中國天然氣發電成本因素敏感性分析與建議

摘要：2014年，國務院辦公廳印發《能源發展戰略行動計劃（2014～2020年）》，該計劃推動能源價格的改革。天然氣價格將擺脫政府定價的機制，由市場形成。近年來中國天然氣發電未得到廣泛應用，而是以煤炭發電為主，主要原因是發電成本偏高。因此，只有降低天然氣價格，才能夠與煤炭發電具有成本競爭力。文章通過建立模型對影響天然氣發電成本的主要因素進行敏感性分析，得出結論并提出建議，使中國未來發電市場從煤炭轉化為天然氣成為可能。

關鍵詞：天然氣；發電成本；天然氣價格；敏感性分析

天然氣發電在其他大部分國家已經廣泛應用，在我國起步較晚。20世紀初，中國政府才開始尋求擴大天然氣發電廠的方法，但是成功率并不高。直到2010年，政府新提出的天然氣發電技術的工業政策和天然氣價格的改革，中國天然氣新的發展機會再次出現。2014年，國務院辦公廳印發了《能源發展戰略行動計劃》，此次行動計劃的核心就是推進能源價格改革，這也就意味著天然氣發電價格不再受政府約束，而是隨著市場經濟改革來決定。給天然氣發電市場更廣闊的平臺。

一、中國天然氣供求現狀

我國天然氣發展起步稍晚，20世紀末仍然處于初期階段。但中國天然氣地質資源量很豐富，20世紀的年增長率可達10%以上，20世紀90年代約為17.3%。但是由于新發現的速度趨緩，21世紀初年增長率就下降到了10%以下，2013年為7.99%，2014年為9.53%；我國天然氣發電行業逐漸興起，因此天然氣需求也日益增長，我國目前天然氣供不應求，這就需要逐漸加大LNG進口量來滿足國內天然氣供不應求的差值。我國目前已經建成了三大LNG接收站，分別是廣東深圳LNG接收站、福建LNG接收站和上海LNG接收站，并計劃在其他地區相繼投產運行。根據《中國未來能源》中“資源市場落實、統籌規劃，適時、有序、適度引進LNG資源”的原則，預計到明年，我國LNG資源引進規模能夠突破2400×104t。

二、影響天然氣發電成本的因素及分析

（一）影響因素

我國現行發電結構仍以煤炭為主，占總發電行業70%以上，煤炭發電成本雖低，但是污染物排放問題非常嚴重，排放的污染物如氮氧化物、二氧化硫等對環境污染極大。因此為了滿足空氣污染控制的要求，天然氣發電已快速發展。但高昂的發電成本成了最大的弱點。目前，天然氣發電的成本是煤炭發電成本的2～3倍，很多發電企業都依靠政府補貼才得以存活，因此天然氣價格是主要因素。此外，發電成本還有很多其他重要的因素，如環境成本、燃機工作效率、年利用小時數等。下文就上述因素建立天然氣價格敏感性分析模型對天然氣發電成本進行分析。

（二）建立模型

為了簡化模型的計算，假設天然氣發電站的發電成本只包括以下三個方面：總投資費用、總投資的折舊成本以及燃料成本。具體計算模型如下。

1. 總投資費用

天然氣發電站的總投資費用主要包括初期的投資費用、利息支出以及運行與維護費用。其中靜態投資費用由發電站的單位容量造價和裝機容量計算所得。為了考慮貨幣時間價值，將其發電站的總投資費用折算為現值。

（三）相關參數及指標值的確定

根據上述模型計算天然氣發電成本涉及到眾多的參數和指標，為了較為準確地計算這個經濟指標的數值，本文對相關參數和指標確定如表1所示。

燃機設備型號的選擇是進行天然氣發電因素敏感性分析的一個重要前提。我國目前的燃機型號有6B、6F、9E和9F四個等級，本文選用9F型號的燃機作為研究對象，對天然氣價格影響因素進行敏感性分析。根據燃機的型號得知9F型號燃機的供電效率取55.4%，靜態單位造價為3282元/kW，并選定動態單位投資SUI=3548元/kW來計算發電站的發電成本。

（四）影響因素的結果分析

1. 天然氣價格因素

根據上述所建立的模型，以及給出的相關的參考數據，選取中國北京天然氣的價格作為參考，所選范圍：1.5～2.0元/m3，年運行小時的范圍2500～4000h，天然氣發電成本計算結果如表2所示。

