中国天然气发电成本因素敏感性分析与建议

摘要：2014年，国务院办公厅印发《能源发展战略行动计划（2014～2020年）》，该计划推动能源价格的改革。天然气价格将摆脱政府定价的机制，由市场形成。近年来中国天然气发电未得到广泛应用，而是以煤炭发电为主，主要原因是发电成本偏高。因此，只有降低天然气价格，才能够与煤炭发电具有成本竞争力。文章通过建立模型对影响天然气发电成本的主要因素进行敏感性分析，得出结论并提出建议，使中国未来发电市场从煤炭转化为天然气成为可能。

关键词：天然气；发电成本；天然气价格；敏感性分析

天然气发电在其他大部分国家已经广泛应用，在我国起步较晚。20世纪初，中国政府才开始寻求扩大天然气发电厂的方法，但是成功率并不高。直到2010年，政府新提出的天然气发电技术的工业政策和天然气价格的改革，中国天然气新的发展机会再次出现。2014年，国务院办公厅印发了《能源发展战略行动计划》，此次行动计划的核心就是推进能源价格改革，这也就意味着天然气发电价格不再受政府约束，而是随着市场经济改革来决定。给天然气发电市场更广阔的平台。

一、中国天然气供求现状

我国天然气发展起步稍晚，20世纪末仍然处于初期阶段。但中国天然气地质资源量很丰富，20世纪的年增长率可达10%以上，20世纪90年代约为17.3%。但是由于新发现的速度趋缓，21世纪初年增长率就下降到了10%以下，2013年为7.99%，2014年为9.53%；我国天然气发电行业逐渐兴起，因此天然气需求也日益增长，我国目前天然气供不应求，这就需要逐渐加大LNG进口量来满足国内天然气供不应求的差值。我国目前已经建成了三大LNG接收站，分别是广东深圳LNG接收站、福建LNG接收站和上海LNG接收站，并计划在其他地区相继投产运行。根据《中国未来能源》中“资源市场落实、统筹规划，适时、有序、适度引进LNG资源”的原则，预计到明年，我国LNG资源引进规模能够突破2400×104t。

二、影响天然气发电成本的因素及分析

（一）影响因素

我国现行发电结构仍以煤炭为主，占总发电行业70%以上，煤炭发电成本虽低，但是污染物排放问题非常严重，排放的污染物如氮氧化物、二氧化硫等对环境污染极大。因此为了满足空气污染控制的要求，天然气发电已快速发展。但高昂的发电成本成了最大的弱点。目前，天然气发电的成本是煤炭发电成本的2～3倍，很多发电企业都依靠政府补贴才得以存活，因此天然气价格是主要因素。此外，发电成本还有很多其他重要的因素，如环境成本、燃机工作效率、年利用小时数等。下文就上述因素建立天然气价格敏感性分析模型对天然气发电成本进行分析。

（二）建立模型

为了简化模型的计算，假设天然气发电站的发电成本只包括以下三个方面：总投资费用、总投资的折旧成本以及燃料成本。具体计算模型如下。

1. 总投资费用

天然气发电站的总投资费用主要包括初期的投资费用、利息支出以及运行与维护费用。其中静态投资费用由发电站的单位容量造价和装机容量计算所得。为了考虑货币时间价值，将其发电站的总投资费用折算为现值。

（三）相关参数及指标值的确定

根据上述模型计算天然气发电成本涉及到众多的参数和指标，为了较为准确地计算这个经济指标的数值，本文对相关参数和指标确定如表1所示。

燃机设备型号的选择是进行天然气发电因素敏感性分析的一个重要前提。我国目前的燃机型号有6B、6F、9E和9F四个等级，本文选用9F型号的燃机作为研究对象，对天然气价格影响因素进行敏感性分析。根据燃机的型号得知9F型号燃机的供电效率取55.4%，静态单位造价为3282元/kW，并选定动态单位投资SUI=3548元/kW来计算发电站的发电成本。

（四）影响因素的结果分析

1. 天然气价格因素

根据上述所建立的模型，以及给出的相关的参考数据，选取中国北京天然气的价格作为参考，所选范围：1.5～2.0元/m3，年运行小时的范围2500～4000h，天然气发电成本计算结果如表2所示。

根据表2结果分析，假定煤炭发电标准煤价以650元/t为例进行测算，煤炭发电厂的单位成本约0.31元/kWh。当天然气价格取1.5～2.0元/m3，年运行小时取3500h时，燃料单位成本对应的区间0.33～0.46元/ kWh。显然，随着燃料成本相比，天然气发电的单位成本比煤炭发电高达0.01～0.14元/kWh。结果显示天然气发电成本无法与煤炭发电成本形成竞争力。由此可知在发电市场中，天然气和燃煤发电站能够形成成本竞争力的首要解决的问题就是：降低天然气价格。

2. 天然气发电站燃机工作效率

提高天然气燃机的工作效率是降低发电总成本的关键途径。一般来说，“E”型燃机效率比“F”型燃机效率低出5%～6%。参照上述公式（3），同样的功率，以天然气价格为1.8元/m3，有COF=0.18/η，根据公式（4），当燃机工作效率提高5%～6%时，那么发电成本可以下降8%左右。由于我国目前天然气价格较高，所以选用先进的大容量、高参数的燃气轮机技术显得更为重要。

3. 环境成本的因素

计划推动能源价格的改革，天然气市场价格应适当的降低并进行合理控制，目前就我们国家而言，天然气价格一直处于上下波动状态，2013年就出现四次调整，天然气价格仍然由政府掌控。根据十八大报告最新政策：我国要实现多元化市场改革。国家应该大力吸收多方投资者投入天然气发电产业，这样一来，我国发电行业竞争就越发激烈，那么各大企业通过什么战略来吸引消费者的眼球？只有降低天然气价格，天然气才能在市场上生存。

（二）实现燃气轮机国产化

天然气发电的发展一直被多个因素所约束，从宏观角度看，气源、气价无疑是挡在天然气发电面前的绊脚石，但同时天然气发电设备的燃气轮机也是不容忽视的。因此天然气价格保持不变的情况下，提高燃气轮机的效率是降低天然气发电成本的有效路径。目前我国对燃气发电核心技术并未完全掌握，所以所有燃气设备都是进口的，而进口设备价格昂贵，导致发电总成本偏高。如果我国能够实现燃气轮机国产化，那么就能降低成本。国内一些大型制造企业目前也只能够制造、组装简单的燃气发电机组，在整体热部件材料制造等关键技术方面尚未取得突破性的成功，还需继续研发。

（三）建立天然气储备体系，稳定天然气供应

目前，中国地下天然气储气库有效容量仅是天然气年消费量的1～2%左右，与欧美国家20%左右的水平之间的距离甚远，与世界平均水平的12%也有相当大的距离，所以这是近几年我国冬季的“气荒”的主要原因。应该建立天然气储备体系来保证天然气能够长期稳定地被供应，该体系主要包括以下几方面内容：在市场多元化改革体制下， 鼓励吸收更多投资者出资建设天然气储备设施；为了预防“气荒”，天然气生产供应企业以及城市燃气公司应当建设季节储气库；国家应制定天然气应急储气库。

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*本文受国家社科重大基金“我国能源价格体系建设与能源发展战略转型”（编号12ZD062）、国家自然科学基金“煤电系统碳捕集碳封存下的碳排放及经济技术综合评价”（编号51276081）、江苏大学第13批大学生科研立项资助项目“环境绩效关系的实证研究——来自重污染类上市公司的经验数据（编号13C177）资助。

（作者单位：江苏大学财经学院）

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