天然氣發(fā)電將在電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)中發(fā)揮“雙調(diào)峰”作用,調(diào)節(jié)性是未來天然氣發(fā)電的重要定位,也是氣電發(fā)展的重要機(jī)遇。
天然氣發(fā)電作為一種清潔靈活高效的能源轉(zhuǎn)換和利用方式,可與多品種能源協(xié)同發(fā)展,在碳達(dá)峰乃至碳中和階段均可發(fā)揮積極作用。黨的二十大報(bào)告提出“加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系”,新形勢(shì)、新要求下,天然氣發(fā)電面臨新的發(fā)展機(jī)遇,發(fā)展空間更為廣闊。應(yīng)著力推動(dòng)氣電與新能源協(xié)同發(fā)展,進(jìn)一步做好氣電燃料保障工作,完善氣電市場(chǎng)化價(jià)格機(jī)制,積極探索氣電低碳化發(fā)展方向。
天然氣發(fā)電面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)
天然氣發(fā)電涉及天然氣和電力兩大領(lǐng)域,既是天然氣行業(yè)的重要消納端,也是電力行業(yè)安全降碳的重要技術(shù)選擇,起到聯(lián)結(jié)傳統(tǒng)高碳能源和未來零碳能源的“橋梁與過渡”作用。
從全球范圍看,在發(fā)達(dá)國家能源電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型進(jìn)程中,天然氣發(fā)電發(fā)揮了重要的過渡和支撐作用,如美國、英國、日本等國家天然氣發(fā)電裝機(jī)占比達(dá)到30%~40%,在電力系統(tǒng)中承擔(dān)著主力電源的角色,不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)高碳化石能源的替代,還有效推動(dòng)了風(fēng)光等新能源大規(guī)模發(fā)展。
我國鼓勵(lì)因地制宜建設(shè)天然氣發(fā)電,裝機(jī)規(guī)模及相關(guān)產(chǎn)業(yè)取得較快發(fā)展,但總體仍呈現(xiàn)裝機(jī)占比小、發(fā)電量比重低、年利用小時(shí)數(shù)不高等特點(diǎn),在全國范圍內(nèi)處于“不溫不火”的狀態(tài)。據(jù)統(tǒng)計(jì),截至2023年底,我國天然氣發(fā)電裝機(jī)容量為1.26億千瓦,在總裝機(jī)中占比約4.3%,利用小時(shí)數(shù)約2436小時(shí),年發(fā)電量約3016億千瓦時(shí),約占全社會(huì)用電量的3.2%。十年來,我國天然氣發(fā)電裝機(jī)規(guī)模從2014年的5679萬千瓦增加至2023年的1.3億千瓦,發(fā)電用氣量由275億立方米增加至685億立方米,發(fā)電裝機(jī)年均增長9.5%,高于全國電力總裝機(jī)年均增速,主要集中在長三角、珠三角及京津冀等負(fù)荷中心省市。
新型能源體系建設(shè)背景下
天然氣發(fā)電迎來新機(jī)遇
黨的二十大報(bào)告提出加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系的重大戰(zhàn)略決策,成為新時(shí)期能源發(fā)展的總體目標(biāo)和戰(zhàn)略任務(wù)。面對(duì)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型趨勢(shì)、安全保供復(fù)雜形勢(shì),以及電力市場(chǎng)化改革要求,天然氣發(fā)電面臨新的發(fā)展機(jī)遇,存在更大的發(fā)展空間。
首先,天然氣發(fā)電政策發(fā)展方向愈發(fā)明晰。《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》明確提出“大力推動(dòng)天然氣與多種能源融合發(fā)展,因地制宜建設(shè)天然氣調(diào)峰電站”。國家發(fā)展改革委、國家能源局《關(guān)于完善能源綠色低碳轉(zhuǎn)型體制機(jī)制和政策措施的意見》(發(fā)改能源〔2022〕206號(hào))提出“因地制宜建設(shè)既滿足電力運(yùn)行調(diào)峰需要、又對(duì)天然氣消費(fèi)季節(jié)差具有調(diào)峰作用的天然氣‘雙調(diào)峰’電站”。2024年6月,國家發(fā)展改革委發(fā)布最新的《天然氣利用管理辦法》,在“優(yōu)先類”用氣項(xiàng)目中新增氣源落實(shí)、具有經(jīng)濟(jì)可持續(xù)性的天然氣調(diào)峰電站,將煤炭基地基荷燃?xì)獍l(fā)電項(xiàng)目從“禁止類”調(diào)整至“限制類”,解除了這些地區(qū)對(duì)于天然氣發(fā)電的絕對(duì)限制,為不同地區(qū)因地制宜發(fā)展天然氣發(fā)電提供了政策支撐。
