组,我国天然气发电初具规模,到2012年底全国天然气发电装机投运3717万千瓦,2007~2012年间平均增长率约7.1%,天然气发电量也逐年在增加,见下表。

  

  通过引进美日欧厂家的燃机制造技术,我国哈动、东方、上海三大动力已初步掌握了燃机制造技术,即将具备批量生产能力。

  这样以来,我国既有发展战略的指引,又有一定的资源储备保障,有装备技术供给的能力,加快天然气发展,扩大天然气利用,加快天然气发电的发展,已经具备条件。

  2013年春季开始,先是京津冀鲁,尔后扩延至豫苏浙沪皖的雾霾天气引起广泛的关注。6月14日国务院常务会议出台大气污染防治十条措施,其中关闭燃煤电厂和实现天然气替代(煤炭)成为重要的手段,以北京市为例,将关闭城市及近郊的四座燃煤电站,全市减煤1300万吨,京津冀鲁共减煤8300万吨,而京津冀、长三角、珠三角及中西部涉及的重点城市47座,这些城市市区和周边均建有大量燃煤电厂,如果成规模的关闭将达到上万千瓦的规模,这为天然气发电的发展准备了市场空间。有些地方关闭电厂带来的电力缺口,指望外来电以补充,这是不现实的,因为,所谓外来电无非指晋、陕、蒙、宁、新煤炭基地开发的火电,通过大规模送电到达负荷中心,这无非是将污染做了平行移动,并非釜底抽薪之策,而通过大规模输电陡然增加了治污成本,而将此成本改为在东部地区用天然气发电取代煤炭发电既可优化我国能源消费结构达到降低排放,又能提高能效,提高电力系统的稳定性等多项效果。

  我国能源发展“十二五”规划中,对天然气发电已经做了安排。随着天然气开发目标确定,“十二五”期新增(集中的)天然气发电3000万千瓦,到2015年全国天然气发电(集中式)装机规模达到5600万千瓦;同时启动天然气分布式能源规划项目,总规模达到5000万千瓦。根据规划要求希望在2015年底实现上述目标,按照已投入运行的多台燃气发电机组单位气耗约0.2立方米/千瓦时,发电设备利用小时3500小时计,发电用气432亿立方米,约占全部用气量的18.78%。比目前的占比(约16.6%)有的提高。

  “十三五”期间我国应继续加快天然气发电的装机步伐,“十三五”期投产3400万千瓦(集中式)燃气发电机组,到2020年底实现5000万千瓦的分布式能源项目,这些项目均为热电或热电冷联产,利用小时略高一些,到2020年天然气发电总装机规模达到1.5亿千瓦,约占全部装机规模的8%以上,天然气耗量约1065亿立方米。预计2020年全国天然气(含非常规燃气、液化石油气等)4626亿立方米(2020年比2015年均增长15%,比“十二五”降3.4个百分点),发电用气比例为22.97%,比2015年提高4.19个百分点。

  天然气发电的不足是发电成本较高,主要是因为气价影响,所以各地均采取一厂一价(或一机一价),政府适度补贴的办法维持天然气发电的简单再生产。随着气价改革深化,天然气发电的价格形成机制也应按市场化原则进行改革。用天然气替代煤炭发电以改善大气污染防治,应由全体用户共同负担。(供稿:中国电力发展促进会专职顾问 姜绍俊) 

  

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