天然气发电（精选十篇）
天然气发电 篇1
经过长期发展, 目前, 世界上利用天然气发电最为经济高效形式为燃气—蒸汽联合循环发电 (CCGT) , 这种方式可以提高天然气发电的热效率, 与传统火力发电的热效率相比, 燃气—蒸汽联合循环电的热效率可以提高20%~30%。燃气—蒸汽联合循环的实质就是把燃气轮机与蒸汽轮机结合, 把“布雷顿循环”与 “朗肯循环”组合形成一个总的循环。
(一) 燃气轮机
燃气轮机是由压气机、燃烧室、燃气透平三个主要部分组成。空气进入压缩机, 经过压气机的压缩进入燃烧室, 与喷入的天然气混合, 经过燃烧后成为高温燃气, 然后进入燃气透平中做功, 推动燃气透平叶轮转动的同时带动发电机旋转发电;燃气经燃烧、做功后产生的高温排气排放至余热锅炉再利用, 燃气透平叶轮的转动除了带动发电机旋转发电外, 同样会带动压气机的转动, 燃气轮机由静止启动时, 需要起动机带着旋转, 带加速到能独立运行后, 起动机才能脱开。
(二) 余热锅炉
通常余热锅炉由省煤器、蒸发器、过热器以及联箱和汽包等换热管组和容器等组成, 在有再热器的蒸汽循环中, 可以加设再热器。燃气轮机排出的高温排气经烟道输送至余热锅炉入口, 再流经再热器、过热器、蒸发器、省煤器和给水预热器, 温度逐次降低, 最后经烟囱排入大气。燃气轮机排气温度一般可以达到450~600℃左右, 余热锅炉排烟温度一般为110~200℃, 烟气温度从高温降到排烟温度所释放出的热量用来使水变成蒸汽。
锅炉给水在给水预热器中加热后进入常压除氧器, 与从余热锅炉来的加热蒸汽混合除氧, 经水泵加压进入低压省煤器, 加热后进入低压汽包。在低压汽包中, 一部分水在低压蒸发器中循环加热成饱和蒸汽, 经低压过热器过热后进入汽轮机的低压缸; 其余的水分别进入中、高压省煤器, 加热到一定温度后进入汽包。汽包中的水经过中、高压蒸发器的循环加热成为饱和蒸汽, 经中、高压过热器过热后进入汽轮机中、高压缸。
(三) 蒸汽轮机
蒸汽轮机的主要作用是把蒸汽热能转换成机械能。过热蒸汽在喷嘴中发生膨胀, 压力下降, 速度增加, 热能转变为动能。汽流带动叶轮旋转, 将气流的动能转化为汽轮机转子的机械能, 汽轮机转子带动发电机转动发电。蒸汽在汽轮机中, 以不同方式进行能量转换, 便构成了不同工作原理的汽轮机。
二、天然气联合循环基本理论
利用天然气在燃气轮机中直接燃烧做功, 由燃气轮机旋转带动发电机旋转发电, 此为单循环发电。在单循环发电的基础上, 把燃气轮机产生的高温排气, 经过余热锅炉的处理, 产生高温高压蒸汽, 推动蒸汽轮机带动发电机发电, 就成为了双循环, 即联合循环发电。
