燃氣電價政策及燃機電廠的發電策略

周志偉

(華能國際電力股份有限公司上海分公司,上海 200120)

1 發展燃機電廠是改善能源結構的需要

19世紀前期,人類以煤炭代替木材為主要能源,帶來了世界資本主義的發展;20世紀中期興起以石油為主要能源,帶來了世界經濟的繁榮,而隨著世界上天然氣的探明儲量與產量的增長,在21世紀中將可能出現以天然氣代替石油為主要能源的大變革[1]。

能源結構的發展,反應著社會經濟的發展,落后的能源結構將會阻礙社會經濟發展。由于客觀原因,我國目前的能源消費結構還是以煤炭為主。單一的煤炭能源消費,不僅造成北方主要產煤省留下大片地下采空區,引發地陷、地面沉降、地下水枯竭等地質災害,還因大量燃煤造成嚴重的環境污染問題。

由于煤炭主要在我國北方開采,而煤炭的消費市場卻主要在我國南方,“北煤南送”也給我國鐵路、公路、海運等交通運輸帶來了巨大的壓力。天然氣作為一種高效清潔能源,如果能在我國的能源消費結構中增加其比重,不僅可以緩解煤炭供應所帶來的種種壓力,而且還可以改善能源消費結構,有利于我國經濟的發展。

天然氣具有熱值大,運輸使用方便,燃燒完全,無煙無渣等優點,因此,可大量供給作為生活燃料。例如:利用蒸發溴化鋰制冷工藝,可以實現供冷、供暖以及冷熱聯供。

以天然氣為燃料的燃機電廠的廢物排放水平大大低于燃煤與燃油電廠,而且天然氣在聯合循環發電利用中,其熱能利用率可達55%,高于原油和煤的熱能利用率[2]。同時,還具有電廠建設成本低、速度快;機組耗水少、占地省、啟停快、調峰能力強等特點,要比普通燃煤發電機組具有更好的社會、經濟、環境效益和發展前景。

2 發展燃機電廠是都市經濟發展的需要

我國是以煤炭為主要一次能源的國家,而電力工業耗煤占到了全國煤炭消費的 60%左右。燃煤發電機組雖然保證了國民經濟發展所急需的電力需求,但在發電過程中也帶來了大量的環境污染問題,主要有產生酸雨的二氧化硫;導致地球溫室效應的二氧化碳;煤炭燃燒后產生大量的廢渣,占用了寶貴的土地資源以及在發電過程中需要消耗大量的水資源等問題。

天然氣發電要比燃煤發電更居優勢。從環保角度看,天然氣燃燒過程中所產生影響人類呼吸系統健康的氮化物、一氧化碳、可吸入懸浮微粒極少,幾乎不產生二氧化硫,二氧化碳的排放量僅為燃煤發電的40%左右,燃燒后也沒有廢渣廢水,同時燃氣發電機組在運行中耗水較小,一般僅為燃煤發電機組的1/3[3]。

隨著社會經濟的快速發展,城市電網的容量越來越大,晝夜用電負荷峰谷差也越來越大,電網調峰任務十分艱巨。相對于普通燃煤機組的最低穩燃負荷為額定出力的40%,燃氣發電機組則可在額定出力的25%下可靠發電,同時還具有機組啟動快,啟動成功率高等特點,有利于提高電網的整體安全性[4]。另外,燃氣發電機組還具有調節城市天然氣管網壓力的重要作用。

正因為燃氣發電具有明顯的社會、經濟、環境效益,國家能源局相關官員表示,到“十二·五”末,煤炭占我國一次能源消費比重將由目前的70%以上降至63%左右,同時將天然氣占一次能源比重提高4.4個百分點[5]。上海市政府也在《2011年上海市國民經濟和社會發展主要目標與任務》中指出:要著力推進節能降耗,大力發展低碳經濟,繼續推進能源結構調整,積極發展天然氣、風能等清潔能源的政策。

3 燃氣電價政策及燃機電廠的發電策略

天然氣除用于發電外還有其他廣泛的用途,同時我國能源需求與供給的矛盾還很突出,在各省市天然氣年度耗量的安排上還采用類似計劃分配的形式,在上海這樣的能源稀缺型城市,不可能將有限的天然氣資源全部用作發電用,其他行業也需要相當的天然氣量,所以目前上海燃機電廠除漕涇燃機電廠因供熱需要保持一定負荷24 h開機外,其余的燃機電廠主要作用就是在電網需求緊張時發揮燃氣輪機啟停速度快,調峰能力強的特點,參與高峰頂出力運行,這樣,燃機電廠年利用小時無法達到燃煤電廠5000 h左右的水平。

燃機電廠特殊的狀況決定了其不可能與燃煤電廠執行相同的單一制電價政策。目前上海市針對燃氣發電執行的是類似于兩部制電價的政策,即:年利用2500 h以內的上網電量,電價按0.662元/(kW·h)(含稅,下同)結算(9F級燃氣機組),當燃機電廠處于電網頂峰備用狀態時,備用價值通過容量電價予以補償。容量電價補償標準為0.22元/(kW·h)。采用這種電價政策,很好地解決了燃機電廠發電量偏低影響發電收入無法彌補固定成本的困境,也在一定程度上考慮了維持燃機電廠正常生產經營所需要的合理回報。

