我国天然气发电现状及前景

宋义乐

国家电投集团揭东能源有限公司 广东揭阳 515500

摘要：与传统燃煤发电相比，天然气发电作为低碳高效清洁能源，具有多重优势，伴随着我国天然气供应保障能力的进一步提升和低碳发展进程的持续推进，天然气发电在电力供应中占比将逐步增加；不仅本身是低碳清洁能源，还可弥补可再生能源在稳定性方面的不足，支撑可再生能源大规模发展，天然气发电将在我国构建清洁能源体系中扮演重要角色。

关键词：天然气发电；清洁能源；低碳发展

引言

近年来，我国整体上电力供应能力不断加强，根据国家统计局数据显示，2020全国规模以上电厂发电量分别是：水电同比增长5.3%；火电同比增长1.2%；风电同比增长10.5%；核电同比增长5.1%；太阳能发电同比增长8.5%。从上数据可以看出目前我国电力结构中风电、太阳能、核能等可再生能源发展态势迅速，火电增速缓慢，总体发电量构成情况中火电占比71%，水电占比16%，风电占比6%，核电占比5%，太阳能占比2%，火电在电力构成中仍占主导地位，但我国火电主要是燃煤电厂，天然气发电厂在全国火电装机规模中占比微乎其微，主要分布在珠三角、长三角等沿海经济发达地区。

1. 天然气发电背景历程

我国是个产煤大国，“富煤、贫油、少气”的能源结构长期制约我国天然气发电的发展。我国在1960年从瑞士BBC公司进口两台6200kW燃气轮机发电机组，自此燃气轮机发电在我国电力行业拉开帷幕，其后发展极其缓慢，“十五”规划中提出加快天然气勘察、开发和利用、统筹生产基地、输送管线和用气工程建设、引用国外天然气、提高天然气消费比重，给天然气发电带来利好消息。此后随着国家政策的调整，天然气发电持续发展，装机容量也在逐步增长。

特别是近几年国家对环境保护高度重视，对火力发电厂氮氧化物、二氧化硫等污染物排放实行严格的实时在线监控，大力减少污染物排放量。2020年首次提出“碳达峰、碳中和”，即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。“十四五”规划中对能源论述包括“构建现代能源体系”、“实施能源资源安全战略”，碳达峰、碳中和，绿色发展、环境治理依然是能源发展的主要方向。天然气发电作为低碳清洁能源，迎来高速发展的窗口期。

2. 天然气发电现状分析

2.1 天然气发电的优势

天然气的主要成分是甲烷，燃烧后只产生二氧化碳和水，新型燃气轮机的燃烧器采用低氮燃烧技术，仅有极少量的氮氧化物产生，几乎没有二氧化硫生成，是低碳清洁能源，天然气发电可明显减轻日益严重的环保压力，与传统燃煤电厂相比，是更为环境友好型的清洁发电方式。

现今风能、太阳能等可再生能源发电方式由于输入的能量不可控等因素，电能质量较差，电力供应不稳定，会对电网及精密用电设备造成不良影响，天然气发电作为高质量的电能，可以很好的弥补新能源发电方式的弊端；且当前我国天然气发电基本都为燃气—蒸汽联合循环发电机组，天然气在燃气轮机内燃烧，驱动燃气轮机发电机，燃烧后的高温烟气进入余热锅炉加热给水，产生的高温高压蒸汽再驱动蒸汽轮机发电机，实现能源阶梯利用，机组效率高。

天然气发电厂在用地面积、耗水量、污染物排放等方面均比传统燃煤电厂大大减少，燃料来源于天然气，可采用管道供气和LNG供气两种燃料供应方式，管道供气需在地下敷设供气管道，LNG供气需在发电厂内建设LNG气化站，目前大多数天然气发电厂采用管道供气方式，LNG供气作为备用气源；不必建设灰场和煤场等占地面积大，产生粉尘多的设施，也不需要配置输煤系统、制粉系统、脱硫脱硝等系统，整体系统较传统燃煤电厂大大减少，还可以将发电厂建在用户终端，通过分布式能源的方式，实现就地供电，通过“冷热电”三联产，不仅能为用户提供电能，也可以为用户提供热能和冷能，提高能源利用效率，减少能源消耗。天然气发电厂启停速度快，调峰能力强，运行灵活，能够长期不停机运行，也可以两班制运行，有利于减轻电网压力，提高电网运行的稳定性。