从热力学基本定律可以得出, 热力循环理想的热效率只取决于循环吸热及放热平均温度, 提高吸热平均温度及降低放热平均温度都能达到提高循环热效率的目的。理想状态下的热机循环热效率可以表达为η=1-T2/T1, 其中T1为吸热平均温度, T2为放热平均温度。目前纯燃气动力循环的燃气轮机初温可以达到1300~1500℃, 但排气温度约有450~600℃, 而对于纯蒸汽动力循环来说, 由于受到耐温耐压材料限制, 进气温度一般只有500~600℃, 但其循环放热平均温度很低。在燃气—蒸汽联合循环发电技术中, 将燃气轮机产生的高温排气送入到余热锅炉中, 经余热锅炉再次燃烧后, 使得余热锅炉内的水变为水蒸汽, 并将水蒸汽引入汽轮机中做功, 汽轮机的排汽再进入凝汽器中利用。从而增加了总输出功率的同时又充分发挥了燃气轮机循环吸热平均温度高和蒸汽轮机循环平均温度低的优点, 使整个循环的热效率得以提高。
三、国内天然气发电概况
燃气———蒸汽联合循环发电是一种效率高、污染少的发电方式, 他具有效率高、投资少、建设周期短、启停便捷、自动化运行程度高等优点。燃气电厂其占地面积小, 一般为燃煤电厂的50%左右。污染物排放量少, 与同容量的传统火力发电厂相比, 氮氧化物排放量为其20%左右, 二氧化碳为40%左右, 可吸入颗粒物为5%左右, 不需要为环保追加新投资。燃气电厂的噪声污染也比较小, 对于现阶段国内技术来说, F级燃气轮机机组在距离设备1m处, 噪音声压级可以控制在80~90d B (A) 左右。燃气电厂还有启动快的优点, 在18~20min内便能发出2/3的功率, 80min内实现全功率输出, 适合用作调峰电源。在城市用电负荷中心建设天然气电厂, 从而实现就地供电, 减轻电网输电和电网建设的压力的同时提高了电网运行的稳定性。
天然气发电经济性较差。关于天然气电厂上网电价, 2014年国家发展改革委下发了《国家发展改革委关于规范天然气发电上网电价管理有关问题的通知》, 要求各地天然气发电上网电价具体管理办法由省级政府价格主管部门制定, 并对天然气发电上网电价与气价联动调整的机制做出了指导意见, 各地区的管理办法也正在陆续出台, 这将对天然气发电的经济性有所改善。 燃料费在天然气发电机组中占比较大, 天然气的价格成为影响天然气发电经济性最重要的因素之一。2015年国内天然气价格出现大幅下调, 一定程度上降低了发电企业的发电成本。
用气高峰和用电高峰的重合使得天然气电厂的供气可靠性存在风险。在我国, 天然气发电分为“调峰电厂”与“热电联产”两类。调峰电厂一般在电网峰荷及腰荷运行, 热电联产集发电与供热于一体。气源的短缺限制了天然气电厂的发电量, 对其盈利能力造成一定影响。
生态环境的制约下, 我国天然气发电需求空间广阔。除了传统火力发电外, 我国核电受到容量限制, 水电受到季节枯汛变化影响, 风电及太阳能等可再生能源发电具有不稳定的特点, 燃油发电的成本太高。各种发电方式相比较, 天然气发电或将成为燃煤发电的一种重要替代方式。
参考文献
[1]吴创明.城市天然气输配方案的选择[J].煤气与热力, 2004年05期.
