天然气来源多元化。天然气热电联产使用的气源有国内自产气,也有进口气,且进口气战略方向很多:有从西北地区入境的中亚天然气,有从云南入境的缅甸天然气,有从东北地区入境的俄罗斯天然气,还有海运来的进口LNG。气源多元化,促进了相关产业及配套设施的逐步完善,可以更好地保障天然气供应。

天然气热电联产项目是气网、电网安全运行的重要保障。天然气热电联产项目具有双调峰功能,可保障电网、气网安全运行。一方面,燃气轮机的调峰性能优越,在启停速率和低负荷运行深度调峰等方面均优于煤电。天然气热电联产项目可深入负荷中心,满足潮流分布等电网调峰需求,保障电网运行安全;另一方面,对气网也具有调峰作用。天然气的特点是不易储存,压力过高或过低都会影响气网运行安全,天然气热电联产项目相当于动态的储气设施,可根据气源气量的供应以及管网的安全运行压力,快速响应,及时增加或减少用气量,更好地保障气网安全稳定运行。

我国发展天然气以减少煤炭消耗的方向对不对

我国煤炭进口逐年递增,但污染治理迫在眉睫。虽然我国煤炭资源储量较为丰富,但同时也是煤炭消费大国,煤炭消费占一次能源消费总量的70%,仅靠国内煤炭产量远远无法满足需求。自2009年起我国已成为煤炭净进口国,进口量从2009年的0.4亿吨上升到2018年的2.8亿吨,以平均每年约23%的速度大幅增长。如今我国已成为煤炭进口大国,进口煤炭来源从印尼、澳大利亚、越南等国发展到加拿大、美国、南非等33个国家。特别是我国华东和华南等地区产煤非常有限,高度依赖进口煤炭,而进口煤的波动也直接影响了这些地区的产能。同时,燃烧煤炭造成的环境污染问题日益凸显,我国二氧化硫排放总量的90%、氮氧化物排放总量的67%、烟尘排放总量的70%和人为源大气汞排放总量的40%均来自于燃煤,因此,以更清洁高效的天然气代替煤炭的部分产能,减轻环保压力势在必行。

天然气热电联产有助于解决空气污染问题。我国对燃煤发电机组的排放要求越来越严格,但由于需投入大量资金实施超低排放改造,生产运营成本增高。实施超低排放改造后,仅是改善了煤电机组的常规大气污染物的排放,脱硫废水及报废后的脱硝催化剂等固废的处置问题还没有得到妥善的解决。而且,近年来煤电机组烟气排放中的可凝结颗粒物对环境的影响也引起了业界的高度重视。而天然气热电联产机组排放要求比燃煤发电机组更为严格,即使未经处理的烟气,污染物含量也低于燃煤发电机组排放值,能减少近100%的二氧化硫和粉尘排放量,减少60%的二氧化碳和50%的氮氧化合物排放量,有助于减少酸雨形成,舒缓地球温室效应,从根本上改善环境质量。

发展天然气热电联产可优化能源结构。国务院《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》中提出坚持“节约、清洁、安全”的战略方针,加快构建清洁、高效、安全、可持续的现代能源体系。重点实施四大战略:节约优先战略、立足国内战略、绿色低碳战略和创新驱动战略。其中,绿色低碳战略,要求着力优化能源结构,把发展清洁低碳能源作为调整能源结构的主攻方向。坚持发展非化石能源与化石能源高效清洁利用并举,逐步降低煤炭消费比重,提高天然气消费比重,到2020年,天然气消费比重达到10%以上,煤炭消费比重控制在62%以内。目前我国能源结构仍以煤炭为主,目前天然气仅占中国一次能源消耗总量的7.5%,比世界平均水平低了近16个百分点。而从全球能源消费来看,煤炭、石油、天然气等主要一次能源的消费比例较为均衡。

天然气资源稀缺吗

我国天然气资源储量丰富。根据英国石油公司(BP)统计数据,截至2018年底全球已探明天然气储量为196.9万亿立方米。中国已探明天然气储存量呈现稳定增长趋势,中国常规天然气资源量大约为56万亿立方米,截至2018年底可开采的资源量为6.1万亿立方米。从天然气产量来看,2018年中国天然气产量1615亿立方米,排名世界第六。另外,我国非常规天然气储量丰富,页岩气资源储量全球第一。目前非常规天然气开发程度较低,但随着技术进步和石油天然气体制改革的不断深入,开发低渗透、深层、深水、火山岩等领域大量的品位低、难动用资源的经济性将逐步显现,非常规天然气资源潜力将不断释放。美国之所以能实现天然气净出口,就是因为在页岩气开采方面取得了技术突破。目前,中石化在页岩气开采方面已经具备了比较成熟的技术。相信这些技术会在未来几年迅速推广开来,天然气产量将会得到爆发式的增长。

