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天然气热电联产是大势所趋

2019-08-20   来源:澳门新莆京能源科技股份有限公司副总裁 王世宏

      

  天然气热电联产是目前能源综合利用效率最高且环保低碳的一种能源利用方式,但受行业政策及产业配套不够完善等因素的影响,行业发展存在一些制约因素,近期引发了一些疑虑。笔者仅从能源安全、资源禀赋、市场价格等方面浅析。

      ■疑虑一:发展天然气热电联产影响能源安全吗?

      1、天然气来源多元化

      天然气热电联产的气源有国内自产气也有进口气,且进口气方向很多:有中亚天然气、缅甸天然气、俄罗斯天然气,还有海运来的进口LNG。气源多元化促进了相关产业及配套设施的逐步完善,更好地保障天然气供应。

      2、天然气热电联产项目是气网、电网安全运行的重要保障

      天然气热电联产项目具有双调峰功能,可保障电网、气网安全运行。一方面,燃气轮机的调峰性能优越,在启停速率和低负荷运行深度调峰等方面均优于煤电。天然气热电联产项目可以深入负荷中心,满足潮流分布等电网调峰需求,保障电网运行安全。另一方面,热电联产项目对气网也具有调峰作用。天然气的特点是不易储存,压力过高或过低都会影响气网运行安全,天然气热电联产项目相当于动态的储气设施,可以根据气源气量的供应以及管网的安全运行压力,快速响应,及时增加或减少用气量,保障气网安全稳定运行。

■疑虑二:天然气资源稀缺吗?

      1、我国天然气资源储量丰富

      根据英国石油公司(BP)统计数据,截至2018年底,全球已探明天然气储量为196.9万亿立方米。中国已探明天然气储存量呈现稳定增长趋势,常规天然气资源量约56万亿立方米,截至2018年底可开采的资源量为6.1万亿立方米。从产量来看,2018年中国天然气产量1615亿立方米,排名世界第六。另外,我国非常规天然气储量丰富,页岩气资源储量全球第一。目前非常规天然气开发程度较低,但随着技术进步和油气改革的不断深入,开发低渗透、深层、深水、火山岩等领域大量的品位低、难动用资源的经济性将逐步显现,非常规天然气资源潜力将不断释放。相信未来几年天然气产量将会得到爆发式的增长。

         2、国际市场气源充足

      中石油经济技术研究院2019年初发布的《2018年国内外油气行业发展报告》显示,去年全球LNG出口增量主要来自澳大利亚和美国。目前的产气大国卡塔尔、俄罗斯、加拿大、澳大利亚、印尼等都在投资建设定位于出口的液化厂,全球天然气供应已呈现宽松的态势。

■疑虑三:天然气价格高不高?

      目前,制约天然气热电联产的主要因素是国内天然气价格较高。

      近年来全球LNG市场需求总量持续较大幅度增长,由2014年的2.39亿吨大幅提升至2017年的2.9亿吨。2017年我国实行“煤改气”政策,加上国内的天然气配套设施不完善等原因,LNG进口价格在2017年下半年大幅上涨。但在国际市场上,LNG现货价格一直处于较低水平,由于国内天然气市场尚未完全放开,储气设施不完善,造成用户端价格远高于天然气的国际现货市场价格。2019年以来,国际市场LNG现货价格持续走低,近期到岸价仅为4.4美元/百万英热(折合人民币1.5元/立方米),远低于同期国内LNG接收站的挂牌价格及管道气门站价格。全球LNG市场在一段时间内将维持供给宽松局面, LNG价格将趋于合理。

      另外,我们不能单以价格来比较煤炭与天然气的经济性,煤炭虽然价格较低,但废弃物更多,环保压力更大,且后续在治理环境方面需付出更大的代价。作为优质高效、绿色清洁的低碳能源,天然气在降低燃煤带来的环境污染与社会成本方面有着巨大的价值和优势。

       ■发展天然气热电联产项目应成为天然气利用的重要方向

      中国能源行业正经历着一场前所未有的变革,向着多元化、清洁化、数字化和市场化的方向转型。天然气热电联产应成为天然气的重要利用形式。与燃煤机组相比,天然气热电联产还具有以下显著优势:

      1、天然气发电是发达国家发电的重要组成

      我国在天然气发电方面仍处于起步阶段,但目前美国、日本、韩国和欧洲等发达国家已经将天然气发电作为主要能源之一,装机容量占比越来越高,其中美国42%、英国42%、韩国27%。

      美国能源信息署(EIA)统计数据,截至2019年1月,美国天然气联合循环电厂装机容量为26400万千瓦,而燃煤发电厂的发电装机为24300万千瓦。2019年5月,美国净发电量同比下降2.4%。其中,煤炭发电量为737亿千瓦时,同比下降13.6%,自2018年12月以来连续6个月保持下降趋势;天然气发电量为1174亿千瓦时,同比增长1.1%。可以预见天然气发电仍然是美国最基本的供能方式。

      2、天然气热电联产极大地提高了能源利用率

      燃煤发电机组中,超超临界参数机组循环效率为45%左右;超超临界二次再热机组的循环效率为48%左右。若以联合循环+供热方式运行,综合能源利用方式则效率更高:浙江某药业能源站设计2台12.9兆瓦+7.95兆瓦燃气发电机组,供热量61.22吨/小时,厂用电率为4%,单循环燃机效率34.5%(相当于超高压参数的煤电机组循环效率),热(冷)电比146.91%,整体能源利用热效率高达82%。

      以9HA.01燃气联合循环机组与660MW超超临界煤电机组对比,考虑供暖抽汽使综合效率达到最大化时,两种技术的发电、供热如下(按等容量折算):

      从上图可以看出,燃气联合循环热电联产的效率比煤电要优越很多,在燃烧同等热值燃料的情况下,损失只有煤电的一半不到,高品质的能源“电”的产出率是煤电的157%,供热量是煤电的83%(以上数据以9HA.01与66万超超临界煤电的最大抽汽供暖能力时的热平衡计算)。

      3、天然气热电联产更适合作为城市中心能源点

      目前国内热电联产机组主要分为燃煤热电联产机组、天然气热电联产机组及生物质热电联产机组。其中,生物质热电机组由于燃料来源和燃料质量不稳定,不适合广泛地推广应用;燃煤机组目前是热电联产机组的主流,但燃煤机组对环境污染较大,负荷调节性能差,且系统结构复杂,在更加注重节能减排和能源供给安全的今天,已无法满足社会的发展需要,不应作为唯一的热电联产选项。

      天然气热电联产机组发电耗水仅为燃煤机组1/3,占地面积较燃煤机组少一半以上,无需设置煤场、灰场等存在较大粉尘污染的附属设施,系统结构简单、设备自动化程度高,运行稳定性及安全性也大大提高。显然,天然气热电联产机组更适合作为城市中心能源点。