燃气电价政策及燃机电厂的发电策略

周志伟

(华能国际电力股份有限公司上海分公司,上海 200120)

1 发展燃机电厂是改善能源结构的需要

19世纪前期,人类以煤炭代替木材为主要能源,带来了世界资本主义的发展;20世纪中期兴起以石油为主要能源,带来了世界经济的繁荣,而随着世界上天然气的探明储量与产量的增长,在21世纪中将可能出现以天然气代替石油为主要能源的大变革[1]。

能源结构的发展,反应着社会经济的发展,落后的能源结构将会阻碍社会经济发展。由于客观原因,我国目前的能源消费结构还是以煤炭为主。单一的煤炭能源消费,不仅造成北方主要产煤省留下大片地下采空区,引发地陷、地面沉降、地下水枯竭等地质灾害,还因大量燃煤造成严重的环境污染问题。

由于煤炭主要在我国北方开采,而煤炭的消费市场却主要在我国南方,“北煤南送”也给我国铁路、公路、海运等交通运输带来了巨大的压力。天然气作为一种高效清洁能源,如果能在我国的能源消费结构中增加其比重,不仅可以缓解煤炭供应所带来的种种压力,而且还可以改善能源消费结构,有利于我国经济的发展。

天然气具有热值大,运输使用方便,燃烧完全,无烟无渣等优点,因此,可大量供给作为生活燃料。例如:利用蒸发溴化锂制冷工艺,可以实现供冷、供暖以及冷热联供。

以天然气为燃料的燃机电厂的废物排放水平大大低于燃煤与燃油电厂,而且天然气在联合循环发电利用中,其热能利用率可达55%,高于原油和煤的热能利用率[2]。同时,还具有电厂建设成本低、速度快;机组耗水少、占地省、启停快、调峰能力强等特点,要比普通燃煤发电机组具有更好的社会、经济、环境效益和发展前景。

2 发展燃机电厂是都市经济发展的需要

我国是以煤炭为主要一次能源的国家,而电力工业耗煤占到了全国煤炭消费的 60%左右。燃煤发电机组虽然保证了国民经济发展所急需的电力需求,但在发电过程中也带来了大量的环境污染问题,主要有产生酸雨的二氧化硫;导致地球温室效应的二氧化碳;煤炭燃烧后产生大量的废渣,占用了宝贵的土地资源以及在发电过程中需要消耗大量的水资源等问题。

天然气发电要比燃煤发电更居优势。从环保角度看,天然气燃烧过程中所产生影响人类呼吸系统健康的氮化物、一氧化碳、可吸入悬浮微粒极少,几乎不产生二氧化硫,二氧化碳的排放量仅为燃煤发电的40%左右,燃烧后也没有废渣废水,同时燃气发电机组在运行中耗水较小,一般仅为燃煤发电机组的1/3[3]。

随着社会经济的快速发展,城市电网的容量越来越大,昼夜用电负荷峰谷差也越来越大,电网调峰任务十分艰巨。相对于普通燃煤机组的最低稳燃负荷为额定出力的40%,燃气发电机组则可在额定出力的25%下可靠发电,同时还具有机组启动快,启动成功率高等特点,有利于提高电网的整体安全性[4]。另外,燃气发电机组还具有调节城市天然气管网压力的重要作用。

正因为燃气发电具有明显的社会、经济、环境效益,国家能源局相关官员表示,到“十二·五”末,煤炭占我国一次能源消费比重将由目前的70%以上降至63%左右,同时将天然气占一次能源比重提高4.4个百分点[5]。上海市政府也在《2011年上海市国民经济和社会发展主要目标与任务》中指出:要着力推进节能降耗,大力发展低碳经济,继续推进能源结构调整,积极发展天然气、风能等清洁能源的政策。

3 燃气电价政策及燃机电厂的发电策略

天然气除用于发电外还有其他广泛的用途,同时我国能源需求与供给的矛盾还很突出,在各省市天然气年度耗量的安排上还采用类似计划分配的形式,在上海这样的能源稀缺型城市,不可能将有限的天然气资源全部用作发电用,其他行业也需要相当的天然气量,所以目前上海燃机电厂除漕泾燃机电厂因供热需要保持一定负荷24 h开机外,其余的燃机电厂主要作用就是在电网需求紧张时发挥燃气轮机启停速度快,调峰能力强的特点,参与高峰顶出力运行,这样,燃机电厂年利用小时无法达到燃煤电厂5000 h左右的水平。

燃机电厂特殊的状况决定了其不可能与燃煤电厂执行相同的单一制电价政策。目前上海市针对燃气发电执行的是类似于两部制电价的政策,即:年利用2500 h以内的上网电量,电价按0.662元/(kW·h)(含税,下同)结算(9F级燃气机组),当燃机电厂处于电网顶峰备用状态时,备用价值通过容量电价予以补偿。容量电价补偿标准为0.22元/(kW·h)。采用这种电价政策,很好地解决了燃机电厂发电量偏低影响发电收入无法弥补固定成本的困境,也在一定程度上考虑了维持燃机电厂正常生产经营所需要的合理回报。