其次,氣電清潔低碳、靈活高效的固有優(yōu)勢(shì)可推動(dòng)“氣電+新能源”成為低碳轉(zhuǎn)型的重要技術(shù)組合。目前,我國正處于新能源替代傳統(tǒng)能源的轉(zhuǎn)型關(guān)鍵過渡期,新能源發(fā)展正在加快“立”的過程,我國新能源發(fā)電將保持年增2億千瓦甚至更高的發(fā)展規(guī)模,這種情況下必須增強(qiáng)能源電力系統(tǒng)的頂峰能力和靈活調(diào)節(jié)能力。但就目前而言,我國抽水蓄能在全部電力裝機(jī)中的比重僅為1.7%,電化學(xué)等新型儲(chǔ)能技術(shù)還處于起步階段,氫能等新型儲(chǔ)能調(diào)峰技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行還需時(shí)日,傳統(tǒng)火電仍是彌補(bǔ)電力系統(tǒng)“儲(chǔ)”“調(diào)”短板的關(guān)鍵支撐。盡管煤電機(jī)組實(shí)施靈活性改造可提升一定的調(diào)節(jié)能力,最小技術(shù)出力從50%的設(shè)計(jì)值降低至30%左右,但是調(diào)峰范圍、爬坡和啟停速度均不及天然氣發(fā)電,且深度調(diào)峰對(duì)煤電機(jī)組運(yùn)行的安全性、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性也會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。天然氣發(fā)電在多種應(yīng)用場(chǎng)景下均能發(fā)揮重要的電力頂峰和調(diào)峰作用,是近中期我國加強(qiáng)電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)能力建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)選擇。
天然氣市場(chǎng)形勢(shì)變化可為天然氣發(fā)電氣源保障提供重要支撐。2022年俄烏沖突爆發(fā)后,美、歐等西方國家限制俄羅斯的煤、油、氣等化石能源出口,引發(fā)國際能源市場(chǎng)大幅動(dòng)蕩,天然氣、電力等能源價(jià)格飆漲。2022年5月,歐盟制定了《重塑歐洲能源計(jì)劃》,2024年6月,歐盟通過《凈零工業(yè)法案》等一系列政策,加速擺脫對(duì)俄羅斯化石能源特別是天然氣的依賴,并大力發(fā)展新能源等低碳產(chǎn)業(yè)。俄羅斯在歐洲市場(chǎng)的油氣份額明顯下降,其油氣出口份額可能加快向亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移。若未來全球天然氣整體呈現(xiàn)供大于求的態(tài)勢(shì),我國獲取氣源、氣價(jià)可能更具競(jìng)爭(zhēng)力,燃料供應(yīng)形勢(shì)變化將為我國天然氣發(fā)電提供戰(zhàn)略機(jī)遇。
制約氣電發(fā)展的傳統(tǒng)因素仍然存在
新的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)壓力也愈發(fā)凸顯
一方面,氣源保障存憂、氣價(jià)電價(jià)疏導(dǎo)不暢是氣電發(fā)展的重要制約因素。近年來,我國天然氣消費(fèi)保持較快增長,對(duì)外依存度超過40%,在中美博弈加劇、俄烏沖突等地緣政治沖突背景下,油氣對(duì)外依存度高將是我國能源戰(zhàn)略安全的關(guān)鍵短板之一。我國天然氣消費(fèi)峰谷差較大、季節(jié)性矛盾強(qiáng),在極寒天氣等情況下,需優(yōu)先保障民生用氣和不可中斷工業(yè)用氣,氣電的氣源保障存在不確定性。同時(shí),氣電成本受發(fā)電利用小時(shí)數(shù)和燃料成本等因素影響,氣價(jià)、電價(jià)疏導(dǎo)不暢難以適應(yīng)新發(fā)展需要。氣電發(fā)電成本中,燃料成本占比高達(dá)70%以上,高氣價(jià)給燃?xì)怆姀S造成較大的生產(chǎn)經(jīng)營壓力。氣電作為調(diào)峰電源參與電力系統(tǒng)建設(shè)時(shí),其年發(fā)電利用小時(shí)數(shù)受調(diào)峰時(shí)長所限,所發(fā)電量帶來的收益比較有限,當(dāng)前,氣電的上網(wǎng)電價(jià)無法體現(xiàn)其靈活、低碳的多元價(jià)值,穩(wěn)定的收益預(yù)期難以得到保障,可持續(xù)發(fā)展壓力較大。
