天然氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇與挑戰并存

發(fā)布時(shí)間：2016-03-07

一、發(fā)展天然氣發(fā)電是我國能源結構調整的現實(shí)需要

國務(wù)院《能源發(fā)展戰略行動(dòng)計劃(2014-2020年)》中提出堅持“節約、清潔、安全”的戰略方針，加快構建清潔、高效、安全、可持續的現代能源體系。重點(diǎn)實(shí)施四大戰略：節約優(yōu)先戰略、立足國內戰略、綠色低碳戰略、創(chuàng )新驅動(dòng)戰略。其中，綠色低碳戰略，要求著(zhù)力優(yōu)化能源結構，把發(fā)展清潔低碳能源作為調整能源結構的主攻方向。堅持發(fā)展非化石能源與化石能源高效清潔利用并舉，逐步降低煤炭消費比重，提高天然氣消費比重，大幅增加風(fēng)電、太陽(yáng)能、地熱能等可再生能源和核電消費比重，形成與我國國情相適應、科學(xué)合理的能源消費結構，大幅減少能源消費排放，促進(jìn)生態(tài)文明建設。到2020年，天然氣消費比重達到10%以上，煤炭消費比重控制在62%以?xún)?，非化石能源占一次能源消費比重達到15%。

未來(lái)我國將大力推進(jìn)能源節約，控制煤炭消費總量，大力發(fā)展非化石能源，促進(jìn)中國能源的轉型升級。電力體制革命是實(shí)現能源消費、能源供給、能源技術(shù)和能源體制四方面革命的重要組成部分。電力體制革命的方向是：電力供應安全和低碳化、電力供給和消費的市場(chǎng)化、協(xié)調一致的市場(chǎng)與電網(wǎng)運營(yíng)規則、高標準公眾服務(wù)職責和普遍服務(wù)、完善的法律法規體系和高效的電力監管。電力體制革命將實(shí)現電網(wǎng)的公平接入，緩解新能源及可再生能源上網(wǎng)問(wèn)題;促進(jìn)分布式電源產(chǎn)業(yè)快速增長(cháng);推動(dòng)氣體清潔能源發(fā)電的進(jìn)一步發(fā)展。

天然氣作為化石能源中的低碳能源，將成為各消費國的重要能源選擇。選擇發(fā)展氣體清潔能源，不僅有助于應對氣候變化，還能促進(jìn)電力的低碳轉型，實(shí)現電力的多元化發(fā)展，更好地保障電力有效供給。天然氣用于發(fā)電可有效緩解天然氣管道調峰問(wèn)題，節省了調峰設施建設費用。天然氣用氣具有季節、日和小時(shí)等不平衡性，且難以?xún)Υ?，隨著(zhù)我國天然氣產(chǎn)量和用氣量的不斷增長(cháng)，各地不同程度存在天然氣調峰問(wèn)題，天然氣供應結構的不平衡問(wèn)題更加突出。當前，我國管道天然氣的主要調峰方式包括設施調峰和用戶(hù)調節兩種。以某北方城市為例，對比分析天然氣發(fā)電對天然氣季節調峰的影響，結果表明天然氣發(fā)電能夠縮小天然氣峰值與各月平均氣量的倍數，各月用氣量之間的不均衡性、峰值與低谷的倍數、季調峰儲氣容積占年用氣量的比例也有所減小，天然氣供應系統的利用效率提高，使天然氣供應系統季節調峰單位成本明顯降低，有利于天然氣產(chǎn)業(yè)的可持續發(fā)展。

二、天然氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)得到一定發(fā)展，但也面臨挑戰

目前，我國能源結構仍以煤炭為主，低碳、清潔的天然氣在中國尚未得到充分利用。天然氣能源消耗僅占中國一次能源消耗總量的6%，比世界平均水平低了18個(gè)百分點(diǎn)。而從全球能源消費來(lái)看，煤炭、石油、天然氣等主要一次能源的消費比例較為均衡(圖6-1)。




我國受天然氣資源限制，“九五”以前燃氣裝機較少。自2000年以來(lái)，我國天然氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)取得了較大的發(fā)展。隨著(zhù)國內一批燃氣電廠(chǎng)的陸續竣工投產(chǎn)， 燃氣裝機容量顯著(zhù)增加，但是占比仍然比較低。2014年我國全口徑發(fā)電裝機容量13.6億千瓦(圖6-2)，其中，氣電裝機容量為5567萬(wàn)千瓦，占比4.09%，煤電裝機占比61%。2014年我國全口徑發(fā)電量5.55萬(wàn)億千瓦/時(shí)，天然氣發(fā)電量1183萬(wàn)千瓦-;時(shí)，占比2.13%，煤電發(fā)電量占比73%。




