浅论低碳经济时代的燃气发电

摘要：低碳经济日益成为不可回避的时代主题，大气污染防治已成为国家重点关注的重要任务。本文从低碳经济和大气污染防治的角度，提出应加大天然气利用，以实现国务院2013年《大气污染防治行动计划》中提出的“加快调整能源结构，增加清洁能源供应”，并分析了燃气发电面临的主要问题和自身优势，最后提出应有选择地进入燃气发电。

关键词：低碳经济；燃气发电

中图分类号：F120 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2014）06-00-02

一、低碳经济概述

低碳经济是指温室气体排放量尽可能低的经济发展方式，尤其是要有效控制二氧化碳这一主要温室气体的排放量。在全球变暖的大背景下，低碳经济受到越来越多国家的关注。低碳经济以低能耗、低排放、低污染为基础，其实质是提高能源利用效率和创建清洁能源结构，核心是技术创新、制度创新和发展观的改变。发展低碳经济是一场涉及生产模式、生活方式、价值观念和国家权益的全球性革命。在可预见的将来，温室气体水平过高导致的全球变暖会对人类生活产生负面影响。因此，推行低碳经济被认为是避免气候发生灾难性变化、保持人类可持续发展的有效方法之一。

从2008年我国首个获得财政部和环保部批准的综合性排放权交易机构――天津排放权交易所设立，2010年国家发改委公布《关于开展低碳省区和低碳城市试点工作的通知》，并启动国家低碳省和低碳城市试点工作，到2011年国家发展改革委发布《循环经济发展规划编制指南》，以促进《循环经济促进法》的贯彻落实，指导各地科学编制本地区的循环经济发展规划，缓解资源和环境压力，促进经济可持续发展，再到2013年国务院印发《大气污染防治行动计划》，北京、上海等主要城市发布的清洁空气行动计划，以及国家能源局与中国石油、中国石化、中国海油、大唐集团4家能源企业签订《首都大气污染防治重大能源保障项目任务书》，低碳经济日益成为不可回避的时代主题，中国由高碳经济向低碳经济的转变势在必行。

二、调整能源结构是低碳经济的首要选择

中国目前碳排放迅速增长的局面，与中国的能源消费构成有很大关系。中国的能源消费对煤炭的依赖度很高，煤炭占中国能源消耗总量的70%以上，而石油、天然气以及其它可再生能源的消费比例较小。由于煤的碳含量很高，因此燃烧煤炭产生的温室气体量很大，对环境治理形成巨大压力，尤其是沿海经济发达地区对优化能源结构、改善环境质量有着更强的紧迫性。作为世界上最大的煤炭生产和消耗国，中国不在能源战略上进行调整，改变对煤炭依赖过大的消费特点，将难以减轻碳排放的压力。另外，水电、核电、可再生能源大规模发展余地有限。

天然气作为一种优质、高效的清洁能源和化工原料，对于改善中国的能源结构、减少二氧化碳排放，保护大气环境、提高能源利用效率，进而实现国民经济的可持续发展具有重要的保障和促进作用。

国务院《大气污染防治行动计划》中明确提出“加快调整能源结构，增加清洁能源供应”。增加天然气在中国（特别是沿海经济发达地区）一次能源消费中的比例不但是优化能源结构、改善环境质量、实现温室气体减排目标的现实选择，也是可持续能源供应的重要补充手段和能源优质化的主要途径。加大天然气利用并不是要降低可再生能源利用，而是实现天然气与可再生能源的相互补充发展，这样才能真正缓解来自于气候变化和碳排放的压力。

三、加大天然气利用应适度发展燃气发电

加大天然气利用并不等于要大力发展燃气发电，将中国有限的天然气供应用于替代各行各业燃用石油和煤炭，具有比发电在环境保护、经济性、安全稳定等方面更大的战略意义。但考虑到加大天然气利用需要一定规模的燃气电厂来支撑，而电力系统也确实需要并能接纳一定规模的燃气电厂，因此，应该适度发展燃气发电。

在低碳经济时代潮流下，加大天然气利用的另一个增长点就是大力发展天然气汽车。燃油汽车尾气的排放已明显给碳排放造成重大的压力，而天然气汽车除了发动机冷启动性能好，运行平稳，燃烧时不会积炭，对零部件损耗小，发动机的使用寿命明显延长等优势之外，更重要的是与汽油汽车相比，它的尾气排放中CO下降约90%，HC下降约50%，NOx下降约30%，S02下降约70%，CO2下降约30%，微粒排放可降低约40%，铅化物可降低100%。此外，与电动汽车相比，天然气汽车的续驶里程长。因此，合理调整汽车传统的使用燃料结构，合理地利用资源，开发清洁燃料势在必行。

汽车产业作为全球二氧化碳排放的第二大行业，无疑将担当起节能减排的重任，汽车产业正面临着新一轮的结构调整。低碳汽车无疑将占得市场先机，成为整个产业或是某一细分市场的领军者，汽车行业未来的发展趋势也将在哥本哈根气候大会之后更加明显。

