劉志坦
（國電環(huán)境保護研究院常務(wù)副院長）
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)濟及我國的經(jīng)濟社會發(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。
對于未來能源需求增長，世界許多知名機構(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)過三十余年的發(fā)展，已逐步成為我國能源格局中不容忽視的力量。但是同發(fā)達國家相比，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氣電在能源體系中的作用和定位。
一、我國天然氣發(fā)電現(xiàn)狀及面臨挑戰(zhàn)
（一）
氣電發(fā)展現(xiàn)狀
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)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)型進程中發(fā)揮著愈來愈重要的作用。
圖1 2019年全國各類型電源裝機情況（單位：萬千瓦）
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、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，氣電裝機容量自2010年至今已增長240%。但由于同期風電、光伏發(fā)電的迅猛發(fā)展，使得氣電在總裝機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。
圖2 2010～2019年氣電裝機容量增長及占比情況（單位：萬千瓦，%）
受資源條件、管線建設(shè)以及經(jīng)濟發(fā)展水平的限制，目前我國氣電機組分布很不均衡，主要集中在珠三角、長三角和京津地區(qū)。如圖3所示，廣東地區(qū)是目前氣電裝機容量最大的省份，華東地區(qū)是燃氣輪機最集中的地區(qū)。截至2019年底，廣東省在運天然氣發(fā)電裝機容量達2199萬千瓦，根據(jù)《廣東省能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，到2020年，氣電裝機要達到2300萬千瓦。2019年底，江蘇省氣電裝機總?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)電裝機規(guī)模達到2000萬千瓦，煤炭消費總量比2016 年減少3200萬噸。
圖3 2019年全國重點地區(qū)氣電裝機情況（單位：萬千瓦）
我國氣電裝機容量中以五大發(fā)電集團為主，約占全國總裝機容量的50%。其中華電、華能裝機規(guī)模較大，截至2019年分別達到1509萬千瓦和1042萬千瓦（分別占氣電總裝機的16.7%、11.5%）。中海油依托上游天然氣產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢，擁有846萬千瓦裝機。此外，京能、深圳能源、浙能和粵電等地方發(fā)電企業(yè)的氣電裝機也分別達到了506萬、225萬、403萬和465萬千瓦（如圖4所示）。
圖4 2019年全國各主要發(fā)電集團氣電裝機情況（單位：萬千瓦，%）
（二）
燃氣發(fā)電行業(yè)存在的問題
一是燃料成本偏高嚴重影響氣電市場競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。天然氣成本占氣電企業(yè)總成本的80%左右，與歐美國家相比，我國天然氣價格長期以來一直偏高，導(dǎo)致氣電機組的上網(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、直接給予財政補貼等方式來加以疏導(dǎo)，但隨著燃氣機組裝機容量的不斷提升，價格疏導(dǎo)的壓力也越來越大，進一步擴大天然氣發(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。但近兩年部分學(xué)者對此認識不到位，提出反對發(fā)展天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)的意見，對一些地區(qū)和主管部門決策造成嚴重干擾，致使政策出現(xiàn)搖擺，嚴重影響氣電產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展。
三是運行方式不科學(xué)且缺少相應(yīng)補償機制。燃氣機組為電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻作出了貢獻，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)未充分考慮燃氣機組調(diào)峰調(diào)頻成本，未獲相應(yīng)補償或補償成本偏低，其調(diào)峰的價值未得到充分反映。
四是燃氣輪機核心技術(shù)未完全掌握，制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前我國尚缺少燃氣輪機燃燒室、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，而且使得機組投產(chǎn)后核心部件的運行維護被供應(yīng)商壟斷，檢修維護費用居高不下，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年對外依存度達到 43%，能源供應(yīng)安全存在一定風險。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。
