我國氣電產(chǎn)業(yè)“十四五”發(fā)展之思考

國電環(huán)境保護(hù)研究院常務(wù)副院長 劉志坦

今年是“十三五”規(guī)劃收官之年，恰逢全球新冠肺炎疫情蔓延，對全球政治經(jīng)濟(jì)及我國的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展帶來了重大影響。面對不確定性加劇的新形勢，編制能源行業(yè)“十四五”規(guī)劃工作將面臨更多的新挑戰(zhàn)、新變局。然而實現(xiàn)清潔低碳轉(zhuǎn)型依舊是能源發(fā)展不可動搖的前進(jìn)方向，加大節(jié)能減排力度依舊是能源發(fā)展必須堅持的重要措施，建設(shè)美麗中國依舊是能源發(fā)展持之以恒的奮斗目標(biāo)。

對于未來能源需求增長，世界許多知名機(jī)構(gòu)預(yù)測：可再生能源和天然氣將成為滿足未來全球能源需求增長的主要來源。低碳化、多元化、分散化、數(shù)字化和全球化將是未來能源發(fā)展的主要方向。天然氣是順應(yīng)上述能源發(fā)展趨勢的重要驅(qū)動力量。我國氣電產(chǎn)業(yè)經(jīng)過30余年的發(fā)展，已逐步成為我國能源格局中不容忽視的力量。但是我國氣電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍然不充分、不平衡，且在低碳、環(huán)保、靈活、高效方面的價值未得到充分發(fā)揮?！笆奈濉币?guī)劃形成在即，有必要站在全球能源發(fā)展大趨勢的背景下重新思考?xì)怆娫谀茉大w系中的作用和定位。

我國天然氣發(fā)電現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)

隨著我國天然氣產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展和資源環(huán)境約束日益加劇，我國氣電逐步發(fā)展壯大，至2019 年底我國氣電裝機(jī)容量已突破9000萬千瓦（見圖1），在我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)型進(jìn)程中發(fā)揮著愈來愈重要的作用。

自2010年以來，氣電產(chǎn)業(yè)雖然經(jīng)歷了天然氣供應(yīng)階段性緊張、氣價上揚(yáng)、電力需求增速放緩等不利因素的影響，但整體仍發(fā)展較快。圖2顯示，氣電裝機(jī)容量自2010 年至今已增長240%。但由于同期風(fēng)電、光伏發(fā)電的迅猛發(fā)展，使得氣電在總裝機(jī)容量的比重增長并不明顯，特別近5 年基本維持在4.3%～4.5%。但氣電在火電裝機(jī)的比重卻保持了較為明顯的增長態(tài)勢，由2010年的4.1%增長為2019年的8.7%，表明氣電作為低碳清潔能源在我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和低碳轉(zhuǎn)型中地位越來越重要。

受資源條件、管線建設(shè)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的限制，目前我國氣電機(jī)組分布很不均衡，主要集中在珠三角、長三角和京津地區(qū)。如圖3所示，廣東省是目前氣電裝機(jī)容量最大的省份，華東地區(qū)是燃?xì)廨啓C(jī)最集中的地區(qū)。截至2019年底，廣東省在運天然氣發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)2199 萬千瓦，根據(jù)《廣東省能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，到2020 年，氣電裝機(jī)要達(dá)到2300 萬千瓦。2019 年底，江蘇省氣電裝機(jī)總?cè)萘繛?610 萬千瓦，在2019 年3 月印發(fā)的《江蘇省環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施三年建設(shè)方案（2018～2020年）》中提出，到2020年，全省天然氣發(fā)電裝機(jī)規(guī)模達(dá)到2000 萬千瓦，煤炭消費總量比2016年減少3200萬噸。

