發(fā)展天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)會(huì)影響能源安全嗎

天然氣來(lái)源多元化。天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)使用的氣源有國(guó)內(nèi)自產(chǎn)氣,也有進(jìn)口氣,且進(jìn)口氣戰(zhàn)略方向很多:有從西北地區(qū)入境的中亞天然氣,有從云南入境的緬甸天然氣,有從東北地區(qū)入境的俄羅斯天然氣,還有海運(yùn)來(lái)的進(jìn)口LNG。氣源多元化,促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)及配套設(shè)施的逐步完善,可以更好地保障天然氣供應(yīng)。

天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目是氣網(wǎng)、電網(wǎng)安全運(yùn)行的重要保障。天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目具有雙調(diào)峰功能,可保障電網(wǎng)、氣網(wǎng)安全運(yùn)行。一方面,燃?xì)廨啓C(jī)的調(diào)峰性能優(yōu)越,在啟停速率和低負(fù)荷運(yùn)行深度調(diào)峰等方面均優(yōu)于煤電。天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目可深入負(fù)荷中心,滿足潮流分布等電網(wǎng)調(diào)峰需求,保障電網(wǎng)運(yùn)行安全;另一方面,對(duì)氣網(wǎng)也具有調(diào)峰作用。天然氣的特點(diǎn)是不易儲(chǔ)存,壓力過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響氣網(wǎng)運(yùn)行安全,天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目相當(dāng)于動(dòng)態(tài)的儲(chǔ)氣設(shè)施,可根據(jù)氣源氣量的供應(yīng)以及管網(wǎng)的安全運(yùn)行壓力,快速響應(yīng),及時(shí)增加或減少用氣量,更好地保障氣網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

我國(guó)發(fā)展天然氣以減少煤炭消耗的方向?qū)Σ粚?duì)

我國(guó)煤炭進(jìn)口逐年遞增,但污染治理迫在眉睫。雖然我國(guó)煤炭資源儲(chǔ)量較為豐富,但同時(shí)也是煤炭消費(fèi)大國(guó),煤炭消費(fèi)占一次能源消費(fèi)總量的70%,僅靠國(guó)內(nèi)煤炭產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足需求。自2009年起我國(guó)已成為煤炭?jī)暨M(jìn)口國(guó),進(jìn)口量從2009年的0.4億噸上升到2018年的2.8億噸,以平均每年約23%的速度大幅增長(zhǎng)。如今我國(guó)已成為煤炭進(jìn)口大國(guó),進(jìn)口煤炭來(lái)源從印尼、澳大利亞、越南等國(guó)發(fā)展到加拿大、美國(guó)、南非等33個(gè)國(guó)家。特別是我國(guó)華東和華南等地區(qū)產(chǎn)煤非常有限,高度依賴進(jìn)口煤炭,而進(jìn)口煤的波動(dòng)也直接影響了這些地區(qū)的產(chǎn)能。同時(shí),燃燒煤炭造成的環(huán)境污染問(wèn)題日益凸顯,我國(guó)二氧化硫排放總量的90%、氮氧化物排放總量的67%、煙塵排放總量的70%和人為源大氣汞排放總量的40%均來(lái)自于燃煤,因此,以更清潔高效的天然氣代替煤炭的部分產(chǎn)能,減輕環(huán)保壓力勢(shì)在必行。

天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)有助于解決空氣污染問(wèn)題。我國(guó)對(duì)燃煤發(fā)電機(jī)組的排放要求越來(lái)越嚴(yán)格,但由于需投入大量資金實(shí)施超低排放改造,生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本增高。實(shí)施超低排放改造后,僅是改善了煤電機(jī)組的常規(guī)大氣污染物的排放,脫硫廢水及報(bào)廢后的脫硝催化劑等固廢的處置問(wèn)題還沒有得到妥善的解決。而且,近年來(lái)煤電機(jī)組煙氣排放中的可凝結(jié)顆粒物對(duì)環(huán)境的影響也引起了業(yè)界的高度重視。而天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組排放要求比燃煤發(fā)電機(jī)組更為嚴(yán)格,即使未經(jīng)處理的煙氣,污染物含量也低于燃煤發(fā)電機(jī)組排放值,能減少近100%的二氧化硫和粉塵排放量,減少60%的二氧化碳和50%的氮氧化合物排放量,有助于減少酸雨形成,舒緩地球溫室效應(yīng),從根本上改善環(huán)境質(zhì)量。

