天然气发电厂经营指标管理的影响因素及对策

浙江大唐国际绍兴江滨热电有限责任公司 陈宏乐/文

一、问题提出的背景

为适应环保要求，浙江省自2011年开始大力发展天然气发电。截至2015年底，省统调天然气发电机组容量到已达1192.5万千瓦，占统调总装机容量的21.1%。浙江省天然气发电行业发展在全国范围内处于前列，各大电力公司在省内均有不同的燃机装机份额，其中美国GE燃机数量最多，德国西门子、日本三菱也有一定的数量，大部分安装于杭州、宁波、湖州和绍兴等经济发展较为发达的区域。浙江绍兴江滨热电公司就是其中之一，该公司建设两台东方三菱联合制造的M701F4型452MW燃气-蒸汽联合循环机组，于2013年9月份建成投产。

由于天然气发电受电价和气量的限制，浙江省已投产燃机的发电量和经济性并不能达到可行性研究的预期。近年来西部水电、风电等能源经特高压电网大量接入浙江省电网，也导致天然气发电受到较大的冲击，燃机利用小时数逐年降低，燃机经营总体形势依然严峻。

二、天然气发电的制约因素

一是燃机发电规模有限，缺乏应有的影响力。由于国内天然气发电在装备制造技术方面没有突破，燃机本体大部分热通道核心部件依靠进口，直接导致我国燃机发电工业发展较为缓慢。天然气发电在各省统调机组中占比较小，在各集团发电企业中份额有限，也未能得到足够的重视，至今并没有像燃煤机组那样建立对标体系，也没有全国范围内评先创金牌创一流机制，技术创新投入较少，发展动力受限。

二是燃机单机容量偏小。目前国际J级燃机最大容量已达到了600MW以上，但国内燃机最大单机容量为47.5万千瓦，最小单机容量只有9万千瓦或更小。燃机容量和数量相比火电100万、60万机组来说不具有优势，在各省网调度运行中，燃机都不是主力机组，定位只是辅助的电量调峰机组。

三是盈利能力不足。受制于天然气价格相对于煤价偏高的影响，气电价格远高于煤电，政府为燃机提供的环保补贴有限，导致燃机企业多处于盈亏边缘。燃料成本居高不下，导致燃机利用小时数不能达到可研或核准预期。同容量的煤机和燃机，在前期基建投入具有一定优势，但在后期盈利上出于较大劣势。

四是燃机发展前景尚不明朗。国际油气市场天然气价格波动频繁，国内政策扶持力度不够，导致部分燃机自投产就面临连续亏损，燃机企业经营举步维艰，国内各电力集团发展燃机还处于试探阶段，未真正在全国范围内进行布局。

图1 浙江省天然气价格走势

五是未掌握燃机发电的核心技术。燃机设备的关键技术受制于人，空气热动力学发展的相对落后，燃机高温热通道核心技术未能国产化，导致维护依赖于制造厂的燃机长协机制，燃机投产后维护成本高。另外燃机长协费用每年多达3000万左右，燃机的运行维护也是一个不容忽视的问题。

三、天然气发电成本的影响因素

天然气发电成本除了受到环境温度、所处海拔等诸多环境因素的制约外。主要经济指标还受到燃机机型、天然气热值、燃机运行方式对机组经济性影响。

1.天然气气价变化幅度

天然气作为燃机发电的燃料，对天然气电厂的发电厂成本有着重要的影响。国内各省天然气价格政策不同，浙江省天然气市场主要有浙江能源集团控制，天然气价格随国内天然气市场价格变动，但有其自身的特点。浙江省近三年内气价调整情况如图1所示。

2.天然气热值的影响

天然气热值体现的是燃料的品质，相同质量燃料燃烧热量的多少决定了热值的高低。机组热耗率=天然气热值×气耗率，在机组热耗率（效率）相同的情况下，热值和气耗指标成反比关系。

以2015年为例，浙江绍兴江滨热电公司实际运行发电年平均热耗为6268kJ/kWh，天然气年平均热值为32.73 MJ/Nm³。在机组发电热耗固定的情况下，发电气耗随天然气热值成反比关系。天然气热值越低，气耗越高；反之，天然气热值越高，气耗越低。目前天然气价格仍为以气量计价，并未考虑天然气热值的影响，因此，天然气的实际热值是影响天然气电厂发电成本的重要因素。