分析天然氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢原因，主要受到天然氣價(jià)格與上網(wǎng)電價(jià)，發(fā)電用天然氣供應保障，燃氣分布式電站/能源站項目電力“并網(wǎng)”等問(wèn)題的影響。

(一)天然氣價(jià)格和上網(wǎng)電價(jià)間存在矛盾

天然氣的價(jià)格對于燃氣發(fā)電成本有決定性的影響，燃氣發(fā)電成本由三部分組成，即設備的折舊成本、機組的運行維護成本以及燃料成本，其中，燃料成本的比例達到70～80%，所以降低燃氣發(fā)電成本的關(guān)鍵是降低天然氣價(jià)格。目前我國大部分天然氣發(fā)電企業(yè)實(shí)行的是臨時(shí)上網(wǎng)電價(jià)，各電廠(chǎng)的上網(wǎng)電價(jià)實(shí)行“一事一議”、“一廠(chǎng)一價(jià)”的方式，沒(méi)有明確的定價(jià)方法，調整機制和熱電聯(lián)供形式下熱、電之間的分攤方法，氣電靈活調峰、清潔環(huán)保、利用高效等優(yōu)勢沒(méi)有得到充分體現。由于天然氣發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)較高，燃氣機組出現備用時(shí)間長(cháng)、利用小時(shí)數偏低等問(wèn)題，燃氣發(fā)電企業(yè)普遍經(jīng)營(yíng)困難，不利于我國天然氣發(fā)電行業(yè)的健康、可持續發(fā)展。雖然浙江等省市對燃氣發(fā)電企業(yè)實(shí)施了兩部制電價(jià)，一定程度上緩解了天然氣發(fā)電企業(yè)的生存壓力，但仍未起到發(fā)展低碳能源的導向作用。

交叉補貼造成的價(jià)格機制扭曲現象廣泛存在于氣、電、水等資源性產(chǎn)品價(jià)格中。居民用氣價(jià)格與工業(yè)用氣、熱力用氣價(jià)格之間存在交叉補貼現象。從世界各主要消費國工業(yè)用戶(hù)與居民用戶(hù)天然氣零售價(jià)格比較看，除中國外，其他國家的工業(yè)用戶(hù)氣價(jià)均低于居民用戶(hù)氣價(jià)，比如，工業(yè)用戶(hù)氣價(jià)與居民用戶(hù)氣價(jià)相比，歐盟和OECD(經(jīng)濟合作與發(fā)展組織)國家平均約是1∶2，美國、荷蘭約是1∶2.5，加拿大約是1∶4。氣價(jià)反映了不同用戶(hù)真實(shí)的成本構成，用氣量越多，氣價(jià)應越低。實(shí)際調研數據顯示，目前我國居民生活用氣價(jià)格普遍比各省門(mén)站價(jià)低，這部分燃氣成本通過(guò)行政手段轉嫁給了工業(yè)、熱力等用戶(hù)，而熱力用戶(hù)在集中采暖季節(每年的11月至次年的3月)由國家對其進(jìn)行財政補貼。不同消費部門(mén)之間的交叉補貼，嚴重扭曲了天然氣市場(chǎng)價(jià)格。因而天然氣價(jià)格及其有關(guān)電價(jià)、熱價(jià)、冷價(jià)等方面已經(jīng)成為我國發(fā)展清潔能源、天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)亟需解決的問(wèn)題。

(二)天然氣發(fā)電年利用小時(shí)數低

2009--2013年我國天然氣發(fā)電平均利用小時(shí)數分別為2353小時(shí)、2938小時(shí)、3210小時(shí)、2938小時(shí)和2653小時(shí)，比同期煤電平均利用小時(shí)分別低2513小時(shí)、2093小時(shí)、2095小時(shí)、2044小時(shí)和2359小時(shí)。在西氣東輸二線(xiàn)工程投產(chǎn)以前，全國天然氣發(fā)電利用小時(shí)低主要是因為發(fā)電用天然氣供給不足，特別是在用氣高峰時(shí)段，燃氣電廠(chǎng)用氣優(yōu)先等級較低，不得不執行天然氣調峰任務(wù)。受調峰調頻需要和天然氣供應影響，我國燃氣發(fā)電機組啟停次數較多、年利用小時(shí)數較低，且地區差異較大(圖6-3)。近幾年天然氣發(fā)電利用小時(shí)低的原因一方面是受到用電增長(cháng)放緩的影響，另一方面是天然氣價(jià)格上漲后，燃機電廠(chǎng)面臨著(zhù)發(fā)電即虧本的尷尬局面，因此，江蘇、浙江等地區相繼出臺了燃機電量替代政策，將部分燃機電量轉移給煤機代發(fā)。