天然气发电 篇2
“学习型组织”作为近年来风靡全球的新型企业治理理念，能使组织在创新、竞争和快速发展的现代经济社会中更富生命力，使治理者胸怀远志，团队成员勤奋工作，企业长期稳定并保持较高速发展。2003年以来，广州珠江天然气发电有限公司发电部甲值紧紧把握时代发展的脉搏，贯彻公司创建学习型组织的新思路，经过3年来的探索和实践，在提高职工学习力、提升团队战斗力等方面取得了一些成绩，出了成果、出了人才、出了效益，对创建有珠江燃电特色的学习型班组做了一点有益的探索。
一、从工作实际出发，确立“创争”的指导思想和目标体系
广州珠江天然气发电有限公司在华南地区首家采用美国GE公司生产的S109FA燃气－蒸汽联合循环机组，该工程与广东LNG站线项目同步建设，是国内第一批LNG发电项目，也是广州市最大的天然气发电项目。但由于立项和主设备招标等原因比同一批LNG发电项目迟了18个月，为了争取与他们同步投产，以缓解广州地区用电紧张的局面，公司上下用勤劳和聪明与时间赛跑，千方百计抢工期，同时狠抓建设质量，提出创建华南地区样板工程的目标。公司人员精简，仅110多人就承担着两台390MW联合循环机组的工程建设与运营治理，同时进行二期同等规模工程的筹建预备。作为生产一线的发电部甲值只有6人：值长何东平，主值麦伟强，副值唐云结、叶述锋、孔繁城、卢俊利。六个人肩负着当值期间机组和各类辅机的全部操作任务，这对运行人员的业务素质提出了极高的要求，加上燃气发电技术在国内刚刚起步，尚无成熟的经验可以借鉴，如何让机组安全、稳定、高效地运行是甲值成立以来思考和探索的工作重心。
公司早在2003年初就提出创建学习型团队，并展开以培训为主要形式的创建学习型团队的活动。2004年1月，九部委在全国职工中开展“创建学习型组织，争做知识型职工”活动，下发开展“创争”活动的实施意见，为甲值“创争”活动的开展带来了明确的指导思想。2005年8月广州市总工会下发《“创争”活动实施办法的通知》，公司积极响应，制定并实施了“广州珠江天然气发电有限公司2004-2006创建学习型组织具体计划”，“创争”活动进入了一个崭新的时期。
公司及部门领导对“创争”活动的高度重视，为甲值创建学习型先进班组提供了良好的企业氛围。甲值由值长牵头，班组成员积极参与，在“创争”活动中深入分析社会经济发展主流趋势，全面把握企业发展方向，结合燃气-蒸汽联合循环机组运行班组的工作中心，着手确立“创争”目标，提出“一专多能，全能值班”的共同愿景。围绕着这一共同愿景，发电部甲值制定了《发电部甲值创争目标》，对班组长期、中期和短期的创争目标进行了细化描述；又根据各个班组成员的具体情况具体分析，制定出了《班组成员个人职业生涯设计规划》，将个人的成才、班组的成长和企业的发展有机的结合起来，确立了创争目标体系。
二、全面规划、分步实施“创争”措施
按照公司党支部的总体部署，甲值将思想政治教育与学习、工作和业余生活相结合，全面规划，多次进行“三个代表”和科学发展观的讨论，贯彻落实社会主义荣辱观的学习，引领班员自觉地把荣辱观体现在日常生活及工作上，始终坚持弘扬文明新风，在全值形成了“知荣明耻、褒荣贬耻、倡荣拒耻”的新风尚。创建学习型班组是一项系统工程，必须制定切实可行的措施，还需要班组成员的积极参与。为此，发电部甲值严格遵循分步实施、重点突破、整体推进的原则，规范有序地进行学习型组织的创建工作。具体做法是：
（一）加强宣传引导，统一思想熟悉
在公司和部门营造的良好氛围中，值长不定期召开班组动员会，传达“创争”活动的指导思想，分析当前班组建设和个人学习中碰到的实际问题，在班组中引入“终身学习、全员学习、全程学习、团队学习”的新理念。通过对学习型组织理论的不断深化熟悉，大家更深刻理解在知识经济时代，一个人想成功，必须成为学习型的人；一个企业想成功，必须努力建成学习型企业。班员时刻保持勤奋、拼搏、进取的工作态度，养成在工作中学习，在学习中工作的良好习惯，变“被动学”为“主动学”，变“要我学”为“我要学”，变“应付式”为“自觉式”，加强对学习的重要性和必要性的熟悉，在甲值形成良好的学习风气。