国际市场气源充足。在国际LNG市场,美国的液化能力正在快速释放,已成为全球最大的天然气生产国,并在2017年成为天然气净出口国。中石油经济技术研究院2019年初发布的《2018年国内外油气行业发展报告》显示,去年全球LNG出口增量主要来自澳大利亚和美国。其中,澳大利亚出口量为6861万吨,同比增长21.7%;美国出口量为2105万吨,同比增长高达63.2%。在2019年5月,国家能源局和美国能源部在我国举办了中美两国天然气行业的合作论坛,促进两国的天然气贸易。除了美国,目前的产气大国卡塔尔、俄罗斯、加拿大、澳大利亚、印尼等都在投资建设定位于出口的液化厂,全球天然气供应已呈现宽松的态势。

天然气价格高不高

目前,制约天然气热电联产的主要因素是国内天然气价格较高。近年来全球LNG市场需求总量持续较大幅度增长,由2014年的2.39亿吨大幅提升至2017年的2.9亿吨。2017年我国实行“煤改气”政策,加上国内的天然气配套设施不完善等原因,LNG进口价格在2017年下半年大幅上涨。但在国际市场上,LNG现货价格一直处于较低水平,由于国内天然气市场尚未完全放开,储气设施不完善,造成用户端价格远高于天然气的国际现货市场价格。2019年以来,国际市场LNG现货价格持续走低,近期到岸价仅为4.4美元/百万英热(折合人民币1.5元/立方米),远低于同期国内LNG接收站的挂牌价格及管道气门站价格。

随着亚洲地区部分消费国市场需求出现阶段性放缓,国内LNG接收站等配套设施逐步完善,以及今后数年内国内外一大批LNG液化站、接收站的建设投运,全球LNG市场在一段时间内将维持供给宽松局面, LNG价格将趋于合理。另外,不能单以价格来比较煤炭与天然气的经济性,煤炭虽然价格较低,但废弃物更多,环保压力更大,且后续在治理环境方面需付出更大的代价。作为优质高效、绿色清洁的低碳能源,天然气在降低燃煤带来的环境污染与社会成本方面有着巨大的价值和优势。

发展天然气热电联产项目应成为天然气利用的重要方向

天然气发电是发达国家发电的重要组成。我国在天然气发电方面仍处于起步阶段,但目前美国、日本、韩国和欧洲等发达国家已经将天然气发电作为主要能源之一,天然气发电装机容量占比越来越高,其中美国42%、英国42%、韩国27%。

天然气热电联产极大地提高了能源利用率。燃煤发电机组中,超超临界参数机组循环效率为45%左右;超超临界二次再热机组的循环效率为48%左右。而采用微孔预混技术的GE 9HA燃机,其DLN2.6e燃烧系统实现了微孔预混和全预混燃烧,ISO工况下联合循环效率可达63%,并且能够有效降低氮氧化物的排放。若以联合循环+供热方式运行,综合能源利用方式则效率更高:在燃烧同等热值燃料的情况下,损失只有煤电的一半不到,高品质的能源“电”的产出率是煤电的157%,供热量是煤电的83%(以上数据以9HA.01与66万超超临界煤电的最大抽汽供暖能力时的热平衡计算)。

天然气热电联产更适合作为城市中心能源点。目前国内热电联产机组主要分为燃煤热电联产机组、天然气热电联产机组及生物质热电联产机组。其中,生物质热电机组由于燃料来源和燃料质量不稳定,不适合广泛地推广应用;燃煤机组目前是热电联产机组的主流,但燃煤机组对环境污染较大,负荷调节性能差,且系统结构复杂,在更加注重节能减排和能源供给安全的今天,已无法满足社会的发展需要,不应作为唯一的热电联产选项。天然气热电联产机组发电耗水仅为燃煤机组三分之一,占地面积较燃煤机组少一半以上,无需设置煤场、灰场等存在较大粉尘污染的附属设施,系统结构简单、设备自动化程度高,运行稳定性及安全性也大大提高。显然,天然气热电联产机组更适合作为城市中心能源点。