淄博市天然气发电行业发展分析与思考

摘 要

随着气候变化和国际政策的变化,我国目前已经致力于推进绿色低碳循环的经济体系,旨在推动能源结构转型和省级,从而促进可持续发展。煤电行业需要做到严格的控制。“十四五”时间是国内能源清洁化转型的关键节点,鼓励天然气发电、发展可再生能源,构建新电力体系是该段时期的主要目的。天然气发电具有高效、稳定、灵活性强、更清洁等诸多有事,本文通过对淄博市的能源供应现状和天然气发电的作用进行描述,能分析当前国内天然气发电行业普遍存在的问题,从而便于提出具体的发展建议,促进国内的碳达峰、碳中和目标得以实现,推动国内天然气发电产业的发展。

 关键词:淄博市,天然气发电,行业发展,综合建议

第1章 引言

2020年9月,xxxxxxxx在联合国大会上庄严承诺,中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。在“双碳”目标背景下,国内能源必须要趋向于清洁化发展,根据学者的研究发现,国内若想按照时间完成碳中和目标,需要在能源供应侧和需求侧都必须加大发展力度,可再生能源和电动化率也必须超过八成,这便是目前国内低碳化的主要发展路径。通过提升电能终端利用比例,通过可再生能源发电已经成为实现“双碳”目标的主要,甚至唯一手段。

但可再生能源的利用并非一时之功,高碳能源与低碳能源之间的使用转换,低碳能源与可再生能源的使用转换,需要相当的时间处理。根据相关学者研究表明,在目前的“双碳”战略之下,必须要确保能源安全,平衡好国内能源战略,才能在未来数十年的发展中,持续推进实现清洁化目标,而天然气发电行业,便是从化石能源向清洁能源过渡和发展的主要途径。

“十三五”期间,天然气发电便在能源转型中提供了大量助力,世界发达国家的发展经验也同样证明了这一点。天然气发电主要包括大型天然气热电联产和天然气分布式能源两种模式。相比煤炭发电而言,天然气发电污染物少、可促碳减排、能调峰电源、与可再生能源互补性强,同时,在占地、投资和节水方面也优势很多,同时目前的政策和环境也给了天然气发电行业发展的空间。

人们对于天然气在城镇燃气、工业燃料、交通运输等领域所起到的环保作用都有高度认同,然而对是否要大力促进天然气在发电领域的应用,则有许多不同的声音。实际上天然气发电因为其清洁性、环保性、灵活性等因素在发达国家一直担当着重要角色。现在我国电力行业占主导地位的燃煤电厂是二氧化碳和各类污染物的排放大户,以天然气发电代替煤炭发电以促进实现“双碳”目标还需要不断地推动和发展,本文以淄博市的天然气发电行业为例进行具体的分析和研究,希望能为淄博市,乃至全国的天然气发电行业提供一些可行性建议。

第2章 淄博市天然气发展现状及发展必要性

2.1 淄博市天然气发展的必然性

淄博市位于山东省,是京津冀及周边地区大气污染传输通道“2+26”城市之一。同时,淄博市还是老牌的工业基地城市,在国内石油化工、医药生产和建材生产行业中,占据重要的地位。受产业结构影响,环境污染防治任务十分繁重,二氧化碳减排工作更显重要。从整个山东省来说,受自然条件限制,在促进能源清洁化发展层面上,仍然需要克服重重的困难,尤其是很难促进大型的规模化开发。

比如在风力发电行业,生态保护红线等制约因素是的该地的风电可持续开发很难突破,又因为地处山东省腹部,无法采用海上风电建设,经济可行性很低,同时还受限于军事层面上和用海层面上的因素,短时间内无法规模发展,若想发展地热,面临地热富集区与水资源禁(限)采区、地热采矿区与油气矿业权高度重叠“双重”制约。核电站的建设和应用则需要漫长的规划和建设周期,并非短时间能做到。大型储能设备的应用也无法在短期内建设完成。各方制约之下,淄博市的电力行业止步不前,而且我省的可再生能源消纳能力严重不足,现在省内的电力系统调峰主要依赖燃煤机组和泰山抽水储能,调峰能力差,手段单一,甚至有时候不惜采用非正常手段来保障清洁能源消纳,电力系统调峰能力亟待加强。

淄博市本身不具备水电、核电发展条件,根据《山东省能源发展十四五规划》等主要资料,可以看出淄博市本身缺乏发展绿色可再生能源的先天条件。这一背景之下,在淄博市发展天然气发电,已经是最实用、最迅速的低碳清洁能源发展途径。

2.2 淄博市天然气发电发展现状

利用天然气发电,能更好的优化淄博市的能源结构,环节淄博市内的大气污染情况。到现在为止,淄博市天然气用气总量在全省各个地市中排名第一,但是按照一次能源占比计算仍有很大空间。