燃氣機組在天然氣和電網(wǎng)雙重調峰壓力下，負荷率低，使得其熱效率有所下降。同時(shí)發(fā)電量的減少也直接影響著(zhù)燃氣發(fā)電的經(jīng)濟效益，而且機組頻繁啟動(dòng)和停機會(huì )明顯縮短設備使用壽命，相應增加維修成本，降低機組運行可用率，從而進(jìn)一步影響電廠(chǎng)經(jīng)濟性。

(三)并網(wǎng)仍是燃氣分布式電站/能源站發(fā)展面臨的主要問(wèn)題

隨著(zhù)國家智能電網(wǎng)、智能微網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，分布式電站上網(wǎng)的技術(shù)障礙逐步得到解決。但燃氣分布式發(fā)電燃機等核心設備依賴(lài)進(jìn)口，設備成本和運維費用高，也提高了分布式燃氣發(fā)電成本，在現行電力體制下，電網(wǎng)公司出于利益考慮，不愿高價(jià)收購分布式發(fā)電電量。分布式能源站的上網(wǎng)電價(jià)沒(méi)有享受與燃氣發(fā)電的同等政策，這在很大程度上限制了燃氣分布式能源項目的發(fā)展。同時(shí)，燃氣分布式電站的有關(guān)標準與制度尚未健全，缺乏對電網(wǎng)影響的明確評估方法，這些都是燃氣分布式電站/能源站發(fā)展面臨的主要問(wèn)題。

(四)天然氣發(fā)電用氣保障仍有欠缺

目前全國各地氣源的建設處于發(fā)展初期，各地對天然氣發(fā)電的政策取決于當地經(jīng)濟社會(huì )承受能力和氣源供給能力。天然氣消費市場(chǎng)開(kāi)發(fā)還處于初期階段，天然氣利用政策也優(yōu)先保障城鎮燃氣和燃料替代，以致天然氣發(fā)電在很大程度上受制于保證民生用氣的政策環(huán)境制約。

上游產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展與終端消費市場(chǎng)開(kāi)發(fā)之間的不協(xié)調和脫節、供應能力與終端市場(chǎng)消費失衡等多方面原因導致了天然氣的供應緊張。國內天然氣管道布局比較分散，而且天然氣生產(chǎn)和干線(xiàn)運輸基本由一家石油公司獨自運營(yíng)，各石油公司管網(wǎng)間沒(méi)有聯(lián)系，無(wú)法形成“溝通”和“聯(lián)網(wǎng)”，在資源調配方面很難做到靈活機動(dòng)，在一定程度上影響了天然氣發(fā)電用氣的保障供應。

(五)天然氣發(fā)電缺少統籌規劃

我國天然氣發(fā)電缺少統籌規劃，天然氣供應與發(fā)電不協(xié)調，有關(guān)項目審批單位、天然氣供應企業(yè)、電力調度機構、燃氣發(fā)電企業(yè)缺乏有效銜接，使得燃氣機組裝機容量與天然氣供應量、發(fā)電用氣量與發(fā)電量、供氣方式與電網(wǎng)調峰等不協(xié)調現象時(shí)有發(fā)生。

部分地區燃機規模不斷增加，天然氣供應不足問(wèn)題突出。部分地區沒(méi)有根據燃氣供應能力和電網(wǎng)結構等因素，統籌考慮燃氣發(fā)電規模、布局和建設時(shí)序，存在無(wú)序發(fā)展、區域布局不合理、氣源難以支撐等問(wèn)題，氣電協(xié)調難度大。

天然氣需求季節性不平衡，也造成了部分時(shí)段氣電供需存在矛盾。我國天然氣消費和電力需求季節性特征明顯，冬季社會(huì )用氣量大且處于用電高峰，春秋季發(fā)電供氣有保障而電力負荷相對較低，存在氣電供需矛盾，部分地區部分時(shí)段存在有氣時(shí)無(wú)電力需求、需要發(fā)電時(shí)又缺氣的現象。

天然氣供氣方式不靈活限制了燃氣發(fā)電機組調峰能力。天然氣供應通常按照“照付不議”合同簽訂，沒(méi)有考慮發(fā)電調峰和電力供應的需要，將年供氣量平均分配至每日向燃氣發(fā)電企業(yè)供氣，燃氣發(fā)電機組只能按“以氣定電”原則運行，限制了燃氣機組調峰能力。