發(fā)展天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)可優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。國(guó)務(wù)院《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》中提出堅(jiān)持“節(jié)約、清潔、安全”的戰(zhàn)略方針,加快構(gòu)建清潔、高效、安全、可持續(xù)的現(xiàn)代能源體系。重點(diǎn)實(shí)施四大戰(zhàn)略:節(jié)約優(yōu)先戰(zhàn)略、立足國(guó)內(nèi)戰(zhàn)略、綠色低碳戰(zhàn)略和創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略。其中,綠色低碳戰(zhàn)略,要求著力優(yōu)化能源結(jié)構(gòu),把發(fā)展清潔低碳能源作為調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的主攻方向。堅(jiān)持發(fā)展非化石能源與化石能源高效清潔利用并舉,逐步降低煤炭消費(fèi)比重,提高天然氣消費(fèi)比重,到2020年,天然氣消費(fèi)比重達(dá)到10%以上,煤炭消費(fèi)比重控制在62%以內(nèi)。目前我國(guó)能源結(jié)構(gòu)仍以煤炭為主,目前天然氣僅占中國(guó)一次能源消耗總量的7.5%,比世界平均水平低了近16個(gè)百分點(diǎn)。而從全球能源消費(fèi)來(lái)看,煤炭、石油、天然氣等主要一次能源的消費(fèi)比例較為均衡。

天然氣資源稀缺嗎

我國(guó)天然氣資源儲(chǔ)量豐富。根據(jù)英國(guó)石油公司(BP)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),截至2018年底全球已探明天然氣儲(chǔ)量為196.9萬(wàn)億立方米。中國(guó)已探明天然氣儲(chǔ)存量呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì),中國(guó)常規(guī)天然氣資源量大約為56萬(wàn)億立方米,截至2018年底可開采的資源量為6.1萬(wàn)億立方米。從天然氣產(chǎn)量來(lái)看,2018年中國(guó)天然氣產(chǎn)量1615億立方米,排名世界第六。另外,我國(guó)非常規(guī)天然氣儲(chǔ)量豐富,頁(yè)巖氣資源儲(chǔ)量全球第一。目前非常規(guī)天然氣開發(fā)程度較低,但隨著技術(shù)進(jìn)步和石油天然氣體制改革的不斷深入,開發(fā)低滲透、深層、深水、火山巖等領(lǐng)域大量的品位低、難動(dòng)用資源的經(jīng)濟(jì)性將逐步顯現(xiàn),非常規(guī)天然氣資源潛力將不斷釋放。美國(guó)之所以能實(shí)現(xiàn)天然氣凈出口,就是因?yàn)樵陧?yè)巖氣開采方面取得了技術(shù)突破。目前,中石化在頁(yè)巖氣開采方面已經(jīng)具備了比較成熟的技術(shù)。相信這些技術(shù)會(huì)在未來(lái)幾年迅速推廣開來(lái),天然氣產(chǎn)量將會(huì)得到爆發(fā)式的增長(zhǎng)。

國(guó)際市場(chǎng)氣源充足。在國(guó)際LNG市場(chǎng),美國(guó)的液化能力正在快速釋放,已成為全球最大的天然氣生產(chǎn)國(guó),并在2017年成為天然氣凈出口國(guó)。中石油經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院2019年初發(fā)布的《2018年國(guó)內(nèi)外油氣行業(yè)發(fā)展報(bào)告》顯示,去年全球LNG出口增量主要來(lái)自澳大利亞和美國(guó)。其中,澳大利亞出口量為6861萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)21.7%;美國(guó)出口量為2105萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)高達(dá)63.2%。在2019年5月,國(guó)家能源局和美國(guó)能源部在我國(guó)舉辦了中美兩國(guó)天然氣行業(yè)的合作論壇,促進(jìn)兩國(guó)的天然氣貿(mào)易。除了美國(guó),目前的產(chǎn)氣大國(guó)卡塔爾、俄羅斯、加拿大、澳大利亞、印尼等都在投資建設(shè)定位于出口的液化廠,全球天然氣供應(yīng)已呈現(xiàn)寬松的態(tài)勢(shì)。

