中國天然氣分布式能源“十四五”前景預測及重點區(qū)域分析

孫曼麗，蒙青山，秦鋒，張興達

( 1.中海石油氣電集團有限責任公司；2.中國城市燃氣協(xié)會分布式能源專業(yè)委員會）

作為一種新型動能系統(tǒng)和利用方式，天然氣分布式能源具有啟停迅速、運行靈活、高效環(huán)保且更靠近用戶的特點，能夠更好地匹配中國能源清潔低碳轉型的要求。但由于中國關鍵設備基本依靠進口，造價較高，運行成本受天然氣價格影響較大，國家又未出臺相關補貼政策，導致企業(yè)開發(fā)天然氣分布式能源項目的積極性不高，始終未能大規(guī)模發(fā)展，且區(qū)域發(fā)展不均衡。尤其是受2014年天然氣價格大幅上漲、2017年大規(guī)模“氣荒”的影響，至今裝機規(guī)模依然較小。隨著中國碳達峰、碳中和（“雙碳”）目標的推進，能源清潔低碳化轉型加速，天然氣分布式能源項目也迎來新的發(fā)展階段。

1 中國天然氣分布式能源發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)中國城市燃氣協(xié)會分布式能源專業(yè)委員會不完全統(tǒng)計，截至2020年底，中國天然氣分布式能源項目共計632個，總裝機容量2274萬千瓦；項目個數(shù)較2015年增加344個，年均增速17.0%；裝機規(guī)模增加了1162萬千瓦，年均增速15.4%。從區(qū)域分布看，天然氣分布式能源項目主要分布在京津冀魯、長三角、珠三角、川渝及其他地區(qū)，占比分別為20.3%、30.7%、11.4%、14.2%和23.4%，裝機容量占比分別為13.8%、17.5%、25.4%、11.7%、31.5%，其中廣東、江蘇、浙江、上海是最為密集的地區(qū)，區(qū)域發(fā)展不平衡現(xiàn)象明顯。從應用場景看，中國天然氣分布式能源項目主要集中在工業(yè)園區(qū)、辦公和工業(yè)類等。其中園區(qū)類項目數(shù)量占比為48.6%，辦公和工業(yè)類占比均為11.9%，醫(yī)院類占比為9.2%，綜合商業(yè)體、數(shù)據(jù)中心占比為11.4%，酒店及大型公建占比為7.1%；從裝機規(guī)模上看，園區(qū)類占比為84.7%，工業(yè)類占比為6.4%，綜合商業(yè)體、數(shù)據(jù)中心占比為5.8%，辦公樓、大型公共建筑等占比為5.4%。

據(jù)中國能源研究會分布式能源專業(yè)委員會的不完全統(tǒng)計，2020年6月到2021年7月，中國新投產(chǎn)天然氣分布式能源項目6個，已開工項目5個，新核準項目5個，共計16個，全部投產(chǎn)后新增總裝機容量約為133萬千瓦。從區(qū)域分布看，主要分布在南方及長江沿線地區(qū)，包括廣東、廣西、重慶及江蘇。從新增裝機規(guī)?？?，廣東、廣西占比較高，單個項目規(guī)模上江蘇、湖北規(guī)模較大。從項目類型看，仍以區(qū)域燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)項目為主，對區(qū)域提供電、熱、冷等綜合服務，樓宇型分布式能源項目占比在40%左右。從項目規(guī)?？?，10萬千瓦以上的大型天然氣分布式能源項目較多，主要是大唐集團、華電集團、華潤電力、中國電力集團、協(xié)鑫集團等投建的區(qū)域型熱電聯(lián)產(chǎn)項目；2萬千瓦以下的項目也不少，主要是滿足業(yè)主自身用能需要的自建項目，包括為商業(yè)樓宇、醫(yī)院、工廠供能的分布式項目。

隨著中國“雙碳”目標的提出，各地政府及發(fā)電企業(yè)對天然氣分布式能源項目越加重視，加之風能、太陽能、生物能源發(fā)電等的發(fā)展，多能互補的分布式供電系統(tǒng)成為重要的傳統(tǒng)能源與新能源融合供給方式，天然氣分布式能源系統(tǒng)建設進入實質(zhì)性開發(fā)實施階段，天然氣分布式能源項目迎來黃金發(fā)展期。