三、燃氣發(fā)電裝備制造能力逐漸增強

縱觀(guān)中國燃氣輪機的發(fā)展，因受設備設計制造核心技術(shù)不掌握的制約，國內對整機檢修維護核心技術(shù)掌握不深、不透，主要部件發(fā)生故障需返廠(chǎng)檢修，維修周期少則幾十天，最長(cháng)達到十個(gè)月。此外，燃機備品備件國產(chǎn)化程度低，大部分備品供應渠道由國外公司壟斷掌控，價(jià)格昂貴。燃機企業(yè)既要承擔機組等待升級改造期間設備現有隱患的風(fēng)險，也要承擔升級改造的高昂費用及升級改造后可能面臨的新風(fēng)險，處于被動(dòng)地位。

近年來(lái)通過(guò)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和自主創(chuàng )新，我國的燃氣發(fā)電裝備在制造方面已經(jīng)掌握了部分先進(jìn)的技術(shù)和工藝，如重型燃氣輪機核心熱端轉動(dòng)部件的核心技術(shù)，打破了國外在重型燃機領(lǐng)域長(cháng)期壟斷的局面，燃氣輪機系統制造能力逐漸增強，打破了價(jià)格壟斷;技術(shù)服務(wù)逐步本地化，解決了維修周期和維修費不可控，機組檢修維護、改造升級、部件更換等都依賴(lài)原廠(chǎng)商的問(wèn)題，燃機企業(yè)降低了運營(yíng)維護成本。

(一)三大動(dòng)力廠(chǎng)逐漸提高重型燃氣輪機的國產(chǎn)化比例

為提高重型燃氣輪機的國產(chǎn)化比例，東方 電氣股份有限公司在技術(shù)引進(jìn)的同時(shí)，利用大量自有資金進(jìn)行技術(shù)改造，已建立起了除高溫部件外的完整重型燃機制造體系，建設了重型燃機轉子恒溫加工車(chē)間、壓氣機葉片加工中心、轉子高動(dòng)試驗室、總裝車(chē)間等一大批關(guān)鍵生產(chǎn)制造、研發(fā)試驗平臺，并通過(guò)與三菱集團合資建廠(chǎng)的方式，實(shí)現透平動(dòng)葉、靜葉和燃燒器的本地化生產(chǎn)，逐步實(shí)現F級燃機及聯(lián)合循環(huán)機組的國產(chǎn)化生產(chǎn)能力。

在F級機組技術(shù)轉讓協(xié)議中，德國西門(mén)子公司向上海電氣集團股份有限公司轉讓了壓氣機、透平、燃燒室的制造技術(shù)。2014年5月8日，上氣與意大利戰略基金簽署協(xié)議，收購該基金控股的電力設備制造商安薩爾多能源公司，有助于大幅提升燃氣輪機領(lǐng)域內的競爭實(shí)力，早日實(shí)現燃氣輪機業(yè)務(wù)的國際化進(jìn)程。三大動(dòng)力廠(chǎng)燃機裝備國產(chǎn)化水平見(jiàn)表6-1。




近年來(lái)我國對燃氣輪機的研發(fā)、應用都投入了大量的人力物力。2012年12月15日，中航工業(yè)沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(集團)有限責任公司通過(guò)產(chǎn)學(xué)研結合研制的我國首臺具有完全自主知識產(chǎn)權的R0110重型燃機，在中海油深圳電力有限公司順利完成連續72小時(shí)帶負荷試驗運行考核，這表明我國完全有能力研發(fā)具有自主產(chǎn)權的重型燃氣輪機。2014年7月18日，重型燃氣輪機使用的直徑2米，重達6噸的高溫合金渦輪盤(pán)模鍛件在德陽(yáng)東汽二重8萬(wàn)噸大型模鍛壓力機上研制成功，標志著(zhù)我國已掌握了重型燃氣輪機核心熱端轉動(dòng)部件的核心技術(shù)，打破了國外在重型燃機領(lǐng)域長(cháng)期壟斷的局面。

(二)輕型燃氣輪機產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)入新階段

輕型燃氣輪機多用于變負荷運行、鄰近城區的小型調峰電站、移動(dòng)式電站或分布式能源中心。國內的沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(集團)有限責任公司，與中國航空研究院沈陽(yáng)六〇六所等單位研制生產(chǎn)出了QD-128燃氣輪機，這是我國第一臺擁有自主知識產(chǎn)權的燃氣輪機。QD-128燃氣輪機的研制成功，標志著(zhù)我國燃氣輪機產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)新階段，也代表著(zhù)我國燃氣輪機產(chǎn)業(yè)自行發(fā)展的開(kāi)端，為我國燃氣輪機國產(chǎn)化奠定了基礎。

