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行業資訊

天然氣熱電聯產是大勢所趨

2019-08-20   來源:協鑫能源科技股份有限公司副總裁 王世宏

      

  天然氣熱電聯產是目前能源綜合利用效率最高且環保低碳的一種能源利用方式,但受行業政策及產業配套不夠完善等因素的影響,行業發展存在一些制約因素,近期引發了一些疑慮。筆者僅從能源安全、資源稟賦、市場價格等方面淺析。

      ■疑慮一:發展天然氣熱電聯產影響能源安全嗎?

      1、天然氣來源多元化

      天然氣熱電聯產的氣源有國內自產氣也有進口氣,且進口氣方向很多:有中亞天然氣、緬甸天然氣、俄羅斯天然氣,還有海運來的進口LNG。氣源多元化促進了相關產業及配套設施的逐步完善,更好地保障天然氣供應。

      2、天然氣熱電聯產專案是氣網、電網安全運行的重要保障

      天然氣熱電聯產專案具有雙調峰功能,可保障電網、氣網安全運行。一方面,燃氣輪機的調峰性能優越,在啟停速率和低負荷運行深度調峰等方面均優於煤電。天然氣熱電聯產專案可以深入負荷中心,滿足潮流分佈等電網調峰需求,保障電網運行安全。另一方面,熱電聯產專案對氣網也具有調峰作用。天然氣的特點是不易儲存,壓力過高或過低都會影響氣網運行安全,天然氣熱電聯產專案相當於動態的儲氣設施,可以根據氣源氣量的供應以及管網的安全運行壓力,快速回應,及時增加或減少用氣量,保障氣網安全穩定運行。

■疑慮二:天然氣資源稀缺嗎?

      1、我國天然氣資源儲量豐富

      根據英國石油公司(BP)統計數據,截至2018年底,全球已探明天然氣儲量為196.9萬億立方米。中國已探明天然氣儲存量呈現穩定增長趨勢,常規天然氣資源量約56萬億立方米,截至2018年底可開採的資源量為6.1萬億立方米。從產量來看,2018年中國天然氣產量1615億立方米,排名世界第六。另外,我國非常規天然氣儲量豐富,葉岩氣資源儲量全球第一。目前非常規天然氣開發程度較低,但隨著技術進步和油氣改革的不斷深入,開發低滲透、深層、深水、火山岩等領域大量的品位低、難動用資源的經濟性將逐步顯現,非常規天然氣資源潛力將不斷釋放。相信未來幾年天然氣產量將會得到爆發式的增長。

         2、國際市場氣源充足

      中石油經濟技術研究院2019年初發佈的《2018年國內外油氣行業發展報告》顯示,去年全球LNG出口增量主要來自澳大利亞和美國。目前的產氣大國卡塔爾、俄羅斯、加拿大、澳大利亞、印尼等都在投資建設定位於出口的液化廠,全球天然氣供應已呈現寬鬆的態勢。

■疑慮三:天然氣價格高不高?

      目前,制約天然氣熱電聯產的主要因素是國內天然氣價格較高。

      近年來全球LNG市場需求總量持續較大幅度增長,由2014年的2.39億噸大幅提升至2017年的2.9億噸。2017年我國實行“煤改氣”政策,加上國內的天然氣配套設施不完善等原因,LNG進口價格在2017年下半年大幅上漲。但在國際市場上,LNG現貨價格一直處於較低水準,由於國內天然氣市場尚未完全放開,儲氣設施不完善,造成用戶端價格遠高於天然氣的國際現貨市場價格。2019年以來,國際市場LNG現貨價格持續走低,近期到岸價僅為4.4美元/百萬英熱(折合人民幣1.5元/立方米),遠低於同期國內LNG接收站的掛牌價格及管道氣門站價格。全球LNG市場在一段時間內將維持供給寬鬆局面, LNG價格將趨於合理。

      另外,我們不能單以價格來比較煤炭與天然氣的經濟性,煤炭雖然價格較低,但廢棄物更多,環保壓力更大,且後續在治理環境方面需付出更大的代價。作為優質高效、綠色清潔的低碳能源,天然氣在降低燃煤帶來的環境污染與社會成本方面有著巨大的價值和優勢。

       ■發展天然氣熱電聯產專案應成為天然氣利用的重要方向

      中國能源行業正經曆著一場前所未有的變革,向著多元化、清潔化、數位化和市場化的方向轉型。天然氣熱電聯產應成為天然氣的重要利用形式。與燃煤機組相比,天然氣熱電聯產還具有以下顯著優勢:

      1、天然氣發電是發達國家發電的重要組成

      我國在天然氣發電方面仍處於起步階段,但目前美國、日本、韓國和歐洲等發達國家已經將天然氣發電作為主要能源之一,裝機容量占比越來越高,其中美國42%、英國42%、韓國27%。

      美國能源資訊署(EIA)統計數據,截至2019年1月,美國天然氣聯合迴圈電廠裝機容量為26400萬千瓦,而燃煤發電廠的發電裝機為24300萬千瓦。2019年5月,美國淨發電量同比下降2.4%。其中,煤炭發電量為737億千瓦時,同比下降13.6%,自2018年12月以來連續6個月保持下降趨勢;天然氣發電量為1174億千瓦時,同比增長1.1%。可以預見天然氣發電仍然是美國最基本的供能方式。

      2、天然氣熱電聯產極大地提高了能源利用率

      燃煤發電機組中,超超臨界參數機組迴圈效率為45%左右;超超臨界二次再熱機組的迴圈效率為48%左右。若以聯合迴圈+供熱方式運行,綜合能源利用方式則效率更高:浙江某藥業能源站設計2臺12.9兆瓦+7.95兆瓦燃氣發電機組,供熱量61.22噸/小時,廠用電率為4%,單迴圈燃機效率34.5%(相當於超高壓參數的煤電機組迴圈效率),熱(冷)電比146.91%,整體能源利用熱效率高達82%。

      以9HA.01燃氣聯合迴圈機組與660MW超超臨界煤電機組對比,考慮供暖抽汽使綜合效率達到最大化時,兩種技術的發電、供熱如下(按等容量折算):

      從上圖可以看出,燃氣聯合迴圈熱電聯產的效率比煤電要優越很多,在燃燒同等熱值燃料的情況下,損失只有煤電的一半不到,高品質的能源“電”的產出率是煤電的157%,供熱量是煤電的83%(以上數據以9HA.01與66萬超超臨界煤電的最大抽汽供暖能力時的熱平衡計算)。

      3、天然氣熱電聯產更適合作為城市中心能源點

      目前國內熱電聯產機組主要分為燃煤熱電聯產機組、天然氣熱電聯產機組及生物質熱電聯產機組。其中,生物質熱電機組由於燃料來源和燃料品質不穩定,不適合廣泛地推廣應用;燃煤機組目前是熱電聯產機組的主流,但燃煤機組對環境污染較大,負荷調節性能差,且系統結構複雜,在更加注重節能減排和能源供給安全的今天,已無法滿足社會的發展需要,不應作為唯一的熱電聯產選項。

      天然氣熱電聯產機組發電耗水僅為燃煤機組1/3,占地面積較燃煤機組少一半以上,無需設置煤場、灰場等存在較大粉塵污染的附屬設施,系統結構簡單、設備自動化程度高,運行穩定性及安全性也大大提高。顯然,天然氣熱電聯產機組更適合作為城市中心能源點。