国外天然气发电的经验与启示

中海石油气电集团技术研发中心 都大永 黄辉

0 前言

天然气发电具有能量转化效率高、污染物排放小、投资相对较低、建厂周期短、占地面积小、机组启停用时短等特点。在国外天然气发电已得到长足的发展，目前美国天然气发电装机容量在总装机容量中的比重为39.4%，日本为29%；我国天然气发电由于我国资源禀赋问题，起步晚，装机占总装机容量的比例仅在3%左右。目前我国已进入天然气高速发展期，而天然气发电作为天然气主要利用方向势必也会随着天然气的发展而发展。

1 国外天然气发电经验

1.1 世界电力发展形势

从1970～1990年的20年间，发达国家通过发展煤、天然气以及水电完成了自身的电力发展。核电工业从70～80年代中期曾有着稳定的增长，但在1985年的“切尔诺贝利事故”之后开始明显衰落，从1990～2000年，全球电力工业开始转型。由于发达国家电力需求增长放缓，鼓励电力市场自由化，放松了使用天然气发电的限制，天然气发电迎来了大发展阶段。

发展中国家(尤其是亚洲)在90年代迎来经济大发展，同时带来了新一波的电力需求增长。大部分东南亚国家效仿美国和欧洲，取消了对电力行业的管制，这个时期大部分国家的新建电站都是天然气电，而由于自身资源禀赋的特殊性，中国选择了集中发展煤电。除中国外，全球电力市场从90年代末开始进入天然气发电时代。

1.2 世界天然气发电发展模式

目前世界上天然气发电发展较为成熟的模式，有以美国为例的欧美模式和以日本为例的日韩模式。

1.2.1 美国天然气发电发展模式

美国是世界上天然气行业发展最成熟的国家之一，天然气发电起步早，发展较为充分，目前天然气发电装机占总装机的40%左右。在发展过程中，美国天然气发电装机容量不断上升，天然气发电量占总发电的比例也不断上升，近二十年中，天然气发电量占比从13%增长到25%，发电用天然气占天然气消费量的比例达到31%。根据EIA的预测，到2040年美国天然气发电将占总发电量的30%。

美国天然气发电经历了两个发展阶段，目前的天然气产业的制度、管网系统和基础设施最为完善。在天然气市场发展初期，美国已经积累了比较健全的煤气管网，天然气主要用于民用和商业。在天然气市场快速发展期，天然气发电呈渐进式发展，发电用气占天然气总消费量的比例从1935年的9%提高到1972年的18%。基于第一次石油危机的冲击和对寻找替代石油燃料的迫切，美国政府1978年颁布了《发电厂和工业燃料使用法案》，禁止公用电力公司使用天然气发电。随着天然气探明储量增加，以及天然气发电的环保优势，1987年美国政府解除发电使用天然气的限制，天然气发电进入第二个快速发展阶段，1998年超过居民用气，目前发电用气占天然气总消费量的比例已超过30%。

图3 美国天然气消费结构发展过程及趋势

1.2.2 日本天然气发电发展模式

日本电力基荷主要有核电和煤电，天然气发电承担腰荷和峰荷，特别是对日调峰起到至关重要作用。目前日本天然气发电装机容量占总装机容量的比例为29%左右。自1973年世界石油危机之后日本逐步减少了石油发电，增加了天然气发电及核电，至2011年日本大地震前形成了天然气发电、煤电及核电的三足鼎立之势。2011年大地震之后出现了核电安全问题，2012年日本政府关闭了核电机组，天然气发电的发电量和发电比例相应增长。2010年日本用于发电的天然气占总天然气消费量的比例高达63%，在核电安全事故出现后，用于发电的天然气进一步增加，2012年用于发电天然气占总量的75%左右。

相较于美国在使用天然气初期已经有了煤气管道基础设施，民用商业用气市场也比较成熟，日本在引进天然气初期，管网系统不发达，民用和商业用户需求有限，主要为天然气发电来支撑大型的天然气引进项目，特别是在引进天然气的最初几年，LNG长期照付不议合同靠天然气发电支撑，发电用气在全国天然气消费中的比例较高，后续随着民用商业用气市场的开发，基础管道的建设，民用气和商业用气增加、所占比例逐步升高，发电用气则一直保持平稳。

