天然氣發電與火力發電成本效益對比分析

*基金項目：2016年國家社科基金資助項目“新能源產業環境效應、成本特征與價格補貼政策研究” 16（XY007）。

作者簡介：李志學，西安石油大學經濟管理學院，教授，博士生導師，研究方向：財務管理。

唐茂源，西安石油大學經濟管理學院，碩士研究生在讀，研究方向：財務管理。

摘要：天然氣是一種優質的低碳能源，可與核能及可再生能源等其他低排放能源形成良性互補，提升氣電在我國電力生產中的占比可有效降低火電產業的碳排放總量，有助于實現我國碳控制目標。本文基于國內發電企業的實際數據，對比分析天然氣發電和火力發電企業的投資成本、財務成本和環境成本，得出不同發電企業生產每度電的度電成本。結果顯示：在不考慮環境成本時，火力發電的度電成本小于天然氣發電的度電成本；而考慮環境成本后，火力發電的度電成本則大于天然氣發電的度電成本。

關鍵詞：天然氣發電 火力發電 成本效益對比分析

中圖分類號：F123.9

一、引言

根據國家統計局數據，截止2021年底，中國有237 692萬千瓦的發電裝機容量，火電裝機容量為129 678萬千瓦，火電占比54.56%，火力發電在電力生產中占據了主要地位，在保障我國電力供應方面發揮了不可替代的作用，但同時也面臨著巨大的環境壓力。天然氣是一種優質、清潔、高效的清潔能源，天然氣發電的能源轉換效率更高，綜合廠用電率更低，近年來逐漸得到國家政策的大力扶持，天然氣發電對于調整中國電力結構、緩解環境壓力具有重要意義，但因其燃料成本居高不下制約了快速發展。

對于發電企業而言，如何尋找自身優勢、提高自身核心能力，是當前公司面臨的首要問題。其中成本費用在企業的生產經營活動中發揮著基礎性的重要作用，生產成本決定了企業是否能在電力市場中保持優勢地位，是企業實現長久利潤的關鍵因素。本文以大唐國際發電股份有限公司為火力發電企業的實例，以廣州珠江天然氣發電有限公司為天然氣發電企業的實例，對比分析這兩種不同形式發電企業的投資成本、財務成本和環境成本，對其成本構成和影響因素進行了分析研究，得出了相應結論。

二、相關文獻綜述

近年來已有學者對我國發電企業的發電成本進行了研究。樂艷芬提出，發電成本可分為會計成本和經濟成本兩個方面[1]。劉妙惠，王治中認為，在對發電成本進行核算時必須考慮到環境成本[2]。許江風等認為中國的液化天然氣對調整中國的能源結構具有重要意義[3]。戴立新、耿超以企業戰略管理為基礎，將價值鏈的概念引入到了火電企業的成本計算中，同時提出了降低成本競爭策略[4]。陳海妹提出基于價值鏈的成本分析方法，引入作業成本對成本進行控制[5]。李忠富等將生命周期法引入到電力設備的管理中，提出企業應該建立一體化的設備管理體系，以提高設備的使用效率[6]。李志學、崔瑜等發現現行的價格補貼政策與我國新能源發展現狀和所創造的環境效應價值沒有很好的接軌，認為應對具有良好環境效益的新能源增加財政補貼力度[7]。張遠、王佳認為要對各個生產環節進行全面的梳理和整合，以實現對電力企業全系統、全費用和全過程高效成本管理[8]。康重慶、周天睿等從環境保護效應的角度，提出用天然氣發電代替燃煤發電能有效遏制二氧化碳排放[9]。楊萬榮、胡文培、單衛國等指出，國內尚未形成完整的法規體系和專門針對天然氣發電的標準。天然氣發電項目造價高以及燃氣輪機生產等關鍵技術仍依賴進口等問題導致中國天然氣發電仍存在著一定的障礙[10-12]。賈德香，韓凈認為中國燃氣電站大規模發展面臨氣源、氣價和系統調峰等多種約束，可通過補貼、稅費、銷售電價、排污費等多種組合措施以保證供氣方、發電站、電網和用戶等各方合理的經濟性訴求[13]。郭林指出成本控制是新電改的重要課題，認為只有構建成本優勢，配合電力技術革新，才會最終形成企業的核心競爭力，形成企業應對制度變遷、參與市場競爭、謀求企業發展的長效機制[14]。伏開寶、曾翔認為我國電力市場改革在關鍵環節處仍存在一定不足，阻礙了電力系統的改革進程[15]。高學明、李金柱指出在新的電力體制改革中，由于市場環境的不斷變化，火力發電企業在成本管理上也需進行相應的調整[16]。