另一方面,燃?xì)廨啓C(jī)等核心技術(shù)存在卡脖子現(xiàn)象。燃?xì)廨啓C(jī)作為氣電的核心設(shè)備,被譽(yù)為“裝備制造業(yè)皇冠上的明珠”,主要發(fā)達(dá)國家都將其列為保障國家安全、能源安全和保持國際競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。目前,我國已具備輕型燃?xì)廨啓C(jī)自主化生產(chǎn)能力,但全球重型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)基本被美國GE、日本三菱、德國西門子等廠家壟斷,我國重型燃?xì)廨啓C(jī)核心設(shè)計(jì)、控制、熱端部件制造及維修技術(shù)等仍需依賴進(jìn)口。由于在技術(shù)層面缺少話語權(quán),導(dǎo)致整機(jī)檢修維護(hù)高度依賴原廠商,維修周期、時(shí)間及費(fèi)用不可控,給燃?xì)怆姀S生產(chǎn)經(jīng)營帶來很大挑戰(zhàn)。
新型電力系統(tǒng)建設(shè)背景下,各類新型儲(chǔ)能調(diào)峰技術(shù)快速發(fā)展,氣電發(fā)展窗口期可能縮短。目前來看,煤電、氣電和抽水蓄能是成熟度最高、應(yīng)用范圍最廣的靈活性儲(chǔ)能調(diào)峰資源。但從各類技術(shù)迭代情況和發(fā)展趨勢(shì)看,未來電化學(xué)儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車車網(wǎng)互動(dòng)(V2G)、氫能發(fā)電等新型儲(chǔ)能調(diào)峰技術(shù)不斷進(jìn)步,逐步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化后,將對(duì)氣電發(fā)展形成較大競(jìng)爭(zhēng)。2024年6月,國家發(fā)改委、國家能源局發(fā)布《煤電低碳化改造建設(shè)行動(dòng)方案(2024~2027)》,提出生物質(zhì)摻燒、綠氨摻燒、碳捕集利用與封存等3種煤電低碳發(fā)電技術(shù)路線,在降碳效果方面明確提出,到2027年,度電碳排放水平接近天然氣發(fā)電機(jī)組。若相關(guān)煤電機(jī)組低碳化改造技術(shù)如期實(shí)現(xiàn),屆時(shí)天然氣發(fā)電減污降碳更勝一籌的優(yōu)勢(shì)或?qū)⒉粡?fù)存在。
氣電發(fā)展仍有較大空間
2024年上半年,全社會(huì)用電量同比增長8.1%,電力彈性系數(shù)仍然保持在大于1的較高水平??紤]到新能源制造、數(shù)據(jù)中心、充換電服務(wù)等新的電力消費(fèi)增長點(diǎn)不斷涌現(xiàn),再疊加終端用能電氣化進(jìn)程加快、居民生活用電水平不斷提升等因素,預(yù)計(jì)未來較長一段時(shí)間,我國全社會(huì)用電量仍將保持較快增長態(tài)勢(shì),用電負(fù)荷尖峰化特征持續(xù)。為保障電力供應(yīng)安全,新型電力系統(tǒng)對(duì)于支撐性電源仍有較大需求,這也為氣電帶來一定的發(fā)展空間,特別是在廣東、長三角、川渝等地區(qū),氣電在用電高峰時(shí)段將發(fā)揮關(guān)鍵的頂峰作用,這三個(gè)地區(qū)也是未來氣電布局的重點(diǎn)地區(qū)。
隨著新型能源體系建設(shè)加快,風(fēng)電、光伏等新能源將繼續(xù)保持大規(guī)模發(fā)展態(tài)勢(shì)。為有效應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電的波動(dòng)性和隨機(jī)性,保障新能源高水平消納和高質(zhì)量發(fā)展,勢(shì)必會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力提出更高要求。近年來,我國電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)資源逐步呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢(shì),而氣電與煤電靈活性改造、抽水蓄能、新型儲(chǔ)能等主要調(diào)節(jié)資源相比,在啟停調(diào)峰、快速爬坡、短期建設(shè)和長時(shí)調(diào)節(jié)等方面具有較為明顯的優(yōu)勢(shì),仍是電力系統(tǒng)重要的調(diào)節(jié)性電源。同時(shí),氣電還是重要的市場(chǎng)天然氣調(diào)節(jié)資源,可通過靈活調(diào)整發(fā)電出力,保障天然氣系統(tǒng)供需平衡。因此,天然氣發(fā)電將在電力系統(tǒng)和天然氣系統(tǒng)中發(fā)揮“雙調(diào)峰”作用。調(diào)節(jié)性是未來天然氣發(fā)電的重要定位,也是氣電發(fā)展的重要機(jī)遇。
