贵州省天然气发电成本效益及产业发展智库

发布时间:2018-06-13 15:10:52  作者:文/苏云勇 王有坤   来源:本站原创  浏览次数:

随着贵州省生态文明示范区建设进程的深入,发电行业将以构建清洁低碳、安全高效的能源体系为目标,加快推进发电行业转型升级。2017年贵州省发电总装机容量5842.52万千瓦,其中火电3145.59万千瓦,占比53.84%;水电2119.23万千瓦,占比36.27%;新能源577.7万千瓦,占比9.89%(其中:风力发电368.8万千瓦、光伏发电155.18万千瓦、煤层气(煤矿瓦斯)发电39.14万千瓦、垃圾发电8.5万千瓦、生物质发电6.0万千瓦)。发电装机结构不尽合理,有待进一步优化。

随着国家环保政策的趋严,一方面国家产业政策将力推天然气发电等清洁能源的利用,另一方面国家严格控制燃煤电厂的建设,加之环保成本压力将不断提高。随着贵州社会经济的发展,市场对电力需求的不断增加,天然气发电的市场空间广阔。

一、天然气发电的优势

2017年末,我国煤炭消费占全部能源消费中的比重下降到60%左右。因此,需寻找新的能源形式来替代煤炭,在诸多清洁能源中,天然气以其清洁、高效、低碳的特性,逐渐引起各国政府的重视。

作为全世界公认的清洁、高效、优质的低碳能源,天然气相较于其他传统的煤炭、石油等非可再生能源,具有明显的优势。

1、与传统的燃煤发电相比,在相同含碳量及相同发电量下,天然气发电几乎不产生二氧化硫,极少产生颗粒物,二氧化碳排放量比燃煤低40%,氮氧化物、一氧化碳等排放物均大幅减少。

2、天然气在燃烧前后不会产生废渣和灰尘,不需要复杂的处理和储存,不存在产出物的存放和运输问题。

3、天然气尤其适于作为调峰电站的燃料。燃气电站运行方式调节灵活,可快速适应用电需求量的变化,工作负荷可以迅速地调高或降低。

4、天然气发电有良好的经济效益。以燃气-蒸汽联合循环机组为例,与传统的火电相比,一是建设投资少,天然气发电每千瓦的投资费用约为400-500美元,只有脱硫燃煤电站投资费用的50%左右;二是建设周期短,一般为30-36个月左右,只有同等规模燃煤电站建设周期的70%;三是循环热效率高,燃煤电站的循环热效率只有30%左右,而燃气-蒸汽联合循环机组循环热效率最高可达到80%;四是发电耗水量少,燃气-蒸汽联合循环机组发电用水量只有同等规模燃煤电站的40%;五是占地面积小,仅为同等规模燃煤电站的15%左右。

二、燃气轮机概况

在国际燃机市场中,有美国的GE 公司、普惠公司、西屋公司、SOLAR 公司、DRESSER 公司、ALLISON 公司;法国的ALSTOM公司、TURBOMECA 公司;德国的SIMENS 公司、KUW 公司;瑞典的ABB;意大利的NUOVO PIGNONE 公司;英国的RUSTON、RR 公司;日本的三菱重工MHI、三井MITSUI 等。

以美国GE 公司的燃机型号为例:PG6541B~PG6581B 这些机型称为“6B”级燃机,燃机功率在40MW 左右;PG6101FA 型称为“6FA”级燃机,功率在70MW 左右;PG7111EA 型称为“7E”级燃机,功率为85MW 左右;PG9171E 型称为“9E”级燃机,功率为125MW左右;PG9351FA、PG9371FB 称为“9F”级燃机,功率为200~300MW之间。近年来,GE 公司新开发了6F.01 机型,该机型主要的特点是:单机功率与6B 机型类似,约50MW,但其燃烧温度已经达到了F 级别的1370℃,燃机效率可媲美9F 级别机组。目前还有许多航改型燃机,如美国GE 的LM6000 系列,之前大量运用于波音747、麦道MD-11、A310 空中客车等民航飞机上;美国普惠公司的FT8 系列燃机,也由航空发动机改型而来。这类航改型燃机的主要特点都是单机循环出力比同类重型工业燃机高、排烟温度较同类重型工业燃机低、燃机热效率略高。