2011年8月23日，中國華電集團公司與美國通用電氣公司(GE)在上海宣布成立“華電通用輕型燃機設備有限公司”，共同生產(chǎn)分布式能源的核心設備航改型燃氣輪機，涉及轉讓技術(shù)的機型包括LM 2500+G4和LM 6000 PD/PF兩種。合資公司的成立是我國引進(jìn)分布式能源燃氣動(dòng)力技術(shù)裝備的第一步，今后將逐步實(shí)現這項技術(shù)裝備的國產(chǎn)化。

(三)微型燃氣輪機國產(chǎn)化進(jìn)程正處于起步階段

微型燃氣輪機利用航空渦輪機技術(shù)，集合了軍用回熱器，利用高溫煙氣對加壓后的空氣預熱，再與燃料氣混合進(jìn)入燃燒器燃燒，產(chǎn)生的高溫高壓燃氣推動(dòng)透平轉子做功，透平帶動(dòng)永磁發(fā)電機發(fā)電，所發(fā)電力經(jīng)過(guò)電力電子裝置，轉換為高質(zhì)量電能。

微型燃氣輪機作為一類(lèi)新型的小型的分布式能源系統和電源裝置的發(fā)展歷史較短。目前，微型燃氣輪機的相關(guān)技術(shù)主要被歐美國家壟斷掌握，國內市場(chǎng)上使用的微型燃氣輪機發(fā)電機組幾乎均為國外進(jìn)口。為提升我國技術(shù)，國內對微型燃氣輪機發(fā)電機組和其設計、制造、應用技術(shù)進(jìn)行了大量的研究工作。

上海航天能源股份有限公司與美國Capstone公司長(cháng)期合作，開(kāi)展微型燃氣輪機發(fā)電機組零部件設計制造，所制造產(chǎn)品已穩定出口美國Capstone公司近八年。同時(shí)與哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國燃氣控股有限公司成立研究室，對微型燃氣輪機發(fā)電機組的應用技術(shù)進(jìn)行研究;與上海交通大學(xué)合作，開(kāi)展低熱值燃燒的微型燃氣輪機發(fā)電技術(shù)研究，當前正在開(kāi)展微型燃氣輪機發(fā)電裝置作為不間斷電源的設計開(kāi)發(fā)。

上海交通大學(xué)長(cháng)期從事微型燃氣輪機研究，小批量生產(chǎn)37馬力水泵用微型燃氣輪機，并研制成功20千瓦野戰炮車(chē)用微型燃氣輪機，同時(shí)與上海航天能源股份有限公司和澳大利亞聯(lián)邦研究院在低熱值(1-5兆焦/立方米)燃氣穩定燃燒技術(shù)研究上進(jìn)行了長(cháng)期合作，研制了30千瓦、50千瓦低熱值微型燃氣輪機發(fā)電裝置。北京航天科工三院31所也正在開(kāi)發(fā)30千瓦微型燃氣輪機發(fā)電機組，對于微型燃氣輪機核心技術(shù)有了大量的基礎研究，目前該樣機已經(jīng)完成，處于試驗階段。

2015年4月，由中航工業(yè)哈爾濱東安發(fā)動(dòng)機(集團)有限公司下屬公司哈爾濱東安科技開(kāi)發(fā)公司研制的國內首臺具有自主知識產(chǎn)權的WD18微型燃氣輪機發(fā)電機組完成滿(mǎn)載運行，研制取得成功，填補了國內空白。

(四)燃氣內燃機的技術(shù)日趨成熟

燃氣輪機和燃氣內燃機是冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)系統中動(dòng)力系統的主要設備，燃氣內燃機主要包括兩大機構(曲柄-連桿機構和配氣機構)和三大系統(進(jìn)氣系統、冷卻潤滑系統、燃料供給系統)，其機械部分與液體燃料的內燃機幾乎無(wú)異，僅僅將液體燃料供給系統改成氣體燃料供給系統。燃氣內燃機的氣體燃料包括天然氣、焦爐煤氣、煤層氣、高爐煤氣、沼氣、垃圾填埋氣等，不同成分的氣體燃料低位發(fā)熱值相差很大，對燃氣內燃機的進(jìn)氣和燃料控制提出了很大的挑戰，目前還不能做到一臺燃氣內燃機燃用不同種類(lèi)的氣體燃料。

