中国天然气分布式能源“十四五”前景预测及重点区域分析

孙曼丽，蒙青山，秦锋，张兴达

( 1.中海石油气电集团有限责任公司；2.中国城市燃气协会分布式能源专业委员会）

作为一种新型动能系统和利用方式，天然气分布式能源具有启停迅速、运行灵活、高效环保且更靠近用户的特点，能够更好地匹配中国能源清洁低碳转型的要求。但由于中国关键设备基本依靠进口，造价较高，运行成本受天然气价格影响较大，国家又未出台相关补贴政策，导致企业开发天然气分布式能源项目的积极性不高，始终未能大规模发展，且区域发展不均衡。尤其是受2014年天然气价格大幅上涨、2017年大规模“气荒”的影响，至今装机规模依然较小。随着中国碳达峰、碳中和（“双碳”）目标的推进，能源清洁低碳化转型加速，天然气分布式能源项目也迎来新的发展阶段。

1 中国天然气分布式能源发展现状

据中国城市燃气协会分布式能源专业委员会不完全统计，截至2020年底，中国天然气分布式能源项目共计632个，总装机容量2274万千瓦；项目个数较2015年增加344个，年均增速17.0%；装机规模增加了1162万千瓦，年均增速15.4%。从区域分布看，天然气分布式能源项目主要分布在京津冀鲁、长三角、珠三角、川渝及其他地区，占比分别为20.3%、30.7%、11.4%、14.2%和23.4%，装机容量占比分别为13.8%、17.5%、25.4%、11.7%、31.5%，其中广东、江苏、浙江、上海是最为密集的地区，区域发展不平衡现象明显。从应用场景看，中国天然气分布式能源项目主要集中在工业园区、办公和工业类等。其中园区类项目数量占比为48.6%，办公和工业类占比均为11.9%，医院类占比为9.2%，综合商业体、数据中心占比为11.4%，酒店及大型公建占比为7.1%；从装机规模上看，园区类占比为84.7%，工业类占比为6.4%，综合商业体、数据中心占比为5.8%，办公楼、大型公共建筑等占比为5.4%。

据中国能源研究会分布式能源专业委员会的不完全统计，2020年6月到2021年7月，中国新投产天然气分布式能源项目6个，已开工项目5个，新核准项目5个，共计16个，全部投产后新增总装机容量约为133万千瓦。从区域分布看，主要分布在南方及长江沿线地区，包括广东、广西、重庆及江苏。从新增装机规模看，广东、广西占比较高，单个项目规模上江苏、湖北规模较大。从项目类型看，仍以区域燃气蒸汽联合循环项目为主，对区域提供电、热、冷等综合服务，楼宇型分布式能源项目占比在40%左右。从项目规模看，10万千瓦以上的大型天然气分布式能源项目较多，主要是大唐集团、华电集团、华润电力、中国电力集团、协鑫集团等投建的区域型热电联产项目；2万千瓦以下的项目也不少，主要是满足业主自身用能需要的自建项目，包括为商业楼宇、医院、工厂供能的分布式项目。

随着中国“双碳”目标的提出，各地政府及发电企业对天然气分布式能源项目越加重视，加之风能、太阳能、生物能源发电等的发展，多能互补的分布式供电系统成为重要的传统能源与新能源融合供给方式，天然气分布式能源系统建设进入实质性开发实施阶段，天然气分布式能源项目迎来黄金发展期。

2 全国天然气分布式能源“十四五”前景预测

2.1 预测思路

中国天然气分布式能源发展尚处初期，至今还未进入政策完善、发展均衡、周期规律明显的阶段，且近几年的发展证明其受外部政策等环境影响较大，因此现阶段的前景预测无法完全采用定量分析的方法进行，需要定性与定量相结合，以定性方法为主，加之区域发展极不均衡，故本文预测目标主要聚焦重点发展区域及发展规模。

鉴于此，基于分析发展现状、识别影响因素、设置发展情景、征询专家意见的逻辑思路，我们采用了PEST（政策、经济、社会、技术）分析、情景模拟及专家论证相结合的方法。首先在分析中国天然气分布式能源发展现状的基础上确定主要影响因素，再结合对影响因素及其影响程度的分析对各影响因素的发展情景进行划分，最后参考专家意见，基本明确了到“十四五”时期中国天然气分布式能源不同的发展情景以及各种情境下的发展目标。

2.2 预测方法

2.2.1 识别影响因素

基于国内天然气分布式能源的发展现状，本文对分布式能源项目按照区域分布、应用场景、装机规模、装机类型进行分类，并聚焦“十四五”发展，采用PEST模型重点分析了主要影响因素。