天然氣價(jià)格高不高

目前,制約天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)的主要因素是國(guó)內(nèi)天然氣價(jià)格較高。近年來(lái)全球LNG市場(chǎng)需求總量持續(xù)較大幅度增長(zhǎng),由2014年的2.39億噸大幅提升至2017年的2.9億噸。2017年我國(guó)實(shí)行“煤改氣”政策,加上國(guó)內(nèi)的天然氣配套設(shè)施不完善等原因,LNG進(jìn)口價(jià)格在2017年下半年大幅上漲。但在國(guó)際市場(chǎng)上,LNG現(xiàn)貨價(jià)格一直處于較低水平,由于國(guó)內(nèi)天然氣市場(chǎng)尚未完全放開,儲(chǔ)氣設(shè)施不完善,造成用戶端價(jià)格遠(yuǎn)高于天然氣的國(guó)際現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格。2019年以來(lái),國(guó)際市場(chǎng)LNG現(xiàn)貨價(jià)格持續(xù)走低,近期到岸價(jià)僅為4.4美元/百萬(wàn)英熱(折合人民幣1.5元/立方米),遠(yuǎn)低于同期國(guó)內(nèi)LNG接收站的掛牌價(jià)格及管道氣門站價(jià)格。

隨著亞洲地區(qū)部分消費(fèi)國(guó)市場(chǎng)需求出現(xiàn)階段性放緩,國(guó)內(nèi)LNG接收站等配套設(shè)施逐步完善,以及今后數(shù)年內(nèi)國(guó)內(nèi)外一大批LNG液化站、接收站的建設(shè)投運(yùn),全球LNG市場(chǎng)在一段時(shí)間內(nèi)將維持供給寬松局面, LNG價(jià)格將趨于合理。另外,不能單以價(jià)格來(lái)比較煤炭與天然氣的經(jīng)濟(jì)性,煤炭雖然價(jià)格較低,但廢棄物更多,環(huán)保壓力更大,且后續(xù)在治理環(huán)境方面需付出更大的代價(jià)。作為優(yōu)質(zhì)高效、綠色清潔的低碳能源,天然氣在降低燃煤帶來(lái)的環(huán)境污染與社會(huì)成本方面有著巨大的價(jià)值和優(yōu)勢(shì)。

發(fā)展天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目應(yīng)成為天然氣利用的重要方向

天然氣發(fā)電是發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)電的重要組成。我國(guó)在天然氣發(fā)電方面仍處于起步階段,但目前美國(guó)、日本、韓國(guó)和歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將天然氣發(fā)電作為主要能源之一,天然氣發(fā)電裝機(jī)容量占比越來(lái)越高,其中美國(guó)42%、英國(guó)42%、韓國(guó)27%。

天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)極大地提高了能源利用率。燃煤發(fā)電機(jī)組中,超超臨界參數(shù)機(jī)組循環(huán)效率為45%左右;超超臨界二次再熱機(jī)組的循環(huán)效率為48%左右。而采用微孔預(yù)混技術(shù)的GE 9HA燃機(jī),其DLN2.6e燃燒系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了微孔預(yù)混和全預(yù)混燃燒,ISO工況下聯(lián)合循環(huán)效率可達(dá)63%,并且能夠有效降低氮氧化物的排放。若以聯(lián)合循環(huán)+供熱方式運(yùn)行,綜合能源利用方式則效率更高:在燃燒同等熱值燃料的情況下,損失只有煤電的一半不到,高品質(zhì)的能源“電”的產(chǎn)出率是煤電的157%,供熱量是煤電的83%(以上數(shù)據(jù)以9HA.01與66萬(wàn)超超臨界煤電的最大抽汽供暖能力時(shí)的熱平衡計(jì)算)。

天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)更適合作為城市中心能源點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組主要分為燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組及生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。其中,生物質(zhì)熱電機(jī)組由于燃料來(lái)源和燃料質(zhì)量不穩(wěn)定,不適合廣泛地推廣應(yīng)用;燃煤機(jī)組目前是熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的主流,但燃煤機(jī)組對(duì)環(huán)境污染較大,負(fù)荷調(diào)節(jié)性能差,且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,在更加注重節(jié)能減排和能源供給安全的今天,已無(wú)法滿足社會(huì)的發(fā)展需要,不應(yīng)作為唯一的熱電聯(lián)產(chǎn)選項(xiàng)。天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組發(fā)電耗水僅為燃煤機(jī)組三分之一,占地面積較燃煤機(jī)組少一半以上,無(wú)需設(shè)置煤場(chǎng)、灰場(chǎng)等存在較大粉塵污染的附屬設(shè)施,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備自動(dòng)化程度高,運(yùn)行穩(wěn)定性及安全性也大大提高。顯然,天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組更適合作為城市中心能源點(diǎn)。