燃氣內燃機的核心技術(shù)包括曲軸、氣缸及活塞的加工和燃料供給的電子控制技術(shù)。我國內燃機工業(yè)基礎較好，引進(jìn)生產(chǎn)的技術(shù)限制也很小?，F代燃氣內燃機的可靠性已大大提高，制造工藝不斷改進(jìn)，大量新材料、新技術(shù)的應用，使得大修周期不斷延長(cháng)。燃料供給系統控制技術(shù)由最初的機械式控制發(fā)展到現在電子控制系統，大體上經(jīng)歷了四個(gè)階段：第一階段為機械式燃料供給系統，第二階段為機械式和電控混合式燃料供給系統，第三階段為閉環(huán)電子控制燃料供給系統，第四階段為缸內直噴電子控制燃料供給技術(shù)。目前，國內缸內直噴電子控制燃料供給內燃機技術(shù)還處在實(shí)驗室研究階段;用于發(fā)電的燃氣內燃機大都是由液體燃料的內燃機改進(jìn)來(lái)的，其燃料供給控制系統還處在第三個(gè)階段，控制系統軟硬件有待完善;還存在燃氣內燃機的后燃、爆燃嚴重、排煙溫度高，核心部件熱負荷高，燃燒效率低、發(fā)電效率低等問(wèn)題。從20世紀80年代開(kāi)始，國內幾家內燃機生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)始在柴油機基礎上改造氣體燃料發(fā)動(dòng)機?！熬盼濉?、“十五”期間，先后研制出一批氣體燃料發(fā)動(dòng)機。重慶柴油機廠(chǎng)在51952型柴油機的基礎上改制成了全沼氣發(fā)動(dòng)機，作為小型發(fā)電機組配套動(dòng)力。與原柴油機的沼氣互換率達到89.7%。濰坊柴油機廠(chǎng)是我國研制全燒氣體發(fā)動(dòng)機較早的單位，該廠(chǎng)于20世紀80年代初研制出功率為120千瓦的616OA-3型全燒式燃氣發(fā)動(dòng)機。貴州柴油機廠(chǎng)和四川農業(yè)機械研究所共同開(kāi)發(fā)出60千瓦的6135AD(Q)型全燒式燃氣發(fā)動(dòng)機發(fā)電機組。此外，重慶紅巖機器廠(chǎng)、上海內燃機研究所、南通柴油機廠(chǎng)等單位也進(jìn)行過(guò)這方面的研究、研制工作。

濟南柴油機廠(chǎng)和勝利動(dòng)力機械廠(chǎng)發(fā)展異常迅猛。濟南柴油機廠(chǎng)根據自身的經(jīng)驗和實(shí)力，吸收了國際先進(jìn)技術(shù)和成熟經(jīng)驗，研制開(kāi)發(fā)了各種系列燃氣發(fā)電機組，發(fā)動(dòng)機型式包括外混方式、機械內混式、閉環(huán)電控內混式、閉環(huán)電控外混式等多種機型;機組功率范圍從8千瓦至1500千瓦;燃氣種類(lèi)包括天然氣、焦爐煤氣、沼氣、煤層氣、煉化尾氣和秸桿氣等，可滿(mǎn)足不同地區、不同氣體成分的使用要求。

國內第一套燃氣內燃機冷熱電聯(lián)供系統由勝利油田勝利動(dòng)力機械集團2002年初研制成功。勝利動(dòng)力機械集團是中國最大的燃氣內燃機專(zhuān)業(yè)制造企業(yè)之一，主要進(jìn)行燃氣發(fā)動(dòng)機、柴油機發(fā)動(dòng)機及其發(fā)電機組制造，節能石油裝備制造，燃氣發(fā)電投資等。至2013年，全世界利用勝動(dòng)的產(chǎn)品燃氣發(fā)電機組和乏風(fēng)瓦斯氧化裝置已建設了800多座節能項目，裝機容量超過(guò)150萬(wàn)千瓦，年燃氣綠色能源發(fā)電70多億度。減排二氧化碳約6000多萬(wàn)噸，這相當于80余個(gè)中等城市所有汽車(chē)的尾氣排量，取得了很好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。

四、電力行業(yè)發(fā)展需要天然氣發(fā)電

隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟高速發(fā)展和人民生活水平提高，在相當長(cháng)的時(shí)期內，一方面電力需求將保持較快的增長(cháng)速度，另一方面電力負荷也多變、復雜并且具有不穩定性：(1)電力負荷的季節性變化越來(lái)越大;(2)隨著(zhù)電力總量增長(cháng)，負荷峰谷矛盾越來(lái)越突出;(3)隨著(zhù)全國城鎮化和電氣化水平不斷提高，部分地區的電網(wǎng)建設可能滯后于用電需求;(4)經(jīng)濟升級帶來(lái)的產(chǎn)業(yè)梯度轉移，促進(jìn)地區性電力負荷分布不平衡。因此，我國有必要大力發(fā)展可再生能源的同時(shí)，加快發(fā)展天然氣發(fā)電，以滿(mǎn)足負荷增長(cháng)和調峰的需要。同時(shí)，與燃煤發(fā)電相比，燃氣發(fā)電占地面積小、能源利用效率高、污染低。燃氣電廠(chǎng)占地僅為燃煤火電廠(chǎng)的10%～30%;通過(guò)燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)，發(fā)電效率可達60%，加上冷、熱、電聯(lián)供等余熱利用措施，天然氣能源利用效率達到80%以上。