我國氣電裝機(jī)容量中以五大發(fā)電集團(tuán)的機(jī)組為主，約占全國總裝機(jī)容量的50%。其中中國華電集團(tuán)有限公司、中國華能集團(tuán)有限公司裝機(jī)規(guī)模較大，截至2019 年分別達(dá)到1509 萬千瓦和1042 萬千瓦（分別占?xì)怆娍傃b機(jī)的16.7%、11.5%）。中國海洋石油集團(tuán)有限公司依托上游天然氣產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢，擁有846 萬千瓦裝機(jī)。

燃?xì)獍l(fā)電行業(yè)存在的問題

一是燃料成本偏高嚴(yán)重影響氣電市場競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。天然氣成本占?xì)怆娖髽I(yè)總成本的80%左右。我國天然氣價格長期以來一直偏高，導(dǎo)致氣電機(jī)組的上網(wǎng)電價長期處于高位，電價競爭力較差。為了應(yīng)對較高的燃料成本，多地政府通過采取兩部制電價、直接給予財政補(bǔ)貼等方式來加以疏導(dǎo)，但隨著燃?xì)鈾C(jī)組裝機(jī)容量的不斷提升，價格疏導(dǎo)的壓力也越來越大，進(jìn)一步擴(kuò)大天然氣發(fā)電規(guī)模難度增大。

二是對氣電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性認(rèn)識不足，使其發(fā)展缺乏科學(xué)的統(tǒng)籌規(guī)劃。氣電特別是熱電聯(lián)產(chǎn)以及冷熱電三聯(lián)供既是天然氣高效利用的重要方式，又是調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、改善區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的有效措施。

圖1 2019年全國各類型電源裝機(jī)情況（單位：萬千瓦）

圖2 2010～2019年氣電裝機(jī)容量增長及占比情況（單位：萬千瓦，%）

圖3 2019年全國重點地區(qū)氣電裝機(jī)情況（單位：萬千瓦）

三是運行方式不科學(xué)且缺少相應(yīng)補(bǔ)償機(jī)制。燃?xì)鈾C(jī)組為電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻作出了貢獻(xiàn)，但啟停頻繁會影響設(shè)備壽命，縮短設(shè)備檢修周期，增加設(shè)備更換頻次。部分地區(qū)未充分考慮燃?xì)鈾C(jī)組調(diào)峰調(diào)頻成本，未獲相應(yīng)補(bǔ)償或補(bǔ)償成本偏低，其調(diào)峰的價值未得到充分反映。

四是未完全掌握燃?xì)廨啓C(jī)核心技術(shù)，制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前我國尚缺少燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室、高溫透平葉片等關(guān)鍵熱部件自主設(shè)計和制造能力，不僅制約設(shè)備國產(chǎn)化水平，而且使得機(jī)組投產(chǎn)后核心部件的運行維護(hù)被供應(yīng)商壟斷，檢修維護(hù)費用居高不下，從而影響企業(yè)生產(chǎn)成本，也在一定程度上制約了氣電在國內(nèi)的發(fā)展。

五是我國天然氣對外依存度逐步加大，影響投資者信心。目前我國已探明的常規(guī)天然氣儲量不夠豐富，人均水平偏低。頁巖氣等非常規(guī)天然氣儲量雖然豐富，但開發(fā)程度還有限，產(chǎn)量增長還存在不確定性，短期內(nèi)在天然氣產(chǎn)量中占比不會太高。近些年來我國進(jìn)口天然氣比重逐步提升，對外依存度逐步加大。2019年對外依存度達(dá)到43%，能源供應(yīng)安全存在一定風(fēng)險。此外，天然氣需求存在季節(jié)性不平衡，特別是在冬季民生用氣和發(fā)電用氣之間存在矛盾，這些都是制約天然氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)因素。

明確氣電產(chǎn)業(yè)在能源體系中的作用

在電力“十四五”規(guī)劃編制中，對氣電的地位及其作用應(yīng)該有更明確的規(guī)劃和目標(biāo)。為使規(guī)劃更加科學(xué)，符合氣電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在特性和未來能源發(fā)展規(guī)律，在規(guī)劃前首先應(yīng)充分認(rèn)識氣電產(chǎn)業(yè)特性，解決其在發(fā)展中的問題，即消除一個顧慮、改善一個短板、發(fā)揮一個應(yīng)用和明確一個定位。