關于天然氣發電與火力發電項目的成本研究，國內外均有一定數量的文獻可供參考，但是以往研究大多只針對其中一種發電方式展開，對于兩種發電方式成本效益的對比研究較少。

三、天然氣發電與火力發電投資成本對比分析

本文在測算不同模式發電企業的投資成本、財務成本及環境成本時，以大唐國際發電股份有限公司為火力發電企業的實例，以廣州珠江天然氣發電有限公司為天然氣發電企業的實例，基于以上兩家企業披露的財務信息進行測算。

（一）企業概述

大唐國際發電股份有限公司（下文簡稱大唐發電）是中國大型獨立發電公司之一，主要經營業務是以火力發電為主的發電業務。本文基于大唐發電2020年年報數據完成，報告期內，公司全年營業收入為956.14億元，同比增長0.17%；經營成本為779.56億元，同比減少1.52%；公司實現凈利潤53.16億元，較上年同期增長78.55%。

廣州珠江天然氣發電有限公司（下文簡稱珠江發電）主要從事天然氣（LNG）聯合循環工程的建設，承擔燃氣-蒸汽聯合循環工程的建設及電力的生產和銷售。工程分二期建設，一期工程引進了2臺由美國通用電氣公司（美國GE公司）和哈爾濱動力設備股份有限公司聯合生產的STAG 109FA SS（S109FA）型390MW高效單軸燃氣-蒸汽聯合循環發電機組。二期工程聯合循環機組配置型式為1臺燃氣輪機和l臺蒸汽輪機和1臺發電機和1臺余熱鍋爐。本文基于廣州珠江天然氣發電有限公司2020年年報數據完成。

（二）火力發電投資成本測算

火力發電總投資包括建筑工程費、設備購置費、安裝工程費、脫硫脫硝系統費、其他費用等。本文在測算火力發電的投資成本時，一方面將投資成本以折舊的形式按產品進行分攤，計算出每度電的折舊成本；另一方面根據發電項目的總投入資本和總裝機容量測算出火力發電每千瓦所需要的投資成本。在測算火力發電每度電的折舊成本時，數據基于項目總投資折算在當年的折舊額再除以當年的總發電量得出。

1.折舊成本測算。根據大唐發電2020年財務報表披露，固定成本折舊辦法按年限平均法計算的房屋和建筑物的折舊年限為8～45年，殘值率5%，年折舊率2.11%～11.88%；發電設備按年限平均法計算，折舊年限4～35年、殘值率3%～5%，年折舊率為2.71%～24.25%。依照報表數據，大唐發電2020年度在電力行業的折舊費用為135.12億元，2020年度火力發電總發電量2284.00億千瓦時，則火力發電生產每度電的折舊成本為0.059元。

大唐發電2020年度火電項目電量、收入及成本情況分析表如表1所示，大唐發電2020年度在發電板塊所發生的折舊成本如表2所示。

2.投資成本測算。根據大唐發電報表顯示，截止2020年12月31日，公司裝機容量約68278.13兆瓦。其中，火電煤機48204.00 兆瓦，約占70.60%；火電燃機4622.40兆瓦，約占6.77%。2020年，公司新投產機組容量共4705.50兆瓦，其中火電項目2400.00兆瓦。如表3所示，2020年大唐發電火電項目當年投入資本12.61億元，新投產機組容量在火電項目上2400.00兆瓦，經測算，火力發電單位產能的投資成本為525.42元/千瓦。

