上海是我国天然气发电占比较高的地区。现有发电装机2200万千瓦，其中燃气机组590万千瓦，燃气机组在全市发电装机中的比重已超过26%。到2020年，上海市煤炭占一次能源消费比重将从2015年的36%下降到33%左右，天然气消费量将增加到100亿立方米左右，占一次能源消费比重达到12%。透过上海看我国天然气发电的现状和未来，对于“十三五”能源发展具有借鉴意义。
天然气发电保障上海电网安全
———上海天然气发电调查之一
“年发电小时数只要不超500小时，我们就可以实现微利。”上海罗泾燃机发电厂厂长兼党委书记瞿浩说。发电小时数增高而利润下降的反常现象出现，折射出目前天然气发电的尴尬现实———上网电价不及发电成本。
以环保为导向的上海市非常重视天然气发电。为弥补高成本带来的竞争力不足，上海市自2012年开始实施两部制电价，相当于给所有燃机一个保底补贴，使燃机电厂得以生存和发展。
“十三五”加大天然气替代力度
3月15日，上海市政府印发《上海市能源发展“十三五”规划》的通知明确“实现全社会煤炭消费总量负增长，进一步加大天然气替代力度”。2020年，煤炭占一次能源消费比重从2015年的36%下降到33%左右。天然气消费量增加到100亿立方米左右，占一次能源消费比重从2015年的10%增至12%。
上海市是全国较早开始重视天然气发电的地区之一。2002年上海化学工业区成立时，市政府就按照清洁环保的定位，建设上海漕泾热电有限责任公司（简称“漕泾热电”）2台30万千瓦等级的9F型机组为化工区集中供热。其实，在“十二五”期间，上海市在能源结构转型中已把天然气利用放在了突出的位置。2015年底，人工煤气全部退出上海，上海实现城市管道燃气“全天然气化”。作为天然气消费重要内容的天然气发电，也大规模走入上海市电力供应保障的舞台。
2012年3月21日，上海申能临港燃机发电有限公司（简称“临港燃机”）一期项目共计4台40万千瓦级燃气—蒸汽联合循环机组全部正式投产，总装机容量为164.6万千瓦，是国内核准建成最大规模的燃机电厂。“十二五”期间，上海市还投产了奉贤南桥能源中心燃气发电项目，崇明燃气电厂开工建设，天然气发电在上海市发电装机中的比重首次突破20%。
“十三五”期间，上海市进一步加大天然气发展。《上海市能源发展“十三五”规划》明确，有序推进燃气电厂建设。结合天然气气源、城市管网布局，建设闵行燃机等燃气调峰电源。结合燃煤锅炉关停替代供热需要和地区结构调整，建设奉贤热电等燃气热电联产机组。到2020年，全市燃机规模预计达到800万千瓦左右。积极争取燃气轮机国家重大专项落户上海，研究建设重型燃机试验电站。同时，大力推广天然气利用。进一步加大天然气替代力度，完成浦东、金山、青浦等集中供热企业的清洁能源替代。
在上海市的能源规划蓝图上，到2020年，上海市还将建成奉贤热电工程，新建2台40万千瓦等级燃气机组；闵行燃机工程，新建2台40万千瓦等级燃气机组；天然气分布式供能系统新增20万千瓦。此外，青浦等热电联产清洁能源替代项目也计划在“十三五”期间开工，按照“严格以热定电、合理发电容量”原则，实施清洁能源替代。
燃机运营以安全保障为先
位于上海北部宝山区的罗泾燃机发电厂（简称“罗泾燃机”）改造自原宝钢罗泾钢厂自备电厂。罗泾钢厂自备电厂随着宝钢罗泾钢厂的停产而停运后，2014年，上海市发展改革委批复罗泾燃机电厂转为公用调峰电厂。2015年4月，经过改造的2台20万千瓦机组投入商业运行。瞿浩告诉记者，电厂之所以能够获得批准，主要原因在于上海电网调峰的需求。
目前，上海全市电网负荷约为2000万千瓦，其中约1000万千瓦为外来的水电，不可控因素较高。而作为国际大都市，上海对电网的可靠性要求越来越高，虽然煤电机组的容量足以满足目前上海电网的负荷需求，但煤机启动慢，遇到突发情况，难以快速顶起负荷，而燃机却有着快速启动的独特优势。