（二）落实团队学习制度，“创争”工作经常化、规范化。
制度是推进规范运作的前提，创建学习型班组，必须要有一系列的学习制度。落实学习制度，才能保证有章可循，才能持之以恒。在甲值，每一位成员都建立了个人学习培训档案，阶段学习重点、定期集中学习、定期集中辅导、定期集中考核等学习制度完善且行之有效。为激发班员的学习热情，值内多次组织新奇别致的技术交流，而诸如默画系统流程图、写操作票、互相进行技术考问等等更是家常便饭。发电部
目前采用四班两倒的运行方式，每个学班甲值都组织集中学习，值长会布置这一周的学习重点，周末摸底考试已成为甲值惯例。班组成员互相传、帮、带，对把握得不透彻的内容进行再学习，果断不让任何一名成员拖后腿。为了提高班员技能素质，要求大伙儿做到“精一项、懂几项、会多项”，甲值每个人都有一张学习积分卡，上面记录了自己的学习情况。班组经常利用业余
时间，开展丰富多彩的学习、讨论，从中找出自己的不足与弱点并加以改进。此外，由于有些培训受到人数的限制，不可能做到每个人都能参加，为了使每个人都能学习到新的技术，每个出去培训的人回来后都要当一回“老师”，把在培训中学习到的知识传授到每一个班员。
（三）值长带头，全员参与，激发班组创新与活力
俗话说：火车跑得快，全靠车头带。值长何东平认为，班组长的带头作用能够推动学习型班组的创建。何东平值长在业余时间带头自学，集中学习时带头参加，班组讨论时带头发言，事事身先士卒。通过值长全面带头，班员互学互助，甲值全体人员朝气蓬勃，活力四射，每个人身上都散发出创新的动力。在发展集团举办的长跑比赛中，甲值发扬团结拼搏的团队精神，从五十多个参赛队伍中脱颖而出，取得第二名的好成绩。全值以值长何东平为领头雁，各成员通力协作，秉持高尚的思想道德，优良的职业素养，过硬的技术技能水平，在“创争”中班员全面提升学习力、提高技术水平和竞争力、拓展创新力，也增强了团队凝聚力。
（四）搭建多元开放、共享资源的学习的平台
甲值建立了完善的图书资料库，给班员提供丰富的图书资料，涵盖工程图纸、设备资料、电力生产法规、安全知识、基础理论、科技英语及不少治理类书籍，诸如《第五项修炼》、《成功人士的七种习惯》、《细节决定成败》等都是大家经常借阅的书籍。
甲值还建立了电子课堂，借助计算机辅助教学手段，把结构复杂、系统庞大的机组设备直观地展现出来，使大家对机组的原理和结构有了更深刻的理解，激发了班员的学习爱好，提高了班员的学习效率。
鉴于有大量的资料都是电子资料形式存储，甲值又开通了电子资料服务器，充分利用网络易于分享的优势搭建了网上交流学习的平台，24小时提供各类电子资料资源。
对于S109FA机组运行这一学习重点和难点，公司引进了仿真机虚拟教学平台，甲值制定了仿真机培训方案，自编仿真机教材加强培训。仿真机的学习对于班组成员把握S109FA机组运行技术起了很大的作用。
（五）强化培训，优化治理，为创建学习型班组奠定牢固基础