2 全國天然氣分布式能源“十四五”前景預測

2.1 預測思路

中國天然氣分布式能源發(fā)展尚處初期，至今還未進入政策完善、發(fā)展均衡、周期規(guī)律明顯的階段，且近幾年的發(fā)展證明其受外部政策等環(huán)境影響較大，因此現(xiàn)階段的前景預測無法完全采用定量分析的方法進行，需要定性與定量相結合，以定性方法為主，加之區(qū)域發(fā)展極不均衡，故本文預測目標主要聚焦重點發(fā)展區(qū)域及發(fā)展規(guī)模。

鑒于此，基于分析發(fā)展現(xiàn)狀、識別影響因素、設置發(fā)展情景、征詢專家意見的邏輯思路，我們采用了PEST（政策、經(jīng)濟、社會、技術）分析、情景模擬及專家論證相結合的方法。首先在分析中國天然氣分布式能源發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上確定主要影響因素，再結合對影響因素及其影響程度的分析對各影響因素的發(fā)展情景進行劃分，最后參考專家意見，基本明確了到“十四五”時期中國天然氣分布式能源不同的發(fā)展情景以及各種情境下的發(fā)展目標。

2.2 預測方法

2.2.1 識別影響因素

基于國內(nèi)天然氣分布式能源的發(fā)展現(xiàn)狀，本文對分布式能源項目按照區(qū)域分布、應用場景、裝機規(guī)模、裝機類型進行分類，并聚焦“十四五”發(fā)展，采用PEST模型重點分析了主要影響因素。

政策因素和經(jīng)濟因素均是影響中國天然氣分布式能源發(fā)展的主要因素，且存在一定的不確定性，但整體發(fā)展方向是利好的。其中政策因素重點考慮了國家能源戰(zhàn)略、電力體制改革及油氣體制改革的新導向和新要求。國家能源戰(zhàn)略提出要堅持“節(jié)約、清潔、安全”的戰(zhàn)略方針，加快構建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系，同時發(fā)揮戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢、統(tǒng)籌推進基礎設施建設、加快綠色低碳發(fā)展，突出能源分布式發(fā)展、清潔化利用、包容式發(fā)展以及多能互補。電力體制改革提出充分調(diào)動需求側相應資源、合理推動支撐性基礎性電源項目規(guī)劃建設，同時注重提升電力系統(tǒng)整體效率，推動電力綠色轉型升級，提升系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力。天然氣體制改革提出進一步推進油氣管網(wǎng)設施公平開放進程，促進管道設施利用效率，堅定不移深化油氣體制改革。

經(jīng)濟因素重點考慮宏觀經(jīng)濟、能源價格及碳交易發(fā)展方面。從宏觀經(jīng)濟面看，國內(nèi)經(jīng)濟整體發(fā)展向好，盡管受疫情影響但很快復蘇，各項指標均已回歸到疫情前水平。根據(jù)政府工作報告，“十四五”期間，經(jīng)濟運行將保持在合理區(qū)間，相比經(jīng)濟增長的數(shù)量，將更關注經(jīng)濟增長的質(zhì)量，尤其是習近平總書記提出“雙碳”目標后，國家將“碳達峰、碳中和”納入經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)文明建設的整體布局，積極促進經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉型。從能源價格層面看，到2023年，競爭性領域和環(huán)節(jié)價格主要由市場決定，網(wǎng)絡型自然壟斷環(huán)節(jié)科學定價機制將全面建立，能源資源價格形成機制將進一步完善，重要民生商品價格調(diào)控機制更加健全，公共服務價格政策基本完善，適應高質(zhì)量發(fā)展要求的價格政策體系基本建立。在碳交易方面，全國碳市場啟動，將外部成本計入能源成本，將直接影響企業(yè)的經(jīng)濟效益。

社會因素和技術因素也是影響天然氣分布式能源發(fā)展的重要因素，相較政策因素和經(jīng)濟因素，其發(fā)展趨勢更為明朗。首先可再生能源高速發(fā)展，將成為未來能源消費結構的主體，屆時電力系統(tǒng)對靈活性調(diào)峰調(diào)頻的需求將不斷增加，這成為分析天然氣分布式能源發(fā)展的主要社會因素。在技術因素方面，“源網(wǎng)荷儲一體化”與電力體制改革必將相互促進、共同發(fā)展，核心技術自主化和裝備國產(chǎn)化也成為主流，且“十四五”規(guī)劃進一步明確了要推進燃氣輪機行業(yè)國產(chǎn)化進程，推進技術向高端化、專業(yè)化發(fā)展；煤電深度調(diào)峰改造、抽水蓄能、電化學儲能等與天然氣發(fā)電調(diào)峰將同臺競技，多能互補；信息化、數(shù)字化、聯(lián)網(wǎng)化、共享化也為打破技術瓶頸、構建新型電力系統(tǒng)提供了工具。