第一，“消除一個顧慮”，即打消對天然氣供應(yīng)是否能得到充分保障的顧慮，這是氣電可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。長期以來，行業(yè)人士對發(fā)展氣電沒有信心的根本原因就是他們始終認(rèn)為我國是“富煤貧油少氣”的國家，天然氣資源不豐富，因此不建議大力發(fā)展天然氣發(fā)電。實際情況并非如此。首先從資源角度看，根據(jù)《BP 世界能源統(tǒng)計年鑒2019》，截至2018 年底我國常規(guī)天然氣探明儲量為6.1 萬億立方米，居世界第七位。我國頁巖氣等非常規(guī)天然氣儲量豐富，且近年來產(chǎn)量持續(xù)增長，2019年產(chǎn)量達(dá)到154億立方米。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，2030年頁巖氣產(chǎn)量將突破1000億立方米。近幾年隨著我國天然氣勘探開采力度加大，其產(chǎn)量也在逐步上升。2019年天然氣產(chǎn)量為1736 億立方米，增長9.8%，連續(xù)三年增產(chǎn)超過100億立方米，其中致密砂巖氣、頁巖氣和煤層氣等非常規(guī)天然氣產(chǎn)量占比超過30%，增長23.6%，拉動全部天然氣產(chǎn)量增長6.9%。其次從全球天然氣市場來看，目前到“十四五”期間，全球天然氣供應(yīng)處于寬松的局面，全球液化天然氣（LNG）產(chǎn)能過剩。這些因素都有利于保障氣電的資源供應(yīng)。

第二，“改善一個短板”，即提升氣電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，這是氣電發(fā)展的問題關(guān)鍵。長期以來，由于燃料價格偏高，導(dǎo)致氣電機(jī)組在經(jīng)濟(jì)性上無法與其他發(fā)電形式競爭。為了改善這一短板，應(yīng)從以下幾方面入手：一是應(yīng)加大上游天然氣資源的勘探開采力度，提高國內(nèi)天然氣供應(yīng)比例；二是構(gòu)建多元化的天然氣進(jìn)口格局，控制進(jìn)口天然氣成本；三是充分利用天然氣市場化改革的契機(jī)，大力推動大中型燃?xì)怆姀S直購天然氣，減少中間環(huán)節(jié)層層加價，降低發(fā)電企業(yè)成本；四是加大科技創(chuàng)新力度，提升燃?xì)廨啓C(jī)自主化和國產(chǎn)化水平，進(jìn)一步降低運維成本；五是充分發(fā)揮氣電機(jī)組啟停靈活的優(yōu)勢，實現(xiàn)在電力市場中的競爭優(yōu)勢。

第三，“發(fā)揮一個應(yīng)用”，即充分發(fā)揮氣電在未來電力系統(tǒng)中靈活性電源的作用，這是氣電發(fā)展的一個重要方向。隨著風(fēng)電等間歇性電源在電網(wǎng)中比重越來越大，電網(wǎng)對于具有快速調(diào)峰能力的靈活性電源需求越來越迫切。燃?xì)廨啓C(jī)具有啟停速度快、升降負(fù)荷能力強(qiáng)、建設(shè)成本低、周期短和選址靈活等特點，非常適宜在間歇性電源比重較大的電網(wǎng)中作為靈活性電源配置，實現(xiàn)與風(fēng)電光伏等新能源的協(xié)同發(fā)展。

第四，“明確一個定位”，即明確發(fā)展氣電是能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中，從高碳能源向低碳能源、最終向無碳能源轉(zhuǎn)型過程中不可跨越的階段和最佳過渡能源。人類使用化石能源的進(jìn)程就是逐步從固體能源到液體能源，最終過渡到氣體能源。天然氣是優(yōu)質(zhì)高效的清潔化石能源，氣電也是應(yīng)用最為成熟的技術(shù)，它可與核能和可再生能源形成良性互補(bǔ)，是實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和推進(jìn)低碳清潔發(fā)展的現(xiàn)實選擇。