根据《淄博统计年鉴2020》克制,2019年淄博市全市能源结构以煤炭、石油为主,有少量天然气和煤气,各类能源在能源消费中的占比详见下表2-1:

表2-1 2019年淄博市能源消费占比情况

能源名称 消费量

(万吨标准煤)

消费比例(%)
煤炭1921.5228.0
油品3872.7356.5
天然气284.514.1
其他(含市外电力供应)777.4111.3
总计6856.17100

从表2-1可以看出我市2019年天然气用气量为22.8亿m3,在全市能源消费中的比重约为4.1%,低于全省平均水平,更低于全国平均水平。相关调研数据表明,2017-2020年淄博市天然气年用气量分别为16.0亿立方米、23.3亿立方米、22.8亿立方米、23.7亿立方米。近几年用气结构中,工业用气量占比最高,达70%~80%,且用气量占比逐年增加;其次为居民生活炊事和取暖用气量,约占13%~15%;然后是汽车用气量,约占2%~8%;最后为商业用气量,约占2%~4%。天然气发电用气量为零。

煤炭消耗量1921.52万吨标准煤,在一次能源消耗中占比28%。煤炭消耗主要用于发电,是我市重要污染源,也是我市二氧化碳的主要排放来源。根据《山东省能源发展十四五规划》,可知目前省内对于落后产能发电企业进行了依法依规的大规模取缔,坚决推动,坚决关停整合,将一些排放标准不达标的燃煤机组进行了坚决处理。希望能足部发电天然气发电行业,笔者对淄博市内各区县煤电机组进行了摸排和调研,从2023年4月27日—5月30日,通过对全市34家煤气机电组进行摸排调研,有效沟通28家,其中与用户实地进场对接15家,实地但未能进场对接13家,其余6家经电话沟通无改造计划,不同意登门拜访。

淄博市必须要做到调整地区能源结构,适度发展天然气热电联产项目(1~2家),大力推广分布式能源项目,逐步形成以大型热电联产电厂为中心、分布式能源为补充的格局,发展好当地能源供应,形成“能从远方来”和“能从身边来”的并重格局。才能大幅度的完成淄博市内部发电改造,避免因为煤炭发电产能缩减二只能依赖外电,影响市内的调峰保障能力。

2.3 淄博市为天然气发电行业发展所做的保障工作

淄博市的天然气发电起于2002年,历经近二十年发展,目前淄博市内的天然气行业已经初具规模。当前淄博市共有居民用户约135万户、工商业用户5000余户,天然气管网总长度约1.3万公里,近年来全市天然气年用量保持在20亿立方米以上,占全省总量的15%以上,位居第一。

天然气气源方面,从全国来看,近年来我国天然气勘探取得一系列重大成果,天然气产量大幅增加,而且国内也一直在大量进口天然气,促进国内的能源利用多元化,形成了国内天然气产供储销体系,促成了国内能源行业内的“西气东输、北气南下、海气登陆”互联互通格局的形成。截至2019年,国内的天然气干线管道里程超过8.7万千米,一次输气能力超过3500亿立方米/年。

山东省气源供应现状主要由陕甘宁气田、新疆气田、中亚进口气、天津LNG接收站、榆林大牛地气田和胜利油田、渤海气田、青岛港董家口LNG接收站,规划气源主要有俄罗斯进口气、烟台港西港区LNG接收站、烟台港龙口港区LNG接收站。《山东省能源发展十四五规划》提出实施天然气供应能力提升行动计划,提出了推进沿海地区的液化天然气发展目标,希望能使得省内天然气管网建设的基础设施大力发展,从而提高天然气综合保供能力。

淄博市目前可以利用的天然气长输管线气源有五个,一是中石化天津液化天然气唐官屯-邹平线;二中石化是济青线;三是中石化济青复线;四是中石油沧淄线;五是中石油泰青威淄博联络线。烟台港西港区液化天然气接收站的输气管线也将经过淄博。

淄博市内的相关能源企业一直致力于推动市内“燃气能源领域一体化规划、一体化建设、一体化运营、一体化管理”的决策部署,完成了《淄博市全域天然气高压长输管网规划》编制工作,现在已经进入建设筹备阶段,预计一期工程2023年即可竣工投产。淄博市全域高压天然气管网工程建设完成后,将形成纵横贯通的整体高压输气网络,即从高青到博山的南北管线和济青一线改线、济青二线的东西管线的高压输气网络,覆盖淄博市所属行政区域,实现淄博市所有气源的互联互通、综合强大的天然气输配能力;为了提高淄博市天然气应急调峰能力,目前市内已经建成了3.3万立方米的液化天然气储罐,一次性储存能力达2000万立方米,大大提高了淄博市天然气供应的可靠性和稳定性。