3.启动和运行方式的影响

发电热耗是由机组综合运行效率决定的，体现的是设备运行水平、设备维护水平、设备调度水平，其高低很大程度受设备运行条件、设备健康水平、运行操作水平影响。其中燃机的启动和调度运行方式影响最大。

（1）机组启动状态按照汽轮机缸温高低分为三种启动方式，即热态、温态和冷态。由表1可以看出，由于燃机启动方式的不同，燃机带满负荷所消耗的天然气量存在着较大差别，冷态启动所消耗的天然气量最大，折算成气耗也最大，相比之下，机组热态或急热态启动气量消耗最小。

由于天然气电价偏高，国内大部分天然气发电机组被定位于电网顶峰发电，造成了机组的启停频繁，不但会增加辅机设备在机组启停阶段的投入，还会导致燃机运行当量和运行小时的增加，燃机寿命减小，燃机长协维护费用大幅增加。

（2）燃机发电一般由电网调度协调天然气公司调度共同完成，并制定电量和气量的月度和日发电计划，对于天然气电厂而言，当日发电计划由天然气气量决定。由于在机组启停阶段天然气消耗气量偏大，发电量有限，因此不同的调度计划对发电气耗有着较大的影响。因此燃机当日的气耗影响程度取决于当日总的气量，假设机组设计工况运行时，额定发电气耗平均为186.4 Nm³/MWh。电网不同调度状态对气耗增加值的影响如表2所示。

4.环境温度影响

燃机发电受季节和地域环境的影响很大，主要原因是因为天然气在稳定燃烧中和火焰温度受到空气量的制约。外界环境温度升高，空气的密度下降，将导致燃机进口温度及排气温度升高，为维持燃机的进口和排烟温度，就必须减小燃料量，从而降低了机组出力。

如图2所示，绍兴江滨热电燃气机组在设计环境温度（16.6℃）下运行，发电热耗达到稳定运行的最佳值，偏离设计温度后，无论是环境温度升高或是降低均会使发电热耗升高。

四、天然气机组的发电策略

虽然目前天然气发电的发展受到一定制约，但天然气发电具有更强的稳定性和调度的灵活性，对电源的稳固起着必要的支持作用，绿色环保顺应国际CDM清洁发展机制，这也是西方发达国家将天然气发电作为重要电源的主要原因。为此应在维持自身生存和稳定的前提下，结合当前政策寻求和制定天然气发电策略。

1.抓住政策，维持自身的生存和发展

我国天然气发电历史较短，燃机热通道部件长期没有突破，是造成燃机电厂建设成本、维护成本过高的直接原因，这也是燃机不能成为我国发电行业支柱的关键所在。因此，虽然天然气发电具有环保高效的优势，如果装备制造没有突破，燃机发电格局就很难突破。就目前而言，燃机维持生存并保证健康发展必须做好以下几个方面的工作。

表1 M701F4型燃机不同启动方式下的气耗和寿命损耗

表2 M701F4型燃机不同气量计划和启动方式下的气耗变化情况

（1）争取气电浮动机制。

天然气价格是影响燃机发电成本的关键，如果实行气电浮动机制，在天然气价格变动的同时，对天然气发电价格进行调整，则能够在一定程度上缓解天然气发电企业的经营压力。建立符合市场规律的运行机制，出台相应的气电浮动机制能促进天然气发电厂健康成长。

虽然国家出台了天然气价格调控政策，但各省对天然气发电策略不同，造成了天然气仍有较大的价格差异。目前各省采取的天然气发电补贴和电价疏导两种方式，对天然气发电上网电价高出燃煤标杆电价部分，采用政府补贴和上调电价全网平摊，来消化天燃气发电电价补贴。

（2）取得环保补贴。

在上世纪末期《联合国气候变化框架公约》组织出台了CDM清洁发展机制，国际发达国家为引进绿色环保的工业产业提供一定的经济补偿，同时国内也出台了相应的扶持绿色环保产业的相关政策。因此积极研究相关政策，落实天然气电厂向政府环保部门获得应有的补贴费用，可以在一定程度上减小天然气电厂经营压力。