1.3 国外天然气发电经验对我国的启示

1.3.1 天然气发电是推动天然气市场的重要力量天然气发电是天然气消费市场的主要组成部分。目前北美及欧洲发达国家用于发电的天然气占天然气总消费比例大多在30%以上，纵观这些国家天然气行业发展历程，天然气发电是推动天然气消费增长的重要因素，在天然气市场快速发展阶段，发电用气跟民用燃气一致保持增长，在天然气市场进入成熟期后，民用气和商业用气发展平稳，天然气消费增长主要靠发电拉动。

表1 2011年部分国家天然气消费量中用于发电的比例

在天然气产业发展过程中，无论天然气基础管网建设程度如何，天然气发电均是天然气市场中不可或缺的一部分，天然气发电的发展有效地促进和保障了天然气市场的发展。

1.3.2 政策对天然气发电产业发展的作用

天然气发电的发展快慢与政府政策不无关系，在天然气发电发展进程中欧美国家在政策上均有干预。美国政府1978年颁布了《发电厂和工业燃料使用法案》，禁止公用电力公司使用天然气发电，后又放松了对天然气发电的限制，天然气发电得到了快速发展。欧盟(时为欧共体)1975年发布指令限制天然气用于发电，该项指令于1991年被取消，此后天然气发电迅速增加。目前欧美国家天然气发电主要受市场因素影响，而日本由于自身资源禀赋问题，一直保持对天然气发电的支持，政府采取包括直接投资、优惠贷款和减免税费在内的各种政策措施支持鼓励天然气发电，使天然气发电从无到有，得到极大发展。

2 我国天然气发电发展趋势

2.1 我国已进入天然气发电发展黄金期

无论从气源保障上还是在需求上以及政策环境上均具备了一定的条件，天然气发电进入发展机遇期。

2.1.1 气源条件已逐渐成熟

与美国天然气行业发展阶段相比，可大致判断我国天然气行业在2030年以前为快速发展阶段，此后将进入成熟阶段。

近10年内，我国的天然气供应量迅速增加，为发展天然气发电提供了气源条件。随着“西气东输”、“西气东输二线”、“川气东送”的建成通气，和福建、广东、上海、大连、江苏、浙江等地LNG接收站的运营，再加上“海气登陆”，在我国沿海地区形成了国产气、进口气；常规气、非常规气；气态气、液化气等多类气源并存的多元化新格局。

根据《天然气发展“十二五”规划》，预计2015年我国天然气供应能力为2 695亿m3。根据国外发展经验，天然气发电占天然气消费量的比例在30%以上，我国目前发电用天然气占比为20%，根据我国天然气供应情况，有539亿m3天然气可用于发电，可满足6 500～7 000万kW发电装机容量。我国目前天然气发电装机在3 000万kW左右，发展潜力高达3 750万kW左右。

2.1.2 政策环境

中国电力联合会发布的《电力工业“十二五”规划研究报告》认为我国天然气(包括煤层气等)发电要实行大中小相结合；结合引进国外管道天然气和液化天然气接收地区规划建设大型燃气机组，主要解决核电、风电、水电季节性电能对电网的调峰压力。

2012年10月14日国家发展和改革委员会发布了《天然气利用政策》，在在政策中明确约定天然气热电联产作为优先类发展，且在非大型煤炭基地所在地区天然气发电作为允许类发展。

天然气发电作为目前最为现实的清洁能源，越来越受地方政府的关注，在部分经济发达地区，如北京、上海、深圳已经在能源发展规划中明确加大发展天然气发电。

在国家或行业政策上，定位了我国天然气发的地位——主要用于电网调峰，具体发展上支持天然气发电特别是天然气热电联产项目，利于天然气发的发展。而经济发达地区和城市已意识到天然气发电符合能源、经济发展趋势，并提出了天然气发电的具体规划。

2.1.3 天然气发电需求日益加大

我国部分地区经济发展程度较高，但节能减排的压力也越来越大，经济发展与环境保护的矛盾日益突出，特别是今年伊始北京连续的雾霾天气更是引发了人们对环保的重视。天然气发电具有较高的能量转化效率、污染物排放小的特点。天然气发电的CO2排放量约为燃煤电厂的38.5%，NOx排放量则不到燃煤电厂的20%，灰、渣排放为零，节能减排效果明显。