二、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。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)量達到154億立方米。隨著技術(shù)的不斷進步，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”，即提升氣電機組的經(jīng)濟性，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)致氣電機組在經(jīng)濟性上無法與其他發(fā)電形式競爭。為了改善這一短板，應(yīng)從以下幾方面入手：首先應(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口格局，控制進口天然氣成本；三是充分利用天然氣市場化改革的契機，大力推動大中型燃氣電廠直購天然氣，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，提升燃氣輪機自主化和國產(chǎn)化水平，進一步降低運維成本；五是充分發(fā)揮氣電機組啟停靈活的優(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的需求越來越迫切。燃氣輪機具有啟停速度快、升降負荷能力強、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，是實現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和推進低碳清潔發(fā)展的現(xiàn)實選擇。
三、氣電產(chǎn)業(yè)“十四五”發(fā)展展望
當前，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，推進天然氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進我國能源結(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，取消不發(fā)展燃氣熱電聯(lián)產(chǎn)項目的政策限制，共同營造氣電發(fā)展的良好環(huán)境，進而推動我國清潔能源實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。
第一，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無法提升，進口天然氣的消納也可能出現(xiàn)問題。
第二，有利于推動我國高端裝備制造水平和創(chuàng)新能力。當前，我國燃氣輪機國產(chǎn)化正處于關(guān)鍵時期。預(yù)計“十四五”時期國家“兩機”重大專項等將取得重大突破，這也將進一步推進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)燃機的推廣應(yīng)用提供廣闊舞臺。
第三，有利于我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)能減排。隨著2030年碳排放達峰壓力的日益加大，進一步實現(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)濟承受能力較強的省會和中心城市適度發(fā)展燃氣熱電聯(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，有利于可再生能源發(fā)展和電網(wǎng)安全。隨著風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。雖然煤電也可進行靈活性改造，但改造后會帶來能效的下降以及環(huán)保排放水平保持的壓力，有序發(fā)展燃氣調(diào)峰電站可以促進可再生能源發(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，我國氣電裝機容量將會突破1.5億千瓦，占總裝機容量的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：
1.從發(fā)展區(qū)域看，建設(shè)布局燃機的區(qū)域?qū)⒏訌V泛，發(fā)達地區(qū)項目競爭日益激烈。目前北京、上海等地大型燃機項目已趨飽和，基本沒有發(fā)展空間。江蘇、廣東等沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達的城市中心、工業(yè)園區(qū)的優(yōu)質(zhì)項目資源點已基本被占，燃機項目布局基本定型，新布局燃機項目時條件更加嚴苛，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。但隨著上世紀九十年代初建設(shè)的一批位于城市及近郊的煤電機組，特別是供熱機組陸續(xù)進入淘汰期，這些電廠將有可能改建為燃氣供熱或調(diào)峰機組。隨著環(huán)保約束力度加強特別是煤炭消費負增長，以及俄羅斯天然氣的引進和中俄東線天然氣等管線建設(shè)，河北、山東和東北等地將成為新的發(fā)展區(qū)域，上述區(qū)域的省會和重點城市將會建設(shè)一批以解決供熱為主要目的熱電聯(lián)產(chǎn)項目。
2.從技術(shù)發(fā)展看，首先隨著燃機技術(shù)的不斷進步和設(shè)備造價的逐步下降，作為調(diào)峰和民用供熱機組，H級燃機的數(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（100兆瓦級）及更小級別的中小型燃機會更受青睞，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)的不斷成熟及燃氣輪機摻燒氫氣技術(shù)的持續(xù)進步，氣電產(chǎn)業(yè)與氫能技術(shù)的結(jié)合將成為可能。此外隨著機群數(shù)量增多以及業(yè)主對燃機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。
3.從環(huán)保要求看，燃氣電廠加裝SCR脫硝系統(tǒng)會成為趨勢。隨著燃氣電廠數(shù)量的增多以及燃煤機組全面完成超低排放改造，環(huán)保部門及公眾對燃氣電廠的環(huán)保水平將會更加關(guān)注，燃機的污染物排放標準將會進一步趨嚴，其氮氧化物排放限值將會進一步降低。繼北京、天津、深圳等城市后，江蘇等燃氣機組裝機容量較大的省份將會陸續(xù)出臺更為嚴格的地方排放標準，因此燃氣電廠在低氮燃燒基礎(chǔ)上加裝SCR脫硝系統(tǒng)將會成為趨勢。
4.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。
原文首發(fā)于《電力決策與輿情參考》2020年9月18日第37期