2.2.2 設置發(fā)展情景

上述影響因素整體利好中國天然氣分布式能源發(fā)展，但是也依然存在諸多不確定性因素。為更加客觀地分析發(fā)展前景，我們將影響因素盡可能轉化為可量化的評價指標，諸如天然氣供應能力、天然氣消費量、能源消費結構、天然氣發(fā)電增長率、天然氣分布式能源增長率等，結合近年的相關數(shù)據(jù)指標，設定非常樂觀、樂觀、一般、不樂觀及悲觀5種增長情景。同時，將政策、經(jīng)濟、社會、技術4種影響因素的作用程度區(qū)分低、中、高3類環(huán)境情景，最終經(jīng)征詢專家意見，得出不同環(huán)境情景、不同取值情景下的預測情況。

2015-2020年，受經(jīng)濟發(fā)展、大氣污染治理、“煤改氣”等影響，中國天然氣行業(yè)迅速發(fā)展，消費持續(xù)增長，天然氣供應能力、消費水平、能源消費結構等指標均呈現(xiàn)出歷史較好增速，為預測未來發(fā)展提供了較好的依據(jù)，成為我們初步設定5種情景取值的主要參照（見表1）。

表1 2025年中國天然氣市場發(fā)展各指標情景初步設定值

將政策、經(jīng)濟、社會、技術4種影響因素的作用程度區(qū)分低、中、高3類環(huán)境情景。

低情景：由于缺少政策支持，在構建清潔低碳安全高效的現(xiàn)代能源體系過程中，利益相關者將面臨重大調(diào)整；若無法通過技術進步，或在燃料成本的競爭中占據(jù)較大優(yōu)勢地位，那么天然氣分布式能源的市場滲透速度將相當緩慢。

中情景：由于發(fā)展不穩(wěn)定以及由此導致的資本投入減少，加之市場對分布式能源信心不足，行業(yè)很難取得重大技術突破，價格大幅下降的可能性渺茫，天然氣分布式能源發(fā)展增速將保持現(xiàn)狀。

高情景：有利的經(jīng)濟與技術條件因得到政策支持而獲得進一步發(fā)展；碳排放信用交易機制與將外部成本計入能源成本的計算方法，將為加速可再生能源與智能電網(wǎng)發(fā)展注入更多經(jīng)濟動力。在此環(huán)境中，行業(yè)可能在發(fā)生重大變革的同時保護利益相關者成本不受太大影響。

2.3 預測結果

綜上，“十四五”期間天然氣發(fā)電年均增速總體預測高于“十三五”。新增裝機容量既包括調(diào)峰電站也包括基荷電站。預測“十四五”末，天然氣發(fā)電裝機容量將達到1.47億～1.57億千瓦，到“十五五”末將超過2.2億千瓦。基于此，按照上述預測方法，各評價指標按照非常樂觀、樂觀、一般、不樂觀及悲觀5種情景取值，經(jīng)征詢專家建議，最終得出如下結論：1）天然氣供應能力方面，盡管天然氣行業(yè)及發(fā)電行業(yè)專家對于未來發(fā)展預期存在差異，但預測結論主要集中在5年增長率為20%；2）天然氣消費量方面，預測到2020-2025年5年增長率分布在為35%～40%，據(jù)此預測天然氣消費量約為4400億～4600億立方米；3）能源消費結構方面，預測結論分布在2025年天然氣在一次能源消費中占比為9%～10.5%；4）氣電增長率方面，預測2020-2025年5年增長率為50%～60%；5）最終預測“十四五”天然氣分布式能源的累計增長率范圍值為50%～70%。

綜合考慮“雙碳”背景下可再生能源大規(guī)模發(fā)展，新型電力系統(tǒng)加快構建，天然氣在低碳轉型過程中的作用及挑戰(zhàn)，天然氣分布式能源的特點等諸多積極和消極因素，鑒于積極因素遠大于消極因素，專家建議增長率50%～70%的下限降低2個百分點、上限增加7個百分點，分別對低、中、高3種情景進行預測，得出“十四五”天然氣分布式能源的累計增長率分別為48%、60%和77%。2020年底，中國天然氣分布式能源項目總裝機容量為2274萬千瓦，按此推算，2025年天然氣分布式能源總裝機規(guī)模分別為3365.5萬千瓦、3638.5萬千瓦和4025萬千瓦（見表2）。