“燃机响应快，能及时应对负荷的突然变化。以我们厂的GE9E型机组为例，冷态启动达到满负荷状态需要1.5小时，热态启动只需要0.5小时。”瞿浩介绍说，冷态启动指停机3天以上的启动，停炉10小时以内为热态启动。
临港燃机也属于公用调峰电厂，为保障电网安全，其机组目前处于昼开夜停状态，随时根据电网负荷变化调整开机负荷。
“6月份水电进沪，我们明显感到这一个月来电网负荷特别不稳定，昨晚通知我们今天开1台机，今天临时同时要开3台。外来电不稳定，变化很大。作为调峰机组，热机状态下半小时就能从并网到达到满负荷状态，所以我们这种机组运行比较多，作用发挥得淋漓尽致。”6月23日，临港燃机副总经理陈红良对记者说。
记者梳理上海市天然气发电的价值时发现，除了人人皆知的环保价值外，对安全的贡献是其存在和发展的重要动力。定位为调峰的燃机电厂在迎峰度冬、大型活动、电网故障、环保压力大的时候，都对保障电网发挥了重要作用。同样，以热定电的热电联供天然气发电厂安全作用更是重于泰山。
身处化工区的漕泾热电是上海化学工业区循环经济一体化的重要配套工程，负责向区内用户集中供应蒸汽及除盐水。漕泾热电总经理史佩钢告诉记者，化工属于高风险行业，如果突然中断供热，会造成很大的安全风险。为保障供热可靠，漕泾热电在2台30万千瓦联合循环燃气轮机的基础上，配备3台快速启动锅炉，如果1台燃气轮机发生故障跳机切断供热，快速启动锅炉会立即启动补充供热。“平时处于热备用状态，就像用小火烧水，处于微滚状态，一旦需要切成大火，立即就有蒸汽出来，2分钟可达到满负荷状态，3台快速启动锅炉加起来可以达到1台燃气轮机的出汽量。”
电价补贴保证适度赢利空间
2016年，罗泾燃机机组年利用小时数约为320小时。
2016年，临港燃机机组年利用小时为1567小时。
热电联产的燃机电厂年利用小时数可以达到5000~6000小时，甚至更高，发电可以获得足够的利润，但调峰电厂最低的年利用小时数只有300小时左右，企业如何生存？
瞿浩告诉记者，因为上海市给予燃机基本的电价保障。上海市自2012年开始实施的两部制电价就是为解决天然气发电成本高而制定的。具体办法为，将上网电价分为容量电价与电量电价，容量电价按照全年利用2500小时安排，电价标准为0.22元/千瓦时，用以补偿燃气电厂在电网运行中的顶峰发电作用。容量电价不管发不发电，每年固定由电网支付给燃气电厂，相当于给燃机电厂一个保底收益。罗泾燃机2台机组加起来的年容量电价收入约1.8亿元。电量电价是实际发电量的上网电价。据介绍，按照现在的上海市燃机发电上网电价，发电收益不足以弥补发电成本，也就是发电反而会减少电厂的收益。
例如罗泾燃机这样的E型燃机，又根据年利用小时数在500小时之内和之外，上网结算电价又做了区分。500小时之内，上网电价按照0.66元/千瓦时结算；500小时以上，按照0.56元/千瓦时结算。而罗泾燃机的发电成本价约为0.86元/千瓦时。
“上海天然气都是来自上海燃气（集团）有限公司的一张管网，每立方天然气价格热电联供机组为2.4元，其他机组是2.5元。发电成本由每立方天然气价格除以每立方天然气的发电量可加单计算，临港热电的F型燃机每立方天然气约可以发5千瓦时电，罗泾热电的E型燃机则能发4.2千瓦时电，加上固定成本等其他费用，一放气发电，就亏损。”
在这种情况下，容量电价就成为燃机电厂赖以生存的救命稻草。正是由于上海燃机电厂实行了两部制电价，上海所有燃机电厂都没有出现经营困境。虽然年发电小时数只有300多小时，罗泾燃机仍创下了微利的经营业绩。
与罗泾燃机项目相比，因为临港燃机有更大的装机容量，企业赢利状况也更加乐观。临港燃机共有4台F型燃机，总装机容量120万千瓦，每年的容量电费是2500小时乘以120万元，再乘以0.22元/千瓦时，达到6.6亿元。