除了国外的燃机厂商外,目前几大主要燃机生产厂商也与国内厂商建立了合作生产关系。如在国内燃机市场中,有哈尔滨汽轮机厂和GE 合作生产9F 级汽轮机;东方汽轮机厂和MHI 合作生产M701F、M501D型号燃机;上海汽轮机厂和SIMENS合作生产的SGT5-2000E、SGT5-4000F 等型号;南京汽轮电机(集团)有限责任公司和GE 合作生产6B 级、9E 级燃机。

三、燃气轮机发电的成本效益

目前国内天然气大型发电站常见的的燃机型号为9F级、9E级,天然气分布式发电站常见类型为LM2500级,参考造价以这几种类型的燃气-蒸汽联合循环机组为例,见表一。

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根据以上几种常见类型的燃气-蒸汽联合循环机组的参考造价进一步分析机组的参考电价详见表二。

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从以上发电成本分析可看出,天然气价格在2-3元/立方米,电价在0.59-1.15元/度之间,投资与效益是不尽合理的。如果能充分利用发电产生的蒸汽,实现集中供气及省内非常规天然气的规模开发,我省发展天然气发电及燃气分布式能源是可行的,同时可实现较好的经济效益和社会效益。

四、天然气发电发展建议

为实现《能源发展战略行动计划(2014-2020)年》提出的绿色低碳战略目标,保障2020年天然气在一次能源消费中的比例提高到10%以上,天然气发电是拉动我国天然气消费的重要推手,积极推动我省天然气发电行业健康发展,提出以下建议:

1、国家应进一步明确天然气发电在电力装机的比例要求,因地制宜一区一策;政府应进一步明确天然气发电在电力装机及供应中的定位,在电网运营中的特殊作用以及天然气利用的要求,为企业投资天然气发电项目及其产业链上其他相关产业提供明确引导。

2、按照国家“建立气、电价格联动机制”的要求,项目所在地出台相关气、电价格政策,积极推动市场定价机制。如上网侧“峰谷分时”电价制度,峰谷电价设定为平均上网电价的2倍,在电力供应充足且天然气供应较少(紧缺)地区实行两部制电价,实行气、电价格联动及环保上网电价。同时在经济承受能力较强的区域由终端用户承担部分环保电价。通过一段时间的政策扶持,加快走上市场定价机制,实行公平公正竞争。

3、近期为防止“煤改气”逆替代,应加快气、电补贴或开征碳税气价调整,防止煤价暴跌造成气电成本走高出现亏损。部分化肥、电力行业出现“煤改气”逆替代,影响节能减碳规划目标的实现。为了控制空气污染和碳排放,应充分发挥政策引导作用,加快能源结构优化调整。现阶段可适当补贴气、电,防止逆替代现象蔓延扩大。同时,适时开征碳税及完善资源税,引导能源结构清洁转型。

4、天然气供应商实行大用户直供的原则,积极支持天然气发电企业,确保供气稳定。积极引导天然气发电企业与上游天然气供气商直接交易支付合理输气过管费用,最大限度减少中间交易环节和交易费用,尽量降低天然气价格,降低发电成本。

5、为使天然气发电产业有序健康发展,政府牵头成立天然气发电产业发展领导小组,组织编制天然气发电产业规划及协调项目建设中存在问题,建立天然气发电专项调节基金用于天然气发电企业盈亏调节,促进天然气发电产业健康发展。

6、为实现能源结构的调整和优化,推动能源清洁生产和就近利用,解决集中供冷热电、城市安全应急电源、调峰电源等,优先发展天然气分布式能源系统,因地制宜发展大中型天然气发电(热电)站。

 

(作者单位: 中电建贵州电力设计研究院有限公司  贵州省天然气能源投资股份公司)