首先,一起来探讨一下当前电价水平下燃机电厂发电量与收益之间的关系。以华能上海燃机发电有限责任公司为例,在简化一些不影响评估结论的因素后(例如:厂用电率、增值税率等),按照目前发电上网价格为0.662元/(kW·h),补偿电价为0.22元/(kW·h),发电燃料成本估算为0.44元/(MW·h)计算,得到的总收益(总收益=实发电量×(上网电价-发电单位燃料成本)+(计划电量-实发电量)×补偿电价)曲线如图1所示。

图1 发电量与收益之间关系

由此可以得出这样一个结论,在年利用2500 h发电量30亿kW·h范围内,随着发电量的增加,总收益有所增加,但总体的收益变动很小,这是由于发电收益略大于补偿电价,上网电价扣除发电成本后为0.222元/(kW·h),大于0.22元/(kW·h)。所以,目前的电价政策使发电收益与补贴收益接近,在一定程度上弥补了由于天然气气价上涨所带来的发电成本压力。

但对于燃机电厂来说,大型燃机检修计划和检修周期都是严格根据制造商在技术合同文件中所规定的条件即等效运行时间(EOH)或启动次数来确定的。发电量越多意味着等效运行时间越长,检修间隔将被大大缩短,由此带来的检修费用上涨因素不容忽视。同时机组长时间运行,日常维护费、材料费甚至水费、厂用电等都有所增加,这些增加的成本费用无法靠发电收益与补贴收益的差值来弥补,客观上造成了燃机电厂多发少赚,少发多赚的局面。所以,除非由于电网负荷需要短时期顶出力运行或者由于天然气管网压力过大需要燃机电厂短时期开机缓解管网压力外,对燃机电厂来说,尽量少发电是目前最佳的发电策略。

4 电价政策需要政策的扶持

随着西气东输二期工程的建设、东海天然气、液化天然气(LNG)等相继落户上海,上海天然气气量在今后几年将大幅度增加,燃机电厂发电量也可能逐年上升,电厂将会面临越来越严重的经营压力,要继续生存发展要么降低燃料成本,要么寄希望于电价政策的进一步调整。从长远发展趋势看,天然气作为不可再生能源,价格上涨的趋势是明显的,而燃气机组的特性又决定了发电气耗不可能无限制降低,所以降低燃料成本的困难较大。燃机电厂只能寄希望气电联动政策,在天然气价格上涨达到一定幅度后,相应提高燃机电厂的上网电价。

由于燃机存着灵活的调峰优势,同时又承担着调节天然气管网压力的责任,那么对应这种优势及责任,在电价政策上也应有所体现。上海对燃机电厂实行类似两部制电价政策,通过控制补偿电价水平的办法,对补贴实行固定,不再与实发电量挂钩,在一定程度上鼓励了燃机电厂发电的积极性,同时也保证燃机电厂的维持正常的生产经营。从最近的一次调整电价实际情况看,大幅度上调了实发上网结算电价,同时略微下调了补偿电价,可见政府已经注意到了燃机电厂面临的发电矛盾。

5 建议

通过以上的分析与研究,提出以下建议:

1)建立省间天然气年度计划指标转让市场。兄弟省市燃机电厂实行的是单一制电价政策,需要发电量来摊薄固定成本,如果能有天然气年度计划指标转让市场,在市场上形成的天然气转让价格使得这些燃机电厂发电有利可图,则可达到双赢的效果。

2)遵循谁得益谁补偿的原则。燃机电厂在年度电量、天然气量计划以外,由于天然气管网压力高电厂不得不多发的电量,天然气管网运营公司应给予一定补偿;由于电网负荷需求原因影响多发的电量应由电网公司给予一定补偿。

3)鼓励燃机电厂与燃煤电厂开展电量替代工作、与上海市其他天然气用户开展气量计划指标转移工作,让天然气资源得到更好的利用。由于替代转移工作涉及发电企业、电网企业、天然气用户、天然气管网运营公司等多方面,这项工作需要政府部门出面统一协调才能得到较好的执行。

4)确定合理的实发电量上网电价。根据近几年上海燃机的实际经营情况,对补偿电价进行固定,再根据天然气气价及机组气耗情况确定一个合理的实发电量上网电价,这样的电价政策有利于长期执行。

[1] 吴 吟.用价格杠杆鼓励以天然气代替石油[EB/O L]. http://finance.sina.com.cn/ny/,20100619/11558140154. shtm l.

[2] 张志良,杨 帆,龙 云.天然气发电在中国的经济性分析[J].现代电力,2003(6):18-22.

[3] 吉桂明,刘长和.燃气轮机的技术和应用:现状和展望[J].热能动力工程,2000(4):339-343.

[4] 刘 峻,林章岁.福建电网调峰电源规划[J].电力建设, 2010,31(6):35-39.

[5] 江 冰.2015年我国煤炭占一次能源消费比重将降至63% [EB/O L].http://newenegy.toocle.com/detai-5285447. htm l,201007.