（三）天然氣發電投資成本測算

天然氣發電廠的建設費用由兩大部分組成。一是天然氣發電廠為了發電而購置發電機和燃氣輪機的費用；二是固定資產的折舊及維修費用。通過對燃氣輪機的產品說明書進行分析，發現天然氣發電廠的固定資產占總成本的20%，維護費用占總成本的5%。

本文在測算天然氣發電的投資成本時，一方面將投資成本以折舊的形式按產品進行分攤，計算出生產每度電所需要的折舊成本；另一方面根據燃氣輪機的造價測算出天然氣發電每千瓦所需要的投資成本。

1.折舊成本測算。

查閱廣州珠江天然氣發電有限公司的財務報告可知，公司一期工程建設2臺390MW級的單軸燃氣-蒸汽聯合循環發電機組，并預留2臺同類型發電機組的擴建場地，總投資23.84億元（含二期輔助設施）。房屋建筑物采用年限平均法計提折舊，年折舊率2.25%～3.8%，機械設備采用年限平均法計提折舊，年折舊率為3.6%～9.7%。由于分部財務報告對于天然氣發電的投資成本介紹比較粗略，本文將從燃氣輪機的造價入手，燃氣輪機造價乘以企業發電設備的年折舊率，計算出應歸屬于本年度的折舊成本。

基于上述數據，整理得出廣州珠江天然氣發電有限公司總投資金額為23.84億元，年折舊率為9.0%，則應歸屬于2020年度的折舊金額為2.14億元。該天然氣發電企業2020年發電總量為30.21億千瓦時，經測算，天然氣發電生產每度電的折舊成本為0.071元。

廣州珠江天然氣發電有限公司2020年發電量、上網電量、上網電價均價如表4所示。

2.投資成本測算。在測算天然氣發電每千瓦所需要的投資成本時，在天然氣企業財報中沒有找到相關的財務信息，因此，本文從燃氣輪機的造價入手，基于燃氣輪機的造價和產能計算天然氣發電每單位產能所需要的投資成本。廣州珠江天然氣發電有限公司所使用的燃氣輪機是美國GE公司生產的MS9001-109FA型簡單循環機制，額定出力為255.6MW，根據GE公司發布的數據可知，天然氣發電每單位產能所需要的投資成本為197.2美元/千瓦，核算成人民幣為1360.6元/千瓦（按照2020年平均匯率一美元=6.8996元人民幣）。

投資成本按產品分攤，可知火力發電生產每度電的折舊成本為0.059元，低于天然氣發電生產每度電的折舊成本0.071元。同時火力發電每單位產能所需要的投資成本525.43元/千瓦，也明顯低于天然氣發電每單位產能需要的投資成本1360.6元/千瓦。

四、天然氣發電與火力發電財務成本對比分析

（一）火力發電財務成本測算

火力發電成本囊括了從生產到銷售過程所有的費用，其中燃料費用是火力發電最主要的發電成本。正常情況下，燃煤成本約占火電總成本的七成，尤其在煤炭資源豐富地區，由于缺少運輸環節，可以降低一部分運輸成本，燃煤成本可能會控制在六成左右。但由于2021年下半年以來煤炭價格猛漲，這一成本比例發生巨變，入爐含稅標煤單價已經從往年平均水平600元/噸上漲至接近1500元/噸，燃煤成本已經從總成本的70%左右上漲到95%左右，部分火力發電企業的虧損也在不斷增大。

