天然氣發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性分析

邵雪華 詹淑慧

1.北京建筑大學(xué)環(huán)境與能源學(xué)院；2.北京建筑大學(xué)北京市“供熱、供燃?xì)狻⑼L(fēng)及空調(diào)工程”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2012 年10 月，國家先后頒布了《天然氣發(fā)展“十二五”規(guī)劃》、《天然氣利用政策》，明確把天然氣價改列入“十二五”期間資源產(chǎn)品價格改革的主要目標(biāo)之一。2010—2012 年間，我國進(jìn)口氣價上漲了68.8%，對外依存度到“十二五”末很可能接近40%，進(jìn)口氣國內(nèi)銷價和進(jìn)口成本倒掛日益嚴(yán)重，這也倒逼國內(nèi)氣價需要調(diào)整。價格倒掛催化價改，天然氣市場化勢在必行。本文根據(jù)現(xiàn)狀價格及市場化后的價格，分析燃料價格對于上網(wǎng)電價的敏感性以及對不同燃料的經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保性進(jìn)行分析對比得出適合各類燃料發(fā)展的價格區(qū)間。

概述

天然氣是一種潔凈環(huán)保的優(yōu)質(zhì)能源，幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質(zhì)，燃燒時產(chǎn)生二氧化碳少于其他化石燃料，造成溫室效應(yīng)較低，因而能從根本上改善環(huán)境質(zhì)量。天然氣作為世界公認(rèn)的清潔能源，在我國已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，天然氣的用量也不斷攀升，用氣結(jié)構(gòu)也不斷發(fā)生變化。

為治理大氣污染，北京市將大力推進(jìn)“煤改氣”，燃煤電廠關(guān)停、采暖鍋爐改造、工業(yè)用煤壓減和散煤治理四大領(lǐng)域壓減燃煤260 萬t，五環(huán)路內(nèi)基本取消燃煤鍋爐，因此天然氣發(fā)電已經(jīng)成為城市熱點(diǎn)中心的主要能源，北京四大熱電中心全部建成投運(yùn)后，清潔能源使用比重將達(dá)80%。

表1 北京市天然氣用氣負(fù)荷及用氣結(jié)構(gòu)

從此可見，天然氣用于發(fā)電的比例越來越高，因此在天然氣市場化的背景下，天然氣價格上漲必將導(dǎo)致上網(wǎng)電價的上漲，當(dāng)天然氣價格上漲到一定程度，則天然氣發(fā)電的成本過高，天然氣發(fā)電將不再有經(jīng)濟(jì)效益，因此分析天然氣價格對發(fā)電領(lǐng)域的影響是很有必要的。

燃料價格對上網(wǎng)電價的敏感性分析

圖1 北京市天然氣負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及預(yù)測

我國北方地區(qū)主要是火力發(fā)電，占總發(fā)電站的70%，火力發(fā)電主要有燃煤發(fā)電和燃?xì)獍l(fā)電。本文各選取兩種典型的燃煤發(fā)電機(jī)組和燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，根據(jù)《火電工程限額設(shè)計(jì)參考造價指標(biāo)（2010 年水平）》里的發(fā)電成本和上網(wǎng)電價計(jì)算的相關(guān)參數(shù)及指標(biāo)值，取年運(yùn)行小時數(shù)4000、4500、5000 分別對發(fā)電成本和上網(wǎng)電價進(jìn)行計(jì)算。

燃煤價格對上網(wǎng)電價的敏感性分析

（1）由于北京的燃煤電廠主要普使用的是裝機(jī)容量為600MW 的發(fā)電機(jī)組，因此選用2×600MW 超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組作為研究對象，進(jìn)行燃煤價格對上網(wǎng)電價的敏感性分析，參照600MW 電廠的工程投資數(shù)據(jù)，通過計(jì)算，可以分別得到天然氣發(fā)電的發(fā)電成本和上網(wǎng)電價，如表2 所示。

根據(jù)機(jī)組運(yùn)行小時數(shù)為4000h、4500h 和5000h 所對應(yīng)的等高曲線來研究燃?xì)鈨r格對發(fā)電成本和上網(wǎng)電價的影響。設(shè)ε 為敏感系數(shù)；煤價變化區(qū)間取450 元/t～950元/t，從而，可計(jì)算出

圖2 2005 年天然氣用氣結(jié)構(gòu)

圖3 2010 年天然氣用氣結(jié)構(gòu)

圖4 2015 年天然氣用氣結(jié)構(gòu)

表2 600MW 燃煤發(fā)電機(jī)組發(fā)電成本和上網(wǎng)電價

表3 1000MW 燃煤發(fā)電機(jī)組發(fā)電成本和上網(wǎng)電價

表4 350MW 燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組發(fā)電成本和上網(wǎng)電價

（2）選取徐聞燃煤電廠的1000MW 超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組進(jìn)行計(jì)算

裝機(jī)容量為1000MW 超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組是較新型的燃煤發(fā)電機(jī)組，因此選用2×1000MW 超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組作為研究對象，進(jìn)行燃煤價格對上網(wǎng)電價的敏感性分析，參照選用徐聞燃煤電廠的投資數(shù)據(jù)，通過計(jì)算，可以分別得到天然氣發(fā)電的發(fā)電成本和上網(wǎng)電價，如表3 所示。

根據(jù)機(jī)組運(yùn)行小時數(shù)為4000h、4500h 和5000h 所對應(yīng)的等高曲線來研究燃?xì)鈨r格對發(fā)電成本和上網(wǎng)電價的影響。設(shè) 為敏感系數(shù)；煤價變化區(qū)間取450 元/t～950元/t，從而，可計(jì)算出