(一)電力需求及電源結構優(yōu)化需要發(fā)展天然氣發(fā)電

電力消費規模、結構及其發(fā)展態(tài)勢與經(jīng)濟運行密切相關(guān)。2014年全國電力消費量增速放緩，同比增長(cháng)3.8%，比上年回落3.8個(gè)百分點(diǎn)。但我國人均裝機容量、發(fā)電量和用電量都遠低于一些發(fā)達國家，未來(lái)還有較大的增長(cháng)空間，需進(jìn)一步加大電力發(fā)展力度，在優(yōu)化發(fā)展傳統水電的同時(shí)，也要發(fā)展天然氣發(fā)電、核電、風(fēng)電等。

大力發(fā)展天然氣發(fā)電，既可以使電源結構趨于合理，也能補充我國電力供應不足，更好地保障我國電力的有效供給。從長(cháng)遠看，隨著(zhù)我國風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等新能源發(fā)電技術(shù)的不斷成熟和大規模應用，天然氣發(fā)電將在新能源消納中承擔調峰的主要角色，對于解決新能源發(fā)電的間歇性、保證電網(wǎng)運行的安全性和穩定性、促進(jìn)新能源的快速發(fā)展具有舉足輕重的作用。

據美國能源信息署(EIA)預測，許多國家選擇天然氣發(fā)電來(lái)滿(mǎn)足未來(lái)的電力需求，而不是選擇更昂貴或碳排放密集型的電力來(lái)源。2010?2040年，全球天然氣發(fā)電量占比將從22%增長(cháng)至24%(圖6-4)。其中，經(jīng)濟合作與發(fā)展組織國家天然氣發(fā)電量占比增幅較高，將從23.3%增長(cháng)至30.3%。EIA預測至2040年美國天然氣發(fā)電占比達到31%(圖6-5)。







根據國網(wǎng)公司《電力需求預測及負荷特性研究》專(zhuān)題報告及中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì )(簡(jiǎn)稱(chēng)中電聯(lián))的相關(guān)預測，未來(lái)全國電力需求量見(jiàn)表6-2。預計2020年、2030年全國全社會(huì )用電量將分別達到8.1萬(wàn)億千瓦/時(shí)和11.9萬(wàn)億千瓦/時(shí)。人均用電量將穩步提高， 2020年、2030年將分別達到5380千瓦/時(shí)/(人/年)和8260千瓦/時(shí)/(人/年)。




按照GE能源戰略研究預測，50%的新增電力供應來(lái)自于煤炭發(fā)電，另外50%來(lái)自于天然氣和所有其它發(fā)電資源，將比過(guò)去十年電力市場(chǎng)所展現出來(lái)的更具多樣性。到2025年，天然氣在中國電力市場(chǎng)的比重將是目前的三倍，占到發(fā)電總量的6%。根據中電聯(lián)發(fā)布的《電力工業(yè)“十二五”規劃滾動(dòng)研究綜述報告》及中國電力發(fā)展促進(jìn)會(huì )的相關(guān)預測，未來(lái)全國電力總裝機和氣電裝機規模見(jiàn)表6-3。




電力行業(yè)的另一重要發(fā)展方向是分布式能源系統，建設天然氣分布式能源站，推廣能源梯級利用技術(shù)將是我國實(shí)施能源互聯(lián)網(wǎng)的重要方式。從長(cháng)遠看，隨著(zhù)我國風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等新能源發(fā)電技術(shù)的不斷成熟和大規模應用，天然氣發(fā)電因其運行起停靈活、環(huán)境影響小、調峰范圍廣、優(yōu)化電源結構、部分負荷效率高等優(yōu)勢，將在新能源消納中承擔調峰的主要角色。天然氣發(fā)電比例增加，也將有助于加大新能源在中國未來(lái)能源結構中的比例，幫助新能源并網(wǎng)。且天然氣一般通過(guò)管道運輸，液態(tài)天然氣也可在接收基地氣化后通過(guò)管路傳輸，不需要進(jìn)行后處理，滿(mǎn)足能源高效轉換、多種供給、清潔環(huán)保及遠途輸送的需求。