在測算火力發電度電財務成本時，數據基于企業的營業成本和年售電量，大唐發電2020年電力銷售財務信息如表5所示。根據大唐發電披露的財務信息可知，2020年大唐發電銷售板塊收入約為人民幣830.05億元，營業成本約666.24億元，其中燃料成本為418.81億元，燃料成本約占營業成本的63%；2020年售電量為2109.41億千瓦時。則計算出火力發電企業生產每度電的財務成本為0.316元，其中生產每度電的燃料成本為0.199元。

（二）天然氣發電財務成本測算

天然氣發電廠最主要的燃料是天然氣，根據通用燃氣輪機的產品說明書，燃料成本占總成本的75%左右。我國天然氣發電，面臨的最主要問題就是天然氣的價格偏高，以及氣源供應時有中斷，國內目前的氣價在每立方2.5～3元，天然氣發電機組的平均氣耗約0.203立方米/千瓦時，工廠用電率在2%～2.8%之間，在此基礎上氣電機組若想保本，則保本電價必須達到0.6元/千瓦時。

面對如此高的燃料成本，多地政府采用財政補貼政策來解決，但這對于規模較大的燃氣電廠而言，財政補貼僅僅是杯水車薪。除了燃料成本，發電企業為了保護環境，還會進行環境控制方面的投資。珠江天然氣發電有限公司在防止污染方面的支出主要有，兩臺燃氣機組采用了GE公司的干式低氮燃燒器，煙氣連續監測系統安裝在了機組的余熱鍋爐煙囪上，并將處理危險廢物外包給有經營資質的單位。

在測算天然氣發電生產每度電的財務成本時，數據基于企業的營業成本和年售電量。廣州珠江天然氣發電有限公司2020年主要財務信息如表6所示。根據廣州珠江天然氣發電有限公司報表數據可知，2020年公司營業成本約10.09億元，全年售電量30.21億千瓦時，經測算可知，天然氣發電生產每度電的財務成本為0.334元。

對比之下，火力發電生產每度電的財務成本為0.316元，天然氣發電生產每度電的財務成本為0.334元，天然氣發電的度電財務成本略高于火力發電的度電財務成本。

五、天然氣發電與火力發電環境成本對比分析

環境價值是對環境效益的貨幣化，對價值進行概述如有效用價值論、均衡價值論、生產費用論等幾種傳統的價值理論。本文將天然氣發電企業和火力發電企業的污染物排放量分別按照自然資源的標準價和污染物環境價值標準折算成相應的貨幣，即折算成不同發電模式下每生產一度電所需要的環境成本，并采用比較分析法對天然氣發電與火力發電的單位環境成本進行對比。

通過查閱文獻資料，得出500MW燃煤電廠和天然氣電廠污染物排放量的比較如表7所示。

（一）火力發電環境成本測算

火力發電利用煤炭發電，排放出大量的污染物會對環境造成嚴重的污染和損害，計算火力發電企業的環境成本須同時兼顧污染物的防治、產生和治理過程。本文在計算火力發電企業環境成本時，將環境成本拆分成兩個方面進行計量。第一是環境對策成本，即發電廠為保護環境而付出的成本，如發電企業為進行環境控制而安裝的脫硫、脫硝、除塵等排污設備所發生的成本，計算時按產品進行分攤，計入了財務成本；第二是環境損失成本，是由于發電廠在生產經營過程中因破壞環境而支付的成本，如企業直接對外排放的污染物按照碳交易市場價格進行計算。