根據表2結果分析，假定煤炭發電標準煤價以650元/t為例進行測算，煤炭發電廠的單位成本約0.31元/kWh。當天然氣價格取1.5～2.0元/m3，年運行小時取3500h時，燃料單位成本對應的區間0.33～0.46元/ kWh。顯然，隨著燃料成本相比，天然氣發電的單位成本比煤炭發電高達0.01～0.14元/kWh。結果顯示天然氣發電成本無法與煤炭發電成本形成競爭力。由此可知在發電市場中，天然氣和燃煤發電站能夠形成成本競爭力的首要解決的問題就是：降低天然氣價格。

2. 天然氣發電站燃機工作效率

提高天然氣燃機的工作效率是降低發電總成本的關鍵途徑。一般來說，“E”型燃機效率比“F”型燃機效率低出5%～6%。參照上述公式（3），同樣的功率，以天然氣價格為1.8元/m3，有COF=0.18/η，根據公式（4），當燃機工作效率提高5%～6%時，那么發電成本可以下降8%左右。由于我國目前天然氣價格較高，所以選用先進的大容量、高參數的燃氣輪機技術顯得更為重要。

3. 環境成本的因素

根據表3數據顯示，燃煤電廠的污染物一年的排放量總計3430902t，燃氣電廠的污染物一年的排放量總計1242291t，兩者比例2.8：1，煤發電排放出大量的污染物，尤其是二氧化碳的排放量，占總的86%，我國都偏向于發電后的控制，實行先排放后治理的政策，因此這部分污染物成本已經成為發電成本的一部分。通過兩者的比較，發現天然氣發電的排放物符合國家治理的環境政策，從污染物的環境成本來看，天然氣發電有了明顯的優勢。

三、擴大天然氣發電市場的建議

根據上述分析結果表明，與煤炭發電相比，天然氣發電目前的優勢是環境成本較小，這呼應了國家的能源環保政策。為了讓天然氣發電與煤炭發電具有更大的成本競爭力，提出以下幾點建議。

（一）降低天然氣價格

2014年能源計劃推動能源價格的改革，天然氣市場價格應適當的降低并進行合理控制，目前就我們國家而言，天然氣價格一直處于上下波動狀態，2013年就出現四次調整，天然氣價格仍然由政府掌控。根據十八大報告最新政策：我國要實現多元化市場改革。國家應該大力吸收多方投資者投入天然氣發電產業，這樣一來，我國發電行業競爭就越發激烈，那么各大企業通過什么戰略來吸引消費者的眼球？只有降低天然氣價格，天然氣才能在市場上生存。

（二）實現燃氣輪機國產化

天然氣發電的發展一直被多個因素所約束，從宏觀角度看，氣源、氣價無疑是擋在天然氣發電面前的絆腳石，但同時天然氣發電設備的燃氣輪機也是不容忽視的。因此天然氣價格保持不變的情況下，提高燃氣輪機的效率是降低天然氣發電成本的有效路徑。目前我國對燃氣發電核心技術并未完全掌握，所以所有燃氣設備都是進口的，而進口設備價格昂貴，導致發電總成本偏高。如果我國能夠實現燃氣輪機國產化，那么就能降低成本。國內一些大型制造企業目前也只能夠制造、組裝簡單的燃氣發電機組，在整體熱部件材料制造等關鍵技術方面尚未取得突破性的成功，還需繼續研發。

（三）建立天然氣儲備體系，穩定天然氣供應

目前，中國地下天然氣儲氣庫有效容量僅是天然氣年消費量的1～2%左右，與歐美國家20%左右的水平之間的距離甚遠，與世界平均水平的12%也有相當大的距離，所以這是近幾年我國冬季的“氣荒”的主要原因。應該建立天然氣儲備體系來保證天然氣能夠長期穩定地被供應，該體系主要包括以下幾方面內容：在市場多元化改革體制下， 鼓勵吸收更多投資者出資建設天然氣儲備設施；為了預防“氣荒”，天然氣生產供應企業以及城市燃氣公司應當建設季節儲氣庫；國家應制定天然氣應急儲氣庫。

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*本文受國家社科重大基金“我國能源價格體系建設與能源發展戰略轉型”（編號12ZD062）、國家自然科學基金“煤電系統碳捕集碳封存下的碳排放及經濟技術綜合評價”（編號51276081）、江蘇大學第13批大學生科研立項資助項目“環境績效關系的實證研究——來自重污染類上市公司的經驗數據（編號13C177）資助。

（作者單位：江蘇大學財經學院）