发电部甲值成立之时，正是公司由立项、筹建到开始建设的艰难时期。公司为创建学习型团队做了许多积极举措，至今已投入培训经费520万元。一段时间下来，通过在华工电力学院的脱产学习，班员进一步巩固了先前的电力生产专业知识，更清楚地把握了联合循环发电技术的理论基础；深圳南山电厂现场跟班，让班员近距离的接触到联合循环发电技术的实际运行；江苏张家港电厂实习，让大家进一步熟悉了燃气-蒸汽联合循环机组，把握了机组启停操作、运行调整，积累了宝贵的现场运行经验；赴美国GE公司参加机组运行技术培训，班员不仅学习了美国先进的燃机技术，包括燃气透平、蒸汽透平及发电机等设备的原理、结构、运行操作和事故处理，还学习了先进的运行治理经验；以及在深圳大鹏的LNG运营培训、广东省电力调度中心的值长培训、深圳威科姆的KKS编码培训、河南平高东芝的GIS操作培训、北京ABB贝利的DCS运行培训、南京国电南瑞的NCS运行培训和新入职同事的珠江电厂实习……等等，大伙儿心中始终牢记“取长补短、一专多能、全面发展、全能值班”的要求，勤奋学习、刻苦钻研、积极进取、务实创新，在政治思想、专业理论、业务素质、团队建设等方面共同进步，全面提升了班组执行力。
另外，为做好班组治理工作，发电部甲值专门成立了班组基础治理小组，在值长带领下，从设备台帐治理、技术资料治理、工器具治理、材料和备品备件治理、班组基础台帐治理等入手，狠抓班组基础治理工作，筑牢安全生产防护堤，全面规范班组治理制度，完善班组治理模式，实现班组治理规范化。通过现场交流学习，借鉴其他班组先进的治理经验，推陈出新，互比共进，促进班组治理水平跃上新台阶，班员安全生产意识得到进一步提高，全员参与治理的局面正在逐步形成，班组竞争力进一步得到提高。在每月的技术比武中，甲值都榜上有名，主值麦伟强因技术水平突出受到厂里的嘉奖。
三、以学习促生产，团队竞争力提升，“创争”活动成绩斐然
学习的目的不光是把握知识，更重要的是服务于工作。发电部甲值在加强理论与实践相结合的同时，在工作中学习，在学习中工作。从成立至今三年多时间，甲值尽管在工作与学习中碰到了许多困难，但大家坚信办法总比困难多，一路披荆斩棘、勇往直前。甲值的六人中，有四人来自珠江电厂，他们都有着过硬的大型火电机组运行经验，但对于联合循环发电这项新技术还相当生疏，一切都要从零学起。为了广州发展集团的壮大，为了填补国家燃机发电技术的空白，他们放弃了原本不错的薪酬待遇,快速调整自己的心态，义无反顾的投身于燃电事业。一年的时间，他们在华南理工大学完成了需要两年学习的本科课程，包括《锅炉原理》、《流体力学》、《汽轮机原理》、《基础英语》、《工程热力学》、《电工电子学》、《传热学》、《电力企业治理》、《金属材料》、《继电保护》、《电力系统自动装置》、《发电厂电气设备》、《专业英语》、《燃气轮机原理》、《电厂化学》、《集散控制系统》、《热力发电厂》、《集控运行》、《热工过程自动调节》、《热工仪表》、《电力企业治理》等21门功课，牢固把握了联合循环及相关的理论知识。
随着工程的进展，按照公司的统一部署，工作的重心逐步从理论培训过渡到全方位的生产预备，过程中不断有新的难题出现：美国GE提供的技术资料全是英文，读起来费时费力，不易理解;没有现成的燃气-蒸汽联合循环运行方面的培训教材……但这些困难并没有难倒甲值的班员们，英文资料不易阅读，在学习过程中翻译成中文；没有培训教材，在理解的基础上自己编写。面对着小山似的GE原版运行和维护说明书，甲值班员不惧困难，努力克服数量大、专业术语多、参考资料少、时间紧迫等重重阻力，班员自觉加班加点，牺牲休息时间，翻译出大量英文资料，先后编辑整理了多套培训教材。此举不仅填补了公司在相关领域无中文资料的空白，同时为公司节约大量的翻译成本，间接地创造了可观的经济效益。
公司实施信息化治理，要对全厂设备编制KKS码作为基础数据。这是一个新的挑战，发电部甲值主动承担了对全厂设备进行KKS编码标识的任务。KKS是一种刚刚引入我国的电厂标识系统，它是使用字母和数字组成的代码来标识发电厂中各种运行设备的功能、位置及序列等特征的一种编码方法，以达到统一的标识、便于数据处理和设备治理的目的。目前国内使用KKS编码的电厂屈指可数，在联合循环领域更是一片空白。通常情况下，这项工程都是聘请专业机构进行，需要近120万的费用。甲值根据学习和了解，申请主要编码工作由自己完成，并得到了公司领导的支持。编码小组从零开始，边学边干，按时出色地完成了全厂所有设备的KKS编码工作。