电网的调峰安全要求发展天然气发电。随着经济发展，我国部分城市“两高一低”(峰谷差高、季节差高、负荷率低)的国际大都市用电负荷特征更加明显，电网调峰矛盾将十分突出。而天然气发电机组具有启停用时短等特点，适用于电网调峰。另外，随着电力系统容量的不断扩大，全国联网的推进，新能源开发力度的加大，电网的安全性和灵活性将变得尤为重要，天然气发电机组的特性则能保证电网的安全性和灵活性。

天然气发电装机潜力大。就发展现状来看，目前世界上发达国家天然气发电已经得到了长期的发展，天然气发电装机也在总装机容量中占据了较为合理的比例，其中美国为39.3%、日本为29%、英国为34.1%、韩国为26.6%，而我国仅在3%左右，说明我国天然气发电发展与发达国家相比还存在相当大的差距，我国天然气发电装机还有很大的发展潜力。笔者对未来我国天然气发电装机进行情景分析，在低和高情景模式下到2015年我国天然气发电装机分别达到5 000万kW和6 000万kW。

结合我国天然气供应情况，到2015年我国天然气发电装机应达到6 000万kW左右，根据国外燃气发电经验和天然气发电在我国的定位，我国天然气发电在经济发展到一定程度的地区和气源丰富的地区发展，主要有“长三角”、“珠三角”、“环渤海”地区和新疆天然气产地、四川天然气产地等地区发展。

2.2 我国天然气发展发电存在的问题

2.2.1 上网电价问题

在我国天然气发电上网电价定价机制尚未统一，天然气价格—发电成本—上网电价之间的关系尚未理顺。目前已投运的燃气机组气源不同气价各异，上网电价也各省自定，在各省内也基本是“一机组一价”。原因为发电用气价格主要由政府以“成本加成”方法进行管控，价格不统一，未能体现天然气发电用的市场价值。而我国发电装机以煤电为基础，发电机组上网电价也以煤电为标杆，未能体现燃气机组的环保以及调峰特性，造成大多数机组经济竞争力不强，目前各地对燃气发电多采取补贴的方式来弥补天然气发电的亏损。

2.2.2 天然气价格改革与电力价格改革的矛盾

天然气发电跨天然气和电力两个产业，而这两个产业均有发展特性，都关系到国计民生。就价格改革而言，2002年国务院确定的电力体制改革方案明确了“打破垄断，引入竞争，形成区域竞争电价市场”的电力改革目标，且确定了电力改革的四个步骤——“厂网分开、主辅分离、输配分开、竞价上网”，竞价上网成了电价市场化的重要环节；在天然气价格改革上，2011年底国家发改委公布了《关于在广东省、广西自治区开展天然气价格形成机制改革试点的通知》，两广地区的天然气定价方法将按照“市场净回值”方法定价，天然气价格改革的目的是政府放开天然气出厂价格，价格最终由市场竞争形成。从试点的改革效果来看，天然气价格呈现出上升趋势，这将更加削弱天然气发电的竞争力。而天然气发电作为天然气市场不可或缺的部分，怎样在价格确定中体现发电的特性以及环保价值成了影响天然气发电竞争力的重要因素。

3 结论和建议

天然气发电清洁高效的优势，符合我国节能减排及产业结构调整的发展方向；我国天然气产业发展速度迅猛，为天然气发电提供气源保障，根据国外发展经验以及天然气发电在我国的定位和作用，预测到2015年我国天然气发电装机容量将可能达到6 000万kW左右，我国天然气发电或已进入黄金机遇期。

由于目前天然气发电上网电价尚未统一，还是以“一机组一价”的方式运行，且在上网电价中未体现燃气发电的调峰和环保作用。建议理顺天然气、天然气发电、电网以及环境的关系，体现其调峰作用和环保价值。在上网电价为基础上增加“调峰辅助电价”和“环保补偿电价”，或者实施“两步制电价”较少发电小时对发电机组收益的影响。

建议各地方加强对天然气发电的中长期规划，为天然气发电预留发展空间；加大对天然气发电的政策引导，为天然气发电提供良好的发展环境；在财政上给予补贴支持。电力企业与天然气企业加强沟通协调，为天然气发电提供气源保障和技术力量，有效推动天然气发电的发展。