第3章 淄博市当前天然气发电面临的问题

3.1 政策不够明朗,产业定位不够清晰

天然气发电不止涉及到了天然气和电力,更涉及到了节能减排等环保问题,国家未来发展的“双碳”目标,极其依赖当前的天然气发电领域。但目前该领域的政策尚且不够协调和统一,没有专门的指令和定位。虽然国内能源发展规划、环保政策文件和天然气的应用政策,都对天然气发电予以肯定,但国家层面上并未出台专门的政策文件,而是只是淡然强调有序和适度的发展,从何处来,到何处去,还需要进行更明朗的要求和定位,提出具体的发展方向。省内也只有青岛市提出了具体的鼓励政策,淄博市在这一方面,还需要走很长的路。

3.2 天然气发电燃料成本相对较高

淄博市虽然目前天然气发电已经初具规模,但是当前天然气发电的燃料成本,仍是淄博市,乃至全国各地区不得不重视的问题。根据相关数据统计,当前全国内部各地的天然气发电燃料价格普遍处于2.2~2.7元/立方米的区间之内,即便按每度电气耗0.2 立方米进行预估和测算统计,燃气电厂燃料气成本约0.44~0.54元/千瓦时,综合发电成本约0.59~0.72元/千瓦时,远高于煤电(0.3~0.5元/千瓦时)。经济性的问题不可忽视,发电厂需要尽量节省成本,促进发展,才能提升天然气发电的竞争力。

表3-1:燃气机组与燃煤机组发电成本对比表

淄博市天然气发电行业发展分析与思考

目前,天然气发电燃料成本高的原因还可以以某地区典型天然气9F机组(利用小时3000小时)和600兆瓦燃煤机组(利用小时4000小时)电价对比作为具体的参考,根据上表3-1可知,目前,燃煤发电产业计算可知,其热值大约达到了28.66元/吉焦),而天然气供应价格的热值计算数值大约为79.49元/吉焦,两者的价格比率相差巨大,这也就表明了天然气的发电成本比燃煤发电高得多。但对淄博市而言,在目前的清洁化发展的压力下,除却暂时运用天然气发电这一方法,还并未有更好的解决途径。

3.3天然气发电的环境价值未得到充分体现

我国于2011年就早已在国内多家省市之内进行碳交易试点探索,起初是七家,分别包括北京、上海、重庆、天津、湖北、广东和深圳等之后福建省、四川省、新疆维吾尔族自治区等也都加入了试点行业中,总共涉及到了十省市。在2013年之后,国内碳交易市场的成交量数额并不高,整体上累计成交量仅2.2亿吨,交易额约51.5亿元人民币,这一成交量很低,于国内每年碳排放总量相比,差额巨大。我国每年的碳排放总量都超过100亿吨,而交易市场的不活跃,也使得天然气发电行业的节能减排价值无法展现出来。

举例而言,对于天然气发电行业而言,若全部利用超过一亿立方米的天然气,天然气的发电度电气耗0.19 立方米、碳排放强度411克,若利用该数据于煤炭的数据(煤电度电煤耗300克/千瓦时、碳排放强度以798克/千瓦时)进行对比计算,可知在同等额度的发电量情况下,天然气发电所排放的二氧化碳约少20万吨。依据欧洲碳价格(20~30欧元/吨),计算对比可知两者的综合燃料成本相差不大。

但在环保层面上,因为环境价值标准体系的要求,环境成本的核算也需要加入其中,天然气的环境成本较低,价格约为0.05元/千瓦时,煤炭的发电环境成本大约是天然气的三倍,价格是0.15元/千瓦时,涉及到常规污染物、一氧化碳、灰渣以及二氧化碳等物质的发电途径对比,以及目前电价的对比,可知天然气发电其实于燃煤发电仍有竞争之力,前提是天然气发电行业能充分体现出自己的环境价值。

3.4 天然气发电的核心技术尚未实现自主化

我国天然气发电目前核心技术并未实现自主化,虽然国内已经具有功率5万kW以下轻型燃气轮机的自主化技术能力,但5万kW以上的重型燃机仍基本依赖进口。重型燃机技术基本被XGE、日本三菱、德国西门子等厂家垄断,燃气轮机及其关键零部件价格居高不下。尽管国家非常重视燃气轮机的国产化,国内相关单位也开展了燃气轮机相关研发,目前国内燃气轮机零部件从数量上看虽然国产化率较高,但国内厂商仍未掌握F级、E级燃气轮机的控制及热端部件的制造及维修技术,仍需依赖进口,设备的购置与维护成本仍然高企。