表2 “十四五”期間中國天然氣分布式能源裝機規(guī)模預測

3 天然氣分布式能源發(fā)展重點區(qū)域分析

3.1 重點區(qū)域發(fā)展?jié)摿ρ芯?/h3>

綜合考慮國內(nèi)油氣企業(yè)天然氣資源供應的重點區(qū)域及發(fā)電集團“十四五”主力市場等因素，選定華南、華東、華北、華中“四區(qū)九省”作為重點發(fā)展區(qū)域，其中華南地區(qū)包括廣東、福建、海南，華東地區(qū)包括江蘇、浙江，華北地區(qū)包括河北、山東，華中地區(qū)包括湖北、湖南。

為更好地錨定發(fā)展目標，突出重點、精準開發(fā)，本文通過總結梳理九省的發(fā)展現(xiàn)狀、天然氣供應情況、相關政策、主要應用場景及“十四五”規(guī)劃內(nèi)容等，借鑒專業(yè)機構關于區(qū)域發(fā)展?jié)摿υu估的方法學，分別就該地區(qū)天然氣分布式能源發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展能力及發(fā)展預測建立相應的評價指標（見表3、表4、表5）。

表3 重點地區(qū)天然氣分布式能源發(fā)展現(xiàn)狀評價

表4 重點地區(qū)天然氣分布式能源發(fā)展能力及政策保障評價

表5 重點地區(qū)天然氣分布式能源發(fā)展規(guī)模預測評價

根據(jù)上述標準，將九省的“十三五”期間的發(fā)展情況及“十四五”規(guī)劃情況進行了取值計算，最終經(jīng)征詢相關專家意見后，計算出各省發(fā)展?jié)摿υu分（見表6）。優(yōu)先順序依次為廣東、江蘇、山東、浙江、湖北、湖南、河北、海南、福建。

表6 中國天然氣分布式能源各省發(fā)展?jié)摿υu分

3.2 重點區(qū)域發(fā)展目標分析

根據(jù)各省發(fā)展?jié)摿υu估情況，結合低、中、高3種情景預測值，將各省按照發(fā)展?jié)摿澐譃橐?、二、三、四類，其中廣東、江蘇屬于一類區(qū)域，浙江、山東屬于二類區(qū)域，湖北、河北、海南屬于三類區(qū)域，其他省份屬于四類區(qū)域，預測“十四五”期間各類區(qū)域天然氣分布式能源裝機規(guī)模（見表7）。這些分析為指導企業(yè)制定“十四五”重點區(qū)域發(fā)展及專項業(yè)務規(guī)劃提供了一定的借鑒。

4 結論

“雙碳”目標的提出，加快了低碳能源轉型的步伐，也為天然氣分布式能源發(fā)展帶來新的機遇。本文采用定性與定量相結合的方法，識別了影響天然氣分布式能源發(fā)展的主要因素及程度，設置了高、中、低3種發(fā)展情景，初步形成了重點區(qū)域發(fā)展?jié)摿Φ脑u價標準，并結合業(yè)內(nèi)專家意見，對全國天然氣分布式能源裝機規(guī)模進行了預測。具體結論如下。

1）到2025年，按照低、中、高3種情景，中國天然氣分布式能源總裝機規(guī)模將分別達到3365.5萬千瓦、3638.5萬千瓦和4025萬千瓦，相當于增長近48%～77%，發(fā)展空間較大。

2）根據(jù)重點區(qū)域分析及排序研究，華南地區(qū)的廣東、福建、海南，華北地區(qū)的山東、河北，華東地區(qū)的浙江，江蘇，華中地區(qū)的湖北、湖南為重點發(fā)展區(qū)域，發(fā)展?jié)摿ε判蛞来螢閺V東、江蘇、山東、浙江、湖北、湖南、河北、海南及福建。其中增量空間最大的廣東到2025年天然氣分布式能源新增裝機規(guī)模375.8萬千瓦（中情景），增量空間最小的福建新增裝機規(guī)模僅0.7萬千瓦（中情景）。

表7 重點地區(qū)天然氣分布式能源預測結果單位：萬千瓦