天然氣價格對上網(wǎng)電價的敏感性分析

目前我國的燃機(jī)主要機(jī)型有6B、6F、9E 和9F 四個等級，北京的四大熱點(diǎn)中心主要采用的是9F 級機(jī)組，通州運(yùn)河核心區(qū)區(qū)域能源中心采用的是6B 級機(jī)組。

（1）由于北京地區(qū)的燃?xì)獍l(fā)電廠主要使用9F 級燃?xì)鈾C(jī)組，選用4×350MW 的9F 級燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組作為研究對象，進(jìn)行天然氣價格對上網(wǎng)電價的敏感性分析。參照北京四大燃?xì)怆姀S等工程的動態(tài)單位投資估算數(shù)據(jù)，通過計(jì)算，可以分別得到天然氣發(fā)電的發(fā)電成本和上網(wǎng)電價，如下表4 所示。

根據(jù)機(jī)組運(yùn)行小時數(shù)為4000h、4500h 和5000h所對應(yīng)的等高曲線來研究燃?xì)鈨r格對發(fā)電成本和上網(wǎng)電價的影響。設(shè)ε 為敏感系數(shù)；氣價變化區(qū)間取3.07 元/m3～4.07 元/m3，從而，可計(jì)算出

表5 230MW 燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組發(fā)電成本和上網(wǎng)電價

（2）選用3×230MW 的6B 級燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組作為研究對象，進(jìn)行天然氣價格對上網(wǎng)電價的敏感性分析。參照通州運(yùn)河核心區(qū)區(qū)域能源中心工程的動態(tài)單位投資估算數(shù)據(jù)，通過計(jì)算，可以分別得到天然氣發(fā)電的發(fā)電成本和上網(wǎng)電價，如表5 所示。

根據(jù)機(jī)組運(yùn)行小時數(shù)為4000h、4500h 和5000h所對應(yīng)的等高曲線來研究燃?xì)鈨r格對發(fā)電成本和上網(wǎng)電價的影響。設(shè)ε 為敏感系數(shù)；氣價變化區(qū)間取3.07 元/m3～4.07 元/m3，從而，可計(jì)算出

通過計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，雖然在不同機(jī)組運(yùn)行小時數(shù)下有不同的敏感性系數(shù)，但都有著較高的敏感系數(shù)，說明燃料成本的高低決定著上網(wǎng)電價的高低，且隨著年運(yùn)行小時數(shù)的增加，敏感系數(shù)逐漸增加?？梢姡剂蟽r格對上網(wǎng)電價的電廠的變化十分敏感，主要原因在于燃料成本占電價構(gòu)成比例較大，約為70%。

燃煤發(fā)電與燃?xì)獍l(fā)電經(jīng)濟(jì)性對比

北京熱電廠的燃煤發(fā)電機(jī)組常用的裝機(jī)容量是600MW，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組主要為9F 級機(jī)組，常用的裝機(jī)容量主要是350MW，現(xiàn)選上述的裝機(jī)容量為600MW的燃煤發(fā)電機(jī)組與裝機(jī)容量為350MW 的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對比，由于北京地區(qū)的熱電廠全年運(yùn)行小時數(shù)為4000～5000h，所以取年運(yùn)行小時數(shù)為4500h，對兩種機(jī)組的發(fā)電的上網(wǎng)電價進(jìn)行對比如表6。

由上述可得，天然氣價格在2.67 元/m3時，燃煤價格約等于1100 元/t 時，天然氣發(fā)電所得上網(wǎng)電價與燃煤發(fā)電所得上網(wǎng)電價相等，當(dāng)燃煤價格高于1100 元/t 時，天然氣用于發(fā)電相較于傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電才具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢；若天然氣價格增長到3.87 元/m3時，燃煤價格約等于1600 元/t 時，天然氣發(fā)電所得上網(wǎng)電價與燃煤發(fā)電所得上網(wǎng)電價相等，當(dāng)燃煤價格高于1600 元/t 時，天然氣用于發(fā)電相較于傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電才具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。但就目前的煤炭價格來講，煤炭價格低于天然氣價格，即煤炭發(fā)電成本比天然氣發(fā)電的成本要低。因此，但從經(jīng)濟(jì)的角度上講，燃煤發(fā)電比燃?xì)獍l(fā)電更具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

表6 燃煤發(fā)電與燃?xì)獍l(fā)電上網(wǎng)電價對比

圖5 燃煤發(fā)電與燃?xì)獍l(fā)電上網(wǎng)電價對比

結(jié)語

1.天然氣發(fā)電的成本比燃煤發(fā)電成本高，以目前工業(yè)用天然氣的價格2.67 元/m3來說，當(dāng)燃煤價格高于1100 元/t 時，天然氣用于發(fā)電才具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

2.若天然氣價格市場化后增長到3.87 元/m3時，當(dāng)燃煤價格高于1600 元/t 時，天然氣用于發(fā)電才具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

3.天然氣發(fā)電相較于傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電，其環(huán)保效益具有很大優(yōu)勢，且根據(jù)北京的現(xiàn)狀及政策，勢必將全部采用天然氣作為燃料用于發(fā)電，而煤炭由于其燃燒會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，所以支持政府發(fā)展天然氣的使用，煤炭價格應(yīng)向上調(diào)整作為污染空氣的懲罰費(fèi)用。