可見,在未來一段時(shí)間,氣電仍是新型能源體系中不可或缺的支撐性、調(diào)節(jié)性電源,對(duì)于保障電力供需平衡和天然氣穩(wěn)定運(yùn)行將發(fā)揮重要作用。“十四五”前三年,我國氣電新增裝機(jī)約2400萬千瓦,年均增長800萬千瓦,其中2023年氣電發(fā)展提速,全年新增裝機(jī)達(dá)1000萬千瓦。“十五五”時(shí)期,我國將迎來能源低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵階段——實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰??紤]到天然氣具有清潔高效等特點(diǎn),預(yù)計(jì)天然氣達(dá)峰時(shí)間將晚于2030年,氣電作為天然氣消費(fèi)的重要領(lǐng)域也將迎來更長周期的發(fā)展空間。綜合考慮電力需求增長、電源結(jié)構(gòu)變化及天然氣保障能力等因素,預(yù)計(jì)未來天然氣裝機(jī)容量有望達(dá)到2.5億~3.0億千瓦,較2023年底增長1.2億~1.8億千瓦,達(dá)峰時(shí)間可能出現(xiàn)在2040年前后。
推動(dòng)氣電高質(zhì)量發(fā)展的政策建議
一是推動(dòng)氣電與新能源協(xié)同發(fā)展。充分考慮氣電在新型能源體系中“調(diào)節(jié)性電源”的主要定位,推動(dòng)氣電發(fā)展與新能源開發(fā)布局協(xié)同優(yōu)化。結(jié)合大型風(fēng)電光伏基地建設(shè),在氣源有保障、氣價(jià)可承受、調(diào)峰需求大的地區(qū),適度布局一批調(diào)峰氣電項(xiàng)目,提升系統(tǒng)短時(shí)頂峰和深度調(diào)節(jié)能力。積極探索氣電與新能源融合發(fā)展模式,通過新能源與氣電聯(lián)營、源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化、綜合能源服務(wù)等模式,充分發(fā)揮氣電機(jī)組靈活調(diào)節(jié)能力,支撐新能源大規(guī)模發(fā)展和高水平消納。
二是加強(qiáng)氣電燃料保障。加強(qiáng)燃?xì)怆姀S與供氣企業(yè)的溝通對(duì)接,幫助燃?xì)怆姀S簽訂足額的天然氣長期供應(yīng)合同,提高燃料供應(yīng)保障能力。加強(qiáng)電力、天然氣供需形勢(shì)預(yù)測(cè),特別是在迎峰度夏、迎峰度冬等高峰用電時(shí)期,保障氣電的燃料供應(yīng)充足,確保氣電在電力保供關(guān)鍵時(shí)段發(fā)得滿、頂?shù)蒙稀=⑼晟齐娏ο到y(tǒng)與天然氣系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)度機(jī)制,統(tǒng)籌電力調(diào)峰與天然氣調(diào)峰需求,避免出現(xiàn)“頂峰發(fā)電時(shí)無氣源”“銷庫存時(shí)無發(fā)電空間”等矛盾。
三是完善氣電市場(chǎng)化價(jià)格機(jī)制。持續(xù)深化氣電上網(wǎng)電價(jià)市場(chǎng)化改革,在全國范圍內(nèi)推廣氣電容量電價(jià),科學(xué)設(shè)定氣電容量電價(jià)標(biāo)準(zhǔn),形成氣電機(jī)組固定投資成本的合理回收模式。完善電力輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制,不斷完善調(diào)頻、備用、快速爬坡等多種輔助服務(wù)商品,更好地體現(xiàn)氣電頂峰、調(diào)峰、調(diào)頻、備用等多重價(jià)值。完善“氣-電”價(jià)格聯(lián)動(dòng)機(jī)制,優(yōu)化“氣-電”價(jià)格聯(lián)動(dòng)計(jì)算方法和調(diào)整頻次,推動(dòng)一次燃料價(jià)格更合理地傳導(dǎo)至用戶。
四是探索氣電低碳化發(fā)展方向。充分認(rèn)識(shí)氣電仍消耗化石能源、產(chǎn)生碳排放的實(shí)際,提前謀劃布局氣電減排降碳新技術(shù),為氣電發(fā)展贏得更大空間。一方面,結(jié)合可再生能源制氫,積極研究利用氣電機(jī)組摻燒綠氫發(fā)電,減少天然氣消費(fèi)的同時(shí),探索燃?xì)廨啓C(jī)純氫燃燒的可能性。另一方面,選擇周邊有二氧化碳需求的大型燃?xì)怆姀S,開展碳捕集、利用和封存技術(shù)(CCUS)項(xiàng)目示范,為遠(yuǎn)期氣電碳減排作準(zhǔn)備。