（3）争取辅助补偿。

天然气发电厂机组启动灵活，能够快速适应电网调峰的需求，特别是对保障电网安全，天然气发电厂能够在短时间内达到电网的负荷，这是普通燃煤发电无法比拟的。当前先进的J型天然气发电机组出力已达600MW以上，小时发电量接近国内煤机主流机型，无论是在基本符合还是调峰负荷均具有一定的优势，尤其是作为夏季或冬季大负荷期间的调峰机组更有优势。因此，天然气发电机组对提高电网系统的稳定性和灵活性能够发挥更大的优势，可以更大程度的弥补其他绿色发电如水电、风电的不足，减少弃水、弃风的发生。

图2 在环境温度变化时燃机负荷、热耗率变化走势图

2.强化内部控制，建立有效的发展机制

（1）建立有效的电量管理制度。

天然气发电企业要生存发展，就必须要适应当前所面临的外界条件，建立适合自身发展的经营管理策略。作为企业，首先要保证自己的生存，多发效益电，争取合理的经营效益。

对自身的发电成本、运行成本进行正确的评估。目前天然气价格下调，燃机发电整体形势有所改观，但电价的联动机制造成燃机企业仍处于保本运行的状态，如果运行和经营管理措施失当，同样会造成企业的经营亏损，直接威胁企业的生存。因此必须建立有效的经营成本和电量管理制度，对企业的发电盈利能力进行正确的分析，在经营成本允许的情况下要多发效益电，向电网争取合理的发电高峰电价补偿；不能盲目的争取电量，抢的越多，亏空越大，增加企业的经营负担。

采取合理的经营管理方式。为了降低企业发电成本，必须要进行运行技术研究和经营方面的改进，对设备进行改进，对运行方式进行优化，以及采取合理经营管理方式。设备改造可以在小的技术投入方面取得更大的收益，从绍兴热电公司投产后的设备改造状况看，循环水系统改造、锅炉保养系统改造均取得了良好的效果，经测算2年来已取得2000多万元的经济收益。因此设备的技术改造不容忽视，通过调研对设备进行技术改造，是降本增效的必由之路。运行优化可以在机组启动和运行阶段减少天然气量、厂用电和工业水的消耗，在同样运行投入的情况下增加机组的发电量，提高机组的经济性。

（2）在市场竞争中争取主动。

由于大部分天然气发电价格过高，目前被定位于调峰机组，这一现状在短时间内无法改变。但国家从节能环保角度出发，也为天然气发电提供了一定程度的政策支持，对天然气电厂的政策正确进行分析有利于天然气公司在发电市场的争取到一定的主动地位。

不同的地域环境、线路条件差异，在不同时间阶段，天然气发电可能具有一定优势，能够争取得到更多的发电份额。如绍兴热电公司在2015年下半年至2016年上半年，由于该区域电网线路的增容改造，公司因供电线路上的优势得到了更多的电量，提高了公司的经营效益。因此定期了解电网整体状况，进行发电策略研究，分析和掌握电网的各项增容、检修计划也是获得更多发电量的来源之一。

五、结束语

鉴于我国目前未能掌握天然气发电关键技术，油气资源开采能力有限，天然气发电还不可能取代燃煤机组成为发电行业的主力方式。但随着节能环保的进一步压力，天然气储量的探明和开采能力的增强，国际气价的下降，天然气发电终将在国内电力市场争取到更大的份额。

为了维持工业经济可持续发展，天然气发电排放指标优越，粉尘、二氧化硫、氮氧化物等远远优于燃煤机组，作为当前先进的清洁能源，天然气发电所占的份额必然会持续增大，天然气发电的发展必将推动我国电力行业格局的变化。因此研究国家电力和环保政策，取得国际和国内的环保支持，减少自身经营压力是保证企业健康发展的关键。本文以绍兴江滨热电公司为例，对天然气发电成本和面临的形势进行了研究，为天然气发电厂的发电决策和经营管理提供了一定的借鉴。