2.2 天然气发电的劣势

天然气发电受燃料供应影响，发电成本高，燃料成本占天然气发电运营成本约80%，天然气的价格是影响发电经济性最重要的指标。目前，我国天然气门站价格由国家发展和改革委员会制定，管网公司收取一定的管输费，两者构成天然气发电厂燃料的最终价格。天然气价格长期偏高，导致天然气发电的上网电价居高不下，电价竞争力较差。我国天然气电厂上网电价为“一厂一价”，甚至“一机一价”，由当地政府价格主管部门制定，气源不同，上网电价不同，不同类型的机组年利用小时数不同，容量电价和基本电价也不相同，电价受当地政策影响波动较大。

我国天然气储量较少，对外依赖较大，供应紧张，进口天然气主要来源有土库曼斯坦、俄罗斯和缅甸等管道气，还有通过东南沿海地区进口的LNG。国家大力推行“煤改气”工程，优先保证民生用气，总体天然气供应紧张，特别是在冬季北方地区雾霾严重期间，可能会出现气荒现象，加剧天然气发电厂的燃料成本压力。

我国重型燃气轮机制造关键技术存在瓶颈，仍无法完全自主研发制造大型燃气轮机。目前，由东方汽轮机有限公司自主研发的国内首台F级50MW重型燃气轮机，实现满负荷稳定运行，填补了我国燃气轮机研发与产业发展空白，达到国内领先水平，但国外制造商已有多台H级燃机投入商业运营，我国燃气轮机制造水平与国外差距较大，关键技术仍掌握在少数国外制造商手中，使燃气轮机价格居高不下，后期投产运行后，核心部件的维护也被制造商垄断，检修维护费用较高，不利于发电厂降低成本。

2.3 我国天然气发电厂的分布

我国天然气发电厂多分布在珠三角、长三角和京津冀发达地区，这些区域经济发达，环保要求高，当地政府对天然气发电政策友好，鼓励发展燃气电厂。随着国家经济快速发展，环境保护意识日益增强，天然气发电迎来利好消息；特别是国家成立国家石油天然气管网集团有限公司，中俄天然气管道建成供气，给沿线城市发展天然气电厂带来机遇，燃气电厂替代燃煤电厂冬季供热，可极大改善雾霾严重问题，提高空气质量。近年，随着我国雾霾天气环境压力不断加大，山东、河南等地区也陆续有燃气电厂投产，其分布将更加广泛。

3.天然气发电前景

天然气发电的发展虽面临很多困难，依然具有良好的发展空间和前景。首先，随着大容量燃煤机组到期退役，未来需要大量的燃气机组承担调峰调频任务；伴随可再生能源装机容量的大幅提升，电网负荷的峰谷差越来越大，电网频率是反映电能质量的重要参数，用电侧负荷的实时变化，会影响电网频率的稳定，为了保证满足系统功率和负荷平衡，需要足够容量且负荷可灵活变化的燃气电厂来对电网提供调频服务。

最关键的是，预计未来燃料成本将进入下降通道，天然气发电经济性将获得根本改善。随着国际天然气价格趋于平稳，中国进口天然气成本在未来将逐步下降，且得益于国家政策支持和规模化发展，国产气开发成本也在下降。此外，随着国家对低碳发展的重视，天然气发电的环境价值将体现的更为明显。

清洁发电是未来趋势。中国石油经济技术研究院发布的《2050年世界与中国能源展望》预测，2050年非化石能源发电占比将达到58%左右。随着可再生能源竞争力增强、天然气发电技术提升以及核电安全更有保证，清洁发电将基本满足2035年前发电增量需求。2035年后，随着可再生能源技术经济水平进一步增强，清洁能源将替代部分存量燃煤机组。

结语

我国电力装机容量已位居世界之首，但天然气发电的发展程度却相差甚远，未来，为应对我国愈加突出的环境问题和“碳达峰、碳中和”目标，天然气发电的市场需求空间将十分广阔。

参考文献

[1]何竹春，文守成，李继东.浅议我国天然气分布式能源的发展趋势 [J].电力科技与环保，2013（5）

[2]刘龙海，钟史明.我国天然气发电近况与前景[J].燃气轮机技术，2016（3）