以中國現行排污收費標準為依據，估算出目前中國電力行業各類污染物減排的環境標準價值，基于此來測算火力發電所帶來的環境成本。

①二氧化碳的環境價值標準。國內大多數的研究文獻將二氧化碳在國內的環境價值采用23元/t；

②氮氧化合物的環境價值標準。國內文獻大多將氮氧化合物在國內的環境價值采用8000元/t，主要原因在于氮氧化合物對造成溫室效應的影響巨大，約是二氧化碳的200倍；

③二氧化硫的環境價值標準。國內文獻大多將二氧化硫在國內的環境價值采用6000元/t；

④煙塵顆粒物的環境價值標準。國內文獻大多將煙塵顆粒物在國內的環境價值采用110元/t。

2020年，大唐火力發電量2284億千瓦時，二氧化碳排放總量23297.8萬噸，其中直接排放23290萬噸，間接排放7.8萬噸，綜合排放強度765.8克/千瓦時；二氧化硫排放總量1.776萬噸，綜合排放強度0.778克/千瓦時；氮氧化合物排放總量3.033萬噸，綜合排放強度0.133克/千瓦時；公司2020年產生粉煤灰3159.11萬噸，每度電的產生率為0.12千克。經測算，大唐發電每生產一度電產生765.8克的二氧化碳，折算成環境成本為0.0176元；產生0.778克的二氧化硫，折算成環境成本為0.0046元；產生0.133克的氮氧化合物，折算成環境成本為0.001元；產生120克的粉煤灰，折算成環境成本為0.0132元，則火力發電生產每度電的環境成本為0.0364元。

（二）天然氣發電環境成本測算

天然氣發電相對于火力發電來說較為清潔，天然氣發電機組發電時，灰、渣、二氧化硫、煙塵排放幾乎為零，與同等規模火力發電廠相比，天然氣發電廠每年氮氧化物排放量能夠減少70%以上，碳排放量能夠減少50%以上。

以火力發電的污染物排放量為基準，同等規模下每生產一度氣電，二氧化碳排放量減少約50%，即二氧化碳排放量約為382.9克/千瓦時，折算成環境成本為0.0023元；氮氧化物排放量減少約70%，即氮氧化物排放量約為0.0399克/千瓦時，折算成環境成本為0.0003元；天然氣發電灰、渣、二氧化硫和煙塵排放極少，因此造成的環境成本可以忽略不計，則天然氣發電生產每度電的環境成本為0.0026元。

對比可以看出，火力發電生產每度電的環境成本為0.0364元，天然氣發電生產每度電的環境成本0.0026元，火力發電的度電環境成本要遠高于天然氣發電的度電環境成本。

六、結果對比及效益分析

（一）結果對比

以大唐國際發電股份有限公司為火力發電企業的實例，以廣州珠江天然氣發電有限公司為天然氣發電企業的實例，通過具體案例公司數據，對天然氣發電與火力發電的投資成本、財務成本以及環境進行了詳細的對比分析。

1.投資成本方面。火力發電投資成本包括發電企業最初建造廠房、發電設施時的資本支出等，計算時將其以折舊的形式按產品進行分攤，計算出火力發電每生產一度電所需要的折舊成本，通過大唐發電2020年財務報表，得出火力發電每度電的折舊成本為0.059元。天然氣發電的總投資成本包括發電企業為發電建造的廠房、發電機以及燃氣輪機，本文將燃氣輪機的造價作為天然氣發電最主要的投資成本，經測算天然氣發電每度電的折舊成本為0.071元。相比之下，天然氣發電生產每度電的折舊成本明顯高于火力發電生產每度電的折舊成本。

在計算發電企業每千瓦產能所需要的投資成本時，基于發電項目的總投入資本和總裝機容量測算得出，火力發電每千瓦產能的投資成本為525.42元/千瓦，天然氣發電每千瓦產能的投資成本為197.2美元/千瓦，換算成人民幣為1360.6元/千瓦。相比之下，天然氣發電每千瓦產能的投資成本遠高于火力發電每千瓦產能的投資成本。

2.財務成本方面。燃料成本占天然氣發電和火力發電七成左右的成本份額。火力發電企業為減少環境污染，主動進行環境控制的投資成本。經測算可知，火力發電每生產一度電的財務成本為0.316元，其中每生產一度電所需的燃料成本為0.199元；天然氣價格過高以及高昂的輸配費用影響氣電在國內的發展，經測算可知，天然氣發電每生產一度電所需的財務成本為0.334元。相比之下，天然氣發電生產每度電的財務成本明顯高于火力發電生產每度電的財務成本。