政策因素和经济因素均是影响中国天然气分布式能源发展的主要因素，且存在一定的不确定性，但整体发展方向是利好的。其中政策因素重点考虑了国家能源战略、电力体制改革及油气体制改革的新导向和新要求。国家能源战略提出要坚持“节约、清洁、安全”的战略方针，加快构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系，同时发挥战略性新兴产业优势、统筹推进基础设施建设、加快绿色低碳发展，突出能源分布式发展、清洁化利用、包容式发展以及多能互补。电力体制改革提出充分调动需求侧相应资源、合理推动支撑性基础性电源项目规划建设，同时注重提升电力系统整体效率，推动电力绿色转型升级，提升系统调节能力。天然气体制改革提出进一步推进油气管网设施公平开放进程，促进管道设施利用效率，坚定不移深化油气体制改革。

经济因素重点考虑宏观经济、能源价格及碳交易发展方面。从宏观经济面看，国内经济整体发展向好，尽管受疫情影响但很快复苏，各项指标均已回归到疫情前水平。根据政府工作报告，“十四五”期间，经济运行将保持在合理区间，相比经济增长的数量，将更关注经济增长的质量，尤其是习近平总书记提出“双碳”目标后，国家将“碳达峰、碳中和”纳入经济社会发展和生态文明建设的整体布局，积极促进经济社会发展全面绿色转型。从能源价格层面看，到2023年，竞争性领域和环节价格主要由市场决定，网络型自然垄断环节科学定价机制将全面建立，能源资源价格形成机制将进一步完善，重要民生商品价格调控机制更加健全，公共服务价格政策基本完善，适应高质量发展要求的价格政策体系基本建立。在碳交易方面，全国碳市场启动，将外部成本计入能源成本，将直接影响企业的经济效益。

社会因素和技术因素也是影响天然气分布式能源发展的重要因素，相较政策因素和经济因素，其发展趋势更为明朗。首先可再生能源高速发展，将成为未来能源消费结构的主体，届时电力系统对灵活性调峰调频的需求将不断增加，这成为分析天然气分布式能源发展的主要社会因素。在技术因素方面，“源网荷储一体化”与电力体制改革必将相互促进、共同发展，核心技术自主化和装备国产化也成为主流，且“十四五”规划进一步明确了要推进燃气轮机行业国产化进程，推进技术向高端化、专业化发展；煤电深度调峰改造、抽水蓄能、电化学储能等与天然气发电调峰将同台竞技，多能互补；信息化、数字化、联网化、共享化也为打破技术瓶颈、构建新型电力系统提供了工具。

2.2.2 设置发展情景

上述影响因素整体利好中国天然气分布式能源发展，但是也依然存在诸多不确定性因素。为更加客观地分析发展前景，我们将影响因素尽可能转化为可量化的评价指标，诸如天然气供应能力、天然气消费量、能源消费结构、天然气发电增长率、天然气分布式能源增长率等，结合近年的相关数据指标，设定非常乐观、乐观、一般、不乐观及悲观5种增长情景。同时，将政策、经济、社会、技术4种影响因素的作用程度区分低、中、高3类环境情景，最终经征询专家意见，得出不同环境情景、不同取值情景下的预测情况。

2015-2020年，受经济发展、大气污染治理、“煤改气”等影响，中国天然气行业迅速发展，消费持续增长，天然气供应能力、消费水平、能源消费结构等指标均呈现出历史较好增速，为预测未来发展提供了较好的依据，成为我们初步设定5种情景取值的主要参照（见表1）。

表1 2025年中国天然气市场发展各指标情景初步设定值

将政策、经济、社会、技术4种影响因素的作用程度区分低、中、高3类环境情景。

低情景：由于缺少政策支持，在构建清洁低碳安全高效的现代能源体系过程中，利益相关者将面临重大调整；若无法通过技术进步，或在燃料成本的竞争中占据较大优势地位，那么天然气分布式能源的市场渗透速度将相当缓慢。

中情景：由于发展不稳定以及由此导致的资本投入减少，加之市场对分布式能源信心不足，行业很难取得重大技术突破，价格大幅下降的可能性渺茫，天然气分布式能源发展增速将保持现状。

高情景：有利的经济与技术条件因得到政策支持而获得进一步发展；碳排放信用交易机制与将外部成本计入能源成本的计算方法，将为加速可再生能源与智能电网发展注入更多经济动力。在此环境中，行业可能在发生重大变革的同时保护利益相关者成本不受太大影响。