(二)電力節能減排要求發(fā)展天然氣發(fā)電

近年來(lái)，國內多地連續出現大范圍霧霾天氣，尤其是以京津冀及周邊地區為典型代表，給民眾身體健康和正常生活帶來(lái)嚴重影響。有關(guān)數據顯示，形成霧霾的主要原因有：煤炭石油等化石能源的排放、機動(dòng)車(chē)尾氣排放和氣象條件。燃煤中約有20%是分散使用的“散煤”，其中小鍋爐、家庭取暖、餐飲用煤等比例較高，散煤直接燃燒由于溫度低，燃燒不充分，產(chǎn)生大量的顆粒物、二氧化硫、一氧化碳等污染物，尤其是低空排放，對周?chē)h(huán)境特別是燃燒者產(chǎn)生嚴重污染。

天然氣發(fā)電作為一種清潔的發(fā)電方式，其大氣污染物組成則較為簡(jiǎn)單，與燃煤發(fā)電相比具有較強的環(huán)保優(yōu)勢，氮氧化物、二氧化硫、懸浮顆粒的排放強度也遠低于煤電機組，環(huán)境價(jià)值遠高于同類(lèi)煤電機組。圖6-6、圖6-7、圖6-8分別為文獻中計算得到的單位發(fā)電量主要污染物排放量，可以看出同容量的燃氣機組NOx氮氧化物排放量?jì)H為燃煤機組的15%(均未加裝脫硝裝置);燃氣電廠(chǎng)二氧化硫排放量幾乎沒(méi)有，較之燃煤機組要少得多;同容量的燃氣機組二氧化碳排放量?jì)H為燃煤機組的38% - 40%;粉塵顆粒排放量可以忽略不計。








2013年9月10日，國務(wù)院印發(fā)的《大氣污染防治行動(dòng)計劃》，里面明確提出：加快天然氣的發(fā)展。同時(shí)京津冀區域城市建成區、長(cháng)三角城市群、珠三角區域要加快現有工業(yè)企業(yè)燃煤設施天然氣替代步伐。到2017年基本完成燃煤鍋爐、工業(yè)窯爐、自備燃煤電站的天然氣替代改造任務(wù)。各地政府也陸續出臺一系列方針政策，把煤改氣、以氣代油作為防治大氣污染的重要措施之一。

太陽(yáng)能和風(fēng)能等一些可再生能源受地域差異和技術(shù)水平的影響，并不能大規模代替化石能源。而天然氣作為化石能源中的低碳能源，介于新能源與傳統能源之間，將成為各消費國的主要能源選擇，發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。當新能源技術(shù)得到發(fā)展并能廣泛使用后，燃氣發(fā)電能提供快捷高效的調峰保障。

(三)電力供給安全要求發(fā)展天然氣發(fā)電

能源安全是個(gè)很廣泛的概念，包括石油、天然氣和電力。其中，電力是應用最廣的能源，與現代社會(huì )生產(chǎn)生活關(guān)注最為密切，尤其對于普通民眾?，F在，城市化程度越來(lái)越高，電力的供給安全越來(lái)越重要。

隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，電網(wǎng)容量和晝夜電負荷峰谷差也越來(lái)越大，電網(wǎng)調峰任務(wù)十分繁重。天然氣發(fā)電調峰靈活快捷，比煤電啟停更快，污染物排放也更低，被一些發(fā)達國家廣泛使用。同時(shí)，天然氣電廠(chǎng)的建造周期和占地面積均很有優(yōu)勢。天然氣在調峰方面的能力能使我國電源結構更加合理，電力供應更有保障。放眼未來(lái)，當風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等可再生能源發(fā)電技術(shù)的不斷成熟和大規模應用時(shí)，調峰的壓力將更大，范圍也更廣，天然氣發(fā)電將承擔調峰的重要任務(wù)，緩解可再生能源的消納問(wèn)題。另一方面，使用天然氣發(fā)電而非煤電來(lái)滿(mǎn)足用電高峰時(shí)電力需求，不需要通過(guò)建設燃煤機組來(lái)滿(mǎn)足夏季用電高峰期少數小時(shí)內的電力需求，能大幅增加燃煤機組的利用率，同時(shí)降低燃煤發(fā)電機組低負荷運行的小時(shí)數，從而提高能源利用效率。因此利用天然氣發(fā)電能夠優(yōu)化未來(lái)能源結構，保障電力供應安全。

（文章來(lái)源：《2015氣體清潔能源報告》）