3.環境成本方面。發電廠排放出的污染物會對環境造成嚴重的污染和損害，在測算火力發電生產每度電的環境成本時，本文將直接對外排放的污染物按照碳交易市場的價格進行成本測算，經測算火力發電生產一度電的環境成本為0.0364元；以火力發電的環境成本為基準，根據污染物排放量的比例關系，測算出天然氣發電生產一度電的環境成本為0.0026元。相比之下，天然氣發電生產每度電的環境成本明顯低于火力發電生產每度電的環境成本。

（二）效益分析

根據大唐發電2020年財務數據，大唐發電2020年火力發電量共2284.00億千瓦時，在發電板塊的凈利潤為55.74億元，經過測算可知，火力發電每生產一度電所帶來的效益為0.024元。

廣州珠江天然氣發電有限公司2020年實現凈利潤2.45億元，2020年發電總量30.21億千瓦時，經測算可得，天然氣發電每生產一度電所帶來的效益為0.081元。對比之下，天然氣發電每生產一度電的效益為0.081元，明顯高于火力發電生產一度電所帶來的效益。

七、結論及建議

（一）結論

在不考慮環境成本的條件下，天然氣發電分攤到每度電的折舊成本為0.071元，每度電的財務成本為0.334元，天然氣發電每度電成本合計為0.405元；火力發電分攤到每度電的折舊成本為0.059元，每度電的財務成本為0.316元，火力發電每度電成本合計為0.375元。天然氣發電每千瓦產能所需要的投資成本為197.2美元/千瓦，折算成人民幣為1360.6元/千瓦（2020年平均匯率1美元=6.8996元人民幣），遠遠高于火力發電每千瓦產能的投資成本525.42元/千瓦。因此，在不考慮環境成本時，天然氣發電的度電成本要高于火力發電的度電成本。

在考慮了環境成本的條件下，天然氣發電每度電的環境成本為0.0026元，而火力發電每度電的環境成本為0.0364元，此時天然氣發電生產一度電成本合計為0.4076元，火力發電生產一度電成本合計為0.4104元。因此，在考慮環境成本時，火力發電的度電成本要高于天然氣發電的度電成本。

（二）建議

天然氣發電相對于火力發電具有明顯的環保優勢，隨著國家電力體制與油氣體制的持續深化改革，國家應全面統籌考慮天然氣與煤炭資源的協調發展，明確天然氣發電相對燃煤發電的優先電源地位。

1.針對天然氣發電提出建議。①增加對天然氣發電的財政補貼。對以生產氣電為主的企業，適當調整上網電價，并對其進行補貼，以保證天然氣發電企業的經濟性；②適當減少稅負。通過對天然氣發電企業稅收制度的改革，降低資源稅等稅率，或對企業進行稅收返還，以減輕企業稅收負擔；③穩定氣價。鼓勵天然氣資源豐富區域大力開發天然氣，并加強與國外供氣公司合作，保障天然氣供應量，以穩定氣價；④實行氣價電價聯動機制。通過氣電價的聯動，有效彌補天然氣發電企業的氣源成本；⑤增強科技創新能力。加強對天然氣發電設備的技術研究，以降低進口設備高昂的維修成本。

2.針對火力發電提出建議。①加大企業的環保力度。在發電車間安裝脫硫、脫硝、除塵等各種排污設備，以降低對環境的污染；②實現燃料作業鏈條的一體化，從優化運輸、存儲管理、改善配煤混燒效率三個角度出發，根據“分堆存放、燒舊存新”的原則，合理控制煤場存煤量，定期置換煤場存煤，減少熱值損失和機械損失，減少煤炭資源的浪費；③優化機組管理體系。優化設備維護、檢修管理，減少機組非正常損耗，以降低企業的折舊成本。

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責任編輯：田國雙