2.3 预测结果

综上，“十四五”期间天然气发电年均增速总体预测高于“十三五”。新增装机容量既包括调峰电站也包括基荷电站。预测“十四五”末，天然气发电装机容量将达到1.47亿～1.57亿千瓦，到“十五五”末将超过2.2亿千瓦。基于此，按照上述预测方法，各评价指标按照非常乐观、乐观、一般、不乐观及悲观5种情景取值，经征询专家建议，最终得出如下结论：1）天然气供应能力方面，尽管天然气行业及发电行业专家对于未来发展预期存在差异，但预测结论主要集中在5年增长率为20%；2）天然气消费量方面，预测到2020-2025年5年增长率分布在为35%～40%，据此预测天然气消费量约为4400亿～4600亿立方米；3）能源消费结构方面，预测结论分布在2025年天然气在一次能源消费中占比为9%～10.5%；4）气电增长率方面，预测2020-2025年5年增长率为50%～60%；5）最终预测“十四五”天然气分布式能源的累计增长率范围值为50%～70%。

综合考虑“双碳”背景下可再生能源大规模发展，新型电力系统加快构建，天然气在低碳转型过程中的作用及挑战，天然气分布式能源的特点等诸多积极和消极因素，鉴于积极因素远大于消极因素，专家建议增长率50%～70%的下限降低2个百分点、上限增加7个百分点，分别对低、中、高3种情景进行预测，得出“十四五”天然气分布式能源的累计增长率分别为48%、60%和77%。2020年底，中国天然气分布式能源项目总装机容量为2274万千瓦，按此推算，2025年天然气分布式能源总装机规模分别为3365.5万千瓦、3638.5万千瓦和4025万千瓦（见表2）。

表2 “十四五”期间中国天然气分布式能源装机规模预测

3 天然气分布式能源发展重点区域分析

3.1 重点区域发展潜力研究

综合考虑国内油气企业天然气资源供应的重点区域及发电集团“十四五”主力市场等因素，选定华南、华东、华北、华中“四区九省”作为重点发展区域，其中华南地区包括广东、福建、海南，华东地区包括江苏、浙江，华北地区包括河北、山东，华中地区包括湖北、湖南。

为更好地锚定发展目标，突出重点、精准开发，本文通过总结梳理九省的发展现状、天然气供应情况、相关政策、主要应用场景及“十四五”规划内容等，借鉴专业机构关于区域发展潜力评估的方法学，分别就该地区天然气分布式能源发展现状、发展能力及发展预测建立相应的评价指标（见表3、表4、表5）。

表3 重点地区天然气分布式能源发展现状评价

表4 重点地区天然气分布式能源发展能力及政策保障评价

表5 重点地区天然气分布式能源发展规模预测评价

根据上述标准，将九省的“十三五”期间的发展情况及“十四五”规划情况进行了取值计算，最终经征询相关专家意见后，计算出各省发展潜力评分（见表6）。优先顺序依次为广东、江苏、山东、浙江、湖北、湖南、河北、海南、福建。

表6 中国天然气分布式能源各省发展潜力评分

3.2 重点区域发展目标分析

根据各省发展潜力评估情况，结合低、中、高3种情景预测值，将各省按照发展潜力划分为一、二、三、四类，其中广东、江苏属于一类区域，浙江、山东属于二类区域，湖北、河北、海南属于三类区域，其他省份属于四类区域，预测“十四五”期间各类区域天然气分布式能源装机规模（见表7）。这些分析为指导企业制定“十四五”重点区域发展及专项业务规划提供了一定的借鉴。

4 结论

“双碳”目标的提出，加快了低碳能源转型的步伐，也为天然气分布式能源发展带来新的机遇。本文采用定性与定量相结合的方法，识别了影响天然气分布式能源发展的主要因素及程度，设置了高、中、低3种发展情景，初步形成了重点区域发展潜力的评价标准，并结合业内专家意见，对全国天然气分布式能源装机规模进行了预测。具体结论如下。

1）到2025年，按照低、中、高3种情景，中国天然气分布式能源总装机规模将分别达到3365.5万千瓦、3638.5万千瓦和4025万千瓦，相当于增长近48%～77%，发展空间较大。

2）根据重点区域分析及排序研究，华南地区的广东、福建、海南，华北地区的山东、河北，华东地区的浙江，江苏，华中地区的湖北、湖南为重点发展区域，发展潜力排序依次为广东、江苏、山东、浙江、湖北、湖南、河北、海南及福建。其中增量空间最大的广东到2025年天然气分布式能源新增装机规模375.8万千瓦（中情景），增量空间最小的福建新增装机规模仅0.7万千瓦（中情景）。

表7 重点地区天然气分布式能源预测结果单位：万千瓦