氣電產(chǎn)業(yè)“十四五”發(fā)展展望

當(dāng)前，氣電已經(jīng)成為全球天然氣利用的第一選擇。氣電因其獨特的啟停靈活性優(yōu)勢，成為最受電網(wǎng)歡迎的調(diào)峰電源。在減排政策驅(qū)動下，美歐等很多國家更是將氣電列為主要電源。為了深入貫徹“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略，推進(jìn)天然氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)我國能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和發(fā)展清潔化，建議能源“十四五”規(guī)劃中應(yīng)進(jìn)一步明確氣電的地位，保持戰(zhàn)略定力，在粵港澳大灣區(qū)、長三角和京津冀等重點地區(qū)合理布局，有序發(fā)展氣電項目，改善對燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)項目發(fā)展不利的政策，共同營造氣電發(fā)展的良好環(huán)境，進(jìn)而推動我國清潔能源實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

第一，氣電發(fā)展有利于我國逐步將天然氣培育成為現(xiàn)代清潔能源體系的主體能源之一?！笆奈濉逼陂g，全球LNG 建設(shè)過剩，全球天然氣處于寬松局面。此外隨著我國天然氣勘探開采力度加大和多元化進(jìn)口體系將逐步建立，以及應(yīng)急儲備體系的不斷完善，天然氣供應(yīng)緊張局面將得到改善。因此如果不發(fā)展氣電，天然氣占一次能源比重?zé)o法提升，進(jìn)口天然氣的消納也可能出現(xiàn)問題。

第二，氣電發(fā)展有利于推動我國高端裝備制造水平和創(chuàng)新能力的提升。當(dāng)前，我國燃?xì)廨啓C(jī)國產(chǎn)化正處于關(guān)鍵時期。預(yù)計“十四五”時期國家“兩機(jī)”重大專項等將取得重大突破，這也將進(jìn)一步推進(jìn)我國高端裝備制造水平，徹底解決“卡脖子”問題。氣電的發(fā)展將為我國國產(chǎn)燃機(jī)的推廣應(yīng)用提供廣闊舞臺。

第三，氣電發(fā)展有利于我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)能減排。隨著碳排放達(dá)峰壓力的日益加大，進(jìn)一步實現(xiàn)煤炭減量、有效減少碳排放具有重要現(xiàn)實意義。此外，在北方氣源有保障、經(jīng)濟(jì)承受能力較強(qiáng)的省會和中心城市適度發(fā)展燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)項目，也有助于實現(xiàn)煤炭減量和清潔供熱，不斷提升城市環(huán)境質(zhì)量，為全社會帶來更多環(huán)保紅利。

第四，氣電發(fā)展有利于可再生能源發(fā)展和電網(wǎng)安全。隨著風(fēng)電等間歇性電源比重持續(xù)增加，如何消納新能源并保障電網(wǎng)安全性是電網(wǎng)以及電力行業(yè)面臨的日益突出的矛盾。雖然煤電也可進(jìn)行靈活性改造，但改造后會帶來能效的下降以及保持環(huán)保排放水平的壓力，有序發(fā)展燃?xì)庹{(diào)峰電站可以促進(jìn)可再生能源發(fā)展，有效解決其消納矛盾。

“十四五”期間將是發(fā)展氣電的戰(zhàn)略“窗口期”，預(yù)計到2025年“十四五”規(guī)劃期結(jié)束時，我國氣電裝機(jī)容量將會突破1.5億千瓦，占總裝機(jī)容量的6%左右。結(jié)合我國氣電發(fā)展現(xiàn)狀和重要意義，預(yù)計“十四五”期間氣電發(fā)展將會呈現(xiàn)以下主要趨勢。