首先,一起來探討一下當前電價水平下燃機電廠發電量與收益之間的關系。以華能上海燃機發電有限責任公司為例,在簡化一些不影響評估結論的因素后(例如:廠用電率、增值稅率等),按照目前發電上網價格為0.662元/(kW·h),補償電價為0.22元/(kW·h),發電燃料成本估算為0.44元/(MW·h)計算,得到的總收益(總收益=實發電量×(上網電價-發電單位燃料成本)+(計劃電量-實發電量)×補償電價)曲線如圖1所示。

圖1 發電量與收益之間關系

由此可以得出這樣一個結論,在年利用2500 h發電量30億kW·h范圍內,隨著發電量的增加,總收益有所增加,但總體的收益變動很小,這是由于發電收益略大于補償電價,上網電價扣除發電成本后為0.222元/(kW·h),大于0.22元/(kW·h)。所以,目前的電價政策使發電收益與補貼收益接近,在一定程度上彌補了由于天然氣氣價上漲所帶來的發電成本壓力。

但對于燃機電廠來說,大型燃機檢修計劃和檢修周期都是嚴格根據制造商在技術合同文件中所規定的條件即等效運行時間(EOH)或啟動次數來確定的。發電量越多意味著等效運行時間越長,檢修間隔將被大大縮短,由此帶來的檢修費用上漲因素不容忽視。同時機組長時間運行,日常維護費、材料費甚至水費、廠用電等都有所增加,這些增加的成本費用無法靠發電收益與補貼收益的差值來彌補,客觀上造成了燃機電廠多發少賺,少發多賺的局面。所以,除非由于電網負荷需要短時期頂出力運行或者由于天然氣管網壓力過大需要燃機電廠短時期開機緩解管網壓力外,對燃機電廠來說,盡量少發電是目前最佳的發電策略。

4 電價政策需要政策的扶持

隨著西氣東輸二期工程的建設、東海天然氣、液化天然氣(LNG)等相繼落戶上海,上海天然氣氣量在今后幾年將大幅度增加,燃機電廠發電量也可能逐年上升,電廠將會面臨越來越嚴重的經營壓力,要繼續生存發展要么降低燃料成本,要么寄希望于電價政策的進一步調整。從長遠發展趨勢看,天然氣作為不可再生能源,價格上漲的趨勢是明顯的,而燃氣機組的特性又決定了發電氣耗不可能無限制降低,所以降低燃料成本的困難較大。燃機電廠只能寄希望氣電聯動政策,在天然氣價格上漲達到一定幅度后,相應提高燃機電廠的上網電價。

由于燃機存著靈活的調峰優勢,同時又承擔著調節天然氣管網壓力的責任,那么對應這種優勢及責任,在電價政策上也應有所體現。上海對燃機電廠實行類似兩部制電價政策,通過控制補償電價水平的辦法,對補貼實行固定,不再與實發電量掛鉤,在一定程度上鼓勵了燃機電廠發電的積極性,同時也保證燃機電廠的維持正常的生產經營。從最近的一次調整電價實際情況看,大幅度上調了實發上網結算電價,同時略微下調了補償電價,可見政府已經注意到了燃機電廠面臨的發電矛盾。

5 建議

通過以上的分析與研究,提出以下建議:

1)建立省間天然氣年度計劃指標轉讓市場。兄弟省市燃機電廠實行的是單一制電價政策,需要發電量來攤薄固定成本,如果能有天然氣年度計劃指標轉讓市場,在市場上形成的天然氣轉讓價格使得這些燃機電廠發電有利可圖,則可達到雙贏的效果。

2)遵循誰得益誰補償的原則。燃機電廠在年度電量、天然氣量計劃以外,由于天然氣管網壓力高電廠不得不多發的電量,天然氣管網運營公司應給予一定補償;由于電網負荷需求原因影響多發的電量應由電網公司給予一定補償。

3)鼓勵燃機電廠與燃煤電廠開展電量替代工作、與上海市其他天然氣用戶開展氣量計劃指標轉移工作,讓天然氣資源得到更好的利用。由于替代轉移工作涉及發電企業、電網企業、天然氣用戶、天然氣管網運營公司等多方面,這項工作需要政府部門出面統一協調才能得到較好的執行。

4)確定合理的實發電量上網電價。根據近幾年上海燃機的實際經營情況,對補償電價進行固定,再根據天然氣氣價及機組氣耗情況確定一個合理的實發電量上網電價,這樣的電價政策有利于長期執行。

[1] 吳 吟.用價格杠桿鼓勵以天然氣代替石油[EB/O L]. http://finance.sina.com.cn/ny/,20100619/11558140154. shtm l.

[2] 張志良,楊 帆,龍 云.天然氣發電在中國的經濟性分析[J].現代電力,2003(6):18-22.

[3] 吉桂明,劉長和.燃氣輪機的技術和應用:現狀和展望[J].熱能動力工程,2000(4):339-343.

[4] 劉 峻,林章歲.福建電網調峰電源規劃[J].電力建設, 2010,31(6):35-39.

[5] 江 冰.2015年我國煤炭占一次能源消費比重將降至63% [EB/O L].http://newenegy.toocle.com/detai-5285447. htm l,201007.