四、燃气发电面临的主要问题

1.发电成本的竞争力

发展燃气发电面临的主要问题之一就是其经济性，特别是相对燃煤发电的竞争力。目前中国规划建设的燃气电站所面临的市场环境各有差异，但关于燃气电站经济性分析的结论是一致的：即燃气电站的上网电价高于同地区的脱硫燃煤机组的上网电价。

我国的燃气发电总体上在电力市场中的竞争力较弱，主要原因是，发电成本高于其主要竞争对手煤炭的发电成本。在我国，燃气发电成本大约是煤炭发电成本的2倍，目前的能源价格状况下，燃气电站的低投资成本和高效率的优势并没有抵消煤炭对天然气的价格优势，在上网电价没有体现燃气发电环保价值的情况下，联合循环燃气发电相对燃煤发电缺乏竞争力。如何看待燃气发电的竞争力问题，如何找到燃气发电在具体电网中的合理位置，发挥燃气发电在具体城市、省份的优势，是目前我国燃气发电面临的首要问题。

2.“以气定电”还是“以电定气”

燃气发电应该服从电网调度还是电网调度应该服从燃气发电，即“以气定电”还是“以电定气”也是目前摆在燃气发电在具体电力市场中的难题。

一方面，上游天然气开发需要有稳定的大用户，这样对用户提出了较高的要求，往下延伸产业链，燃气电厂就得要求电网给出稳定的电力需求，从理论上说，基荷发电才是最理想的；但是，目前无论是国家政策还是电网本身的需求，让燃气电厂在基荷发电运行几乎是不可能的；另一方面，从电网的需求来说，客观上希望燃气发电在电网需要其发电时立刻可以启动，尽管燃气发电具有启停灵活的特点，但是这样实际上电网反过来对燃气发电提出了很高的要求，这一要求又通过价值链转移到供气方，即对供气方提出了非常高的要求，要求供气方可以随时提供电网需要的气量。这对无论是管道天然气还是LNG接受站，都几乎无法满足这一要求的。

3.天然气供气方式对燃气电站运行方式存在制约

目前燃气电站主要按调峰方式运行，这样不仅要求气源可靠，供应稳定，而且供气要能适应电站日发电调峰及季节性变化的需要，具备较大的供气灵活性。因此要求供气方要有一定规模的调蓄能力（如建设储气设施等），满足天然气供应量变化的需要。

五、燃气发电的优势

燃气发电相对于煤电以及其它发电形式的主要优点可以归纳为：

1.可靠性可以高达92%。而燃煤机组则为80-85%；

2.建设安装的速度快，一般简单循环燃气轮机（SCGT）为12 - 18个月；联合循环燃气轮机（CCGT）为24 - 30个月；而燃煤机组至少要26 - 40个月，而核电的建设速度就更长；

3.建设安装成本低，所需场地只是燃煤机组的一半，而且节省了灰场占地；

4.运行的人力成本较低，所需运营人员相对要少很多；

5.燃气机组具有运行灵活、启停迅速的技术优势，从启动到满出力，只需约10几分钟，在经济合理的前提下，对电网的调峰和安全稳定运行十分有利；

6.燃烧效率较高：SCGT的燃烧效率可以超过35%，而CCGT则可高达55%；

7.污染物排放少：燃气火电厂干式脱硝系统可达到0.4-0.8g/kWh的效果；E级CCGT保证值为25 ppm， 实际可达到5 ppm；F级CCGT保证值为25 ppm， 实际可达到9 ppm。可以基本消除SO2的排放，而且能减少近三分之一的CO2排放和95%的NOx排放；

六、坚持有选择地进入燃气发电

尽管国家规定燃煤的火电机组正在向着建设大机组方向发展，而且都要求安装脱硫设备，且脱硫煤电在正常运行的条件下，SO2的排放都能达到环境标准的要求，但是，脱硫煤电仍然要排放少量SO2，并且不能减少CO2的排放。从目前中国燃煤造成的环境压力来看，燃煤发电是最主要的因素，加快电力行业的清洁化力度将是一个趋势。

燃气发电是中国发电能源多元化的重要组成部分，有利于优化和调整电源结构。在大中型城市、尤其是那些处在电网末端，电力需求负荷中心的地区，在电源结构较为单一，煤电比例比较大，存在燃油发电的条件下，如，上海、广东、浙江、江苏、海南等长三角、珠三角区域，在发展和推进天然气市场建设过程中，适当发展一定容量的燃气发电，有利于满足系统调峰需要，提高电网运行的稳定性、安全性。这样无论是从天然气产业发展本身还是从电网安全性角度都是很有必要的。

综上，有选择进入燃气发电，一方面是加大天然气利用、减少排放和应对气候变化的重要举措，另一方面也是调整地方能源结构和电源结构的重要方式。在碳约束的经济中，如果能够获得政府的更多的政策支持，燃气发电将有更加广阔的发展前景。

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