第4章 促进淄博市天然气发电行业发展的措施和建议

天然气发电对于淄博市,乃至全国的能源结构转型和升级都有重要作用。天然气发电作为过渡阶段,是传统高碳能源和未来零碳能源中间的连接纽带,也是促进淄博市低碳化、清洁化发展,促进国内实现“双碳”目标的重要方法。为了让淄博市乃至全国的天然气发电行业能获得可持续发展,更加健康和优质的运行,本文建议如下:

4.1加强规划指导,统筹安排实施

必须要加强淄博市内天然气发展规划指导,统筹兼顾。淄博市城市发展总体规划和产业发展规划对于天然气发电行业应予以重视,要求能源主管部门或者发改委一同,协同制定市内天然气热电联产和分布式能源专项规划,统筹协调城乡天然气发展和规划,合理供应,统筹建设,确保项目规模和集成优化的安排和实施,促进发电产业更好的发展。

4.2 健全财税扶持政策

淄博市XX需要主动出台支持政策,可以学习山东省青岛市的支持政策,对于天然气发电行业进行具体的投资奖励或者贴息,合理配备天然气热电联产、分布式能源项目的比例,让淄博市的天然气发电更好。天然气发电是符合国家减免税政策的新兴产业,是节能减排的主力军,更是未来促进国内能源清洁化的重要踏板。因此相关税收必须要免征或先征后返。淄博市内也可以在天然气供应商给予相关项目最大限度的价格优惠,以体现天然气发电削峰填谷的特点。

4.3完善并网及上网运行管理体系

加强配电网络建设,电网公司将天然气分布式能源纳入区域电网规划范畴,解决天然气分布式能源并网和上网问题。国家发改委、能源局将会同有关部门、电网企业及单位研究制定天然气发电尤其是天然气分布式能源电网接入、并网运行、设计等技术标准和规范。同时,价格主管部门也要会同相关部门研究天然气分布式能源上网电价形成机制及运行机制等体制问题。

4.4逐步形成体现环保价值的电力市场价格机制

天然气发电行业的成本问题表明,必须要建立合理价格机制,才能促进该行业的健康发展。无论何种产业,价格机制的合理是产业发展的先决条件。首先,必须要不断完善碳交易市场。目前,国内相关部门曾强调全国碳排放交易市场的落地和发展,这在一定程度上会促进碳排放配额、减排量和金融衍生品市场的发展和成熟,从而促进天然气环保价值,增强价格竞争力。其次,目前电力辅助服务市场化机制的建立和完善,能有效提升系统调峰调频能力,促进电力系统稳定安全运行,提升可再生能源消纳。这一点上,淄博市可以学习广东省的电力市场调频辅助服务情况。将调频辅助服务纳入省内,控制成本,集中电量,加大技术优势,提升电厂收入,在服务电力市场的同时,保持电网的可靠性和稳定性,一举双得。

4.5坚持技术创新,发展符合我市实际情况的分布式能源模式

必须要坚持技术创新、科技创新,结合目前淄博市的实际情况,加大资金投入和人力投入,扩大分布式能源的基础研究规模,要时刻跟随国际脚步,紧密追踪是世界技术前沿,加大能力创新。以淄博市的自然条件为基础,实现淄博市内天然气分布式能源为主,工业余热回收、地热和光伏太阳能为辅的综合能源形式。要打破单独规划、设计和运行的理念,做到不同种能源的协同办事,树立综合能源服务理念,做到可再生能源统一规划,致力于做到横向“电热冷气水”多能源品种、纵向“源网荷储”多供应环节之间的协同,实现“互联网+”能源生产者、消费者、运营者、储运者与监管者的信息融通。

4.6探索适合天然气分布式能源发展的商业运作模式

可以探索适合天然气分布能源发展的商业运作模式,鼓励能源交易平台、新型能源产业建设等多种商业模式的发展,致力于建立市内的开放共享的能源生态。通过构建综合能源运营的平台,能有效提升天然气的能源运营服务,促进园区内外能源数据融合,便于促进能源管理、储能接入、新能源发展、多能源交易以及能源互联网的迅速发展。还可以鼓励和引导技术创新,让工程设计和技术资源融入到商业中去,大幅度提升综合性的天然气分布式能源开发、建设和管理经营,提升系统集成水平。

第5章 结论

“十四五”时期是我市加快新旧动能转换、推动高质量发展的关键五年,也是我市贯彻xxxxxxx“四个革命、一个合作”能源安全新战略、落实“碳达峰、碳中和”要求的关键五年。我们要充分认识天然气发电在能源转型过程中的关键作用及重大意义,适度发展天然气热电联产项目(1~2)家,大力发展以天然气分布式能源为主体的综合能源港,加大力度推动天然气发电与太阳能发电、生物质发电、储能等新能源深度融合发展,为我市加快新旧动能转换、推动高质量发展提供安全、稳定、清洁、高效的优质能源保障。

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