從發(fā)展區(qū)域看，建設(shè)布局燃機(jī)的區(qū)域?qū)⒏訌V泛，發(fā)達(dá)地區(qū)項目競爭日益激烈。目前北京、上海等地大型燃機(jī)項目已趨飽和，基本沒有發(fā)展空間。江蘇、廣東等沿海省份經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市中心、工業(yè)園區(qū)的優(yōu)質(zhì)項目資源點已基本被占，燃機(jī)項目布局基本定型，新布局燃機(jī)項目時條件更加嚴(yán)苛，因而發(fā)展空間受限，造成項目競爭日趨激烈，開發(fā)難度不斷加大。但隨著二十世紀(jì)90 年代初建設(shè)的一批位于城市及近郊的煤電機(jī)組，特別是供熱機(jī)組陸續(xù)進(jìn)入淘汰期，這些電廠將有可能改建為燃?xì)夤峄蛘{(diào)峰機(jī)組。隨著環(huán)保約束力度加強(qiáng)特別是煤炭消費負(fù)增長，以及俄羅斯天然氣的引進(jìn)和中俄東線天然氣等管線建設(shè)，河北、山東和東北等省份地區(qū)將成為新的發(fā)展區(qū)域，上述區(qū)域的省會和重點城市將會建設(shè)一批以供熱為主要目的熱電聯(lián)產(chǎn)項目。

從技術(shù)發(fā)展看，首先隨著燃機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步和設(shè)備造價的逐步下降，作為調(diào)峰和民用供熱機(jī)組，H級燃機(jī)的數(shù)量將逐步增加，但尚不會成為主流。與此同時，隨著能源結(jié)構(gòu)調(diào)整以及售電側(cè)改革，以解決工業(yè)園區(qū)基礎(chǔ)能源供應(yīng)為目的，6F級（10萬千瓦級）及更小級別的中小型燃機(jī)會更受青睞，大型化與小型化相結(jié)合的特征和趨勢會更加突出。其次，隨著氫產(chǎn)業(yè)的不斷成熟及燃?xì)廨啓C(jī)摻燒氫氣技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，氣電產(chǎn)業(yè)與氫能技術(shù)的結(jié)合將成為可能。此外隨著機(jī)群數(shù)量增多以及業(yè)主對燃機(jī)運檢工作的逐步熟悉，選擇第三方檢修的業(yè)主將會增多，氣電維修成本將會大幅下降。

從環(huán)保要求看，燃?xì)怆姀S加裝SCR（選擇性催化還原）脫硝系統(tǒng)會成為趨勢。隨著燃?xì)怆姀S數(shù)量的增多以及燃煤機(jī)組全面完成超低排放改造，環(huán)保部門及公眾對燃?xì)怆姀S的環(huán)保水平將會更加關(guān)注，燃機(jī)的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)將會進(jìn)一步趨嚴(yán)，其氮氧化物排放限值將會進(jìn)一步降低。繼北京、天津、深圳等城市后，江蘇等燃?xì)鈾C(jī)組裝機(jī)容量較大的省份將會陸續(xù)出臺更為嚴(yán)格的地方排放標(biāo)準(zhǔn)，因此燃?xì)怆姀S在低氮燃燒基礎(chǔ)上加裝SCR脫硝系統(tǒng)將會成為趨勢。

從氣源供應(yīng)看，隨著氣源多元化和天然氣管網(wǎng)體制改革，天然氣電廠多氣源供應(yīng)和氣源市場化會成為趨勢。一些氣電裝機(jī)規(guī)模較大的企業(yè)將會向上游延伸產(chǎn)業(yè)鏈，通過建設(shè)或控制部分氣源或LNG接收站以保障燃料供應(yīng)，管道天然氣不再是唯一的選擇。與此同時，擁有上游天然氣資源的企業(yè)將會進(jìn)入到氣電產(chǎn)業(yè)。此外，隨著非常規(guī)天然氣的加快發(fā)展，使用這些氣源的電廠將會增多，因而氣電企業(yè)對燃料成分及熱值變化的關(guān)注程度也會逐漸加強(qiáng)?！?/p>

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