随着两台机组投产日期的临近，运行规程的编写及系统图册的绘制提上日程。9F级联合循环发电机组在设计理念、运行方式、运行维护、事故处理等方面与传统的火电厂大相径庭，因此，目前在国内还找不到现成的可供套用的运行规程。在这样的背景下，甲值开始了联合循环运行规程的编写及运行图册的绘制。工作过程中，全员积极发挥主观能动性，在兄弟班组的密切配合下，定期就规程编写及系统图绘制碰到的问题进行技术讨论。经过大家共同努力，甲值编写完成的《S109FA联合循环机组运行规程》及《S109FA联合循环机组热机系统图册》、《S109FA联合循环机组电气系统图册》作为广州珠江天然气发电有限公司企业标准发行。
随着#1机组投产开始倒计时，2006年4月15日甲值顺利完成6kV/380V厂用母线试受电，6月1日完成6kV/380V厂用母线受电，6月15日完成220kV升压站受电，6月29日协助完成余热锅炉水压试验……在“创争”过程中，甲值班员将学习与工作紧密结合，班组工作效率大幅提高，团队成绩斐然：
1、翻译《SteamTurbine-GeneratorOperationTrainingManual》、《GasTurbineOperationTrainingManual》、《CombinedCycleOperationsTraining》及其它设备规范、概要和技术说明书等大量英文资料，为公司节约近150万元的翻译成本，受到了上级单位的通报表彰和嘉奖。
2、自编培训教材八卷16册，共计68万字，包括《燃机－汽机培训教材》、《余热锅炉培训教材》、《电气培训教材》、《化学培训教材》、《BOP培训教材》、《热控培训教材》等，受到上级单位表彰和嘉奖。
3、自编《S109FA联合循环机组运行规程》（共计32万字），绘制《S109FA联合循环机组热机系统图册》、《S109FA联合循环机组电气系统图册》（两册，共计151幅），为运行操作提供了具体的技术指导，得到公司领导的一致好评。
4、圆满完成两台机组的KKS编码及挂牌工作，共计17000条，20余万字，为公司节约资金50多万，受到上级单位的通报表彰和嘉奖。
5、编写《燃机疑难问题汇总及解决方案》、《燃气机组运行注重事项》。
6、2005年为公司提合理化建议获一等奖两个，两名班员受到广州发展集团表彰，各奖励人民币3000元。
7、前班组成员王浩志通过竞岗得到职位升迁，调他值任值长。
8、2005年在“纪念发展集团成立16周年长跑比赛”中，甲值取得团体接力第二名的好成绩。
9、班员麦伟强在技术比武中夺得第一名的好成绩，受到公司嘉奖。
10、2005年12月班员卢俊利获共青团广州发展集团“《细节决定成败》读书心得”征文比赛二等奖。
……
天然气发电 催生全产业链投资机会 篇3
天然气发电具备更长远的发展前景
环境效益显著：随着中国经济的快速发展，煤、石油等化石燃料的使用量大量增加，大气污染日趋严重。特别是大量燃煤电站的建设，由于燃煤所产生的二氧化硫等污染物排放量的持续增长, 导致酸雨的威胁越来越大。天然气作为一种优质清洁能源用于发电，环境效益显著优于燃煤。 二氧化碳排放量约为燃煤电厂的43%, 氮氧化物排放量为燃煤电厂的10%左右, 二氧化硫排放极低, 基本上没有灰渣排放, 可明显减轻电力工业的环保压力。
有利于优化和调整电源结构：目前中国发电能源主要依赖于煤炭和水力资源, 核电、风能、太阳能等新能源的应用尚未大规模推广。在中国, 特别是东南沿海地区适时适量发展天然气发电, 有利于优化和调整电源结构, 逐步实现发电能源多元化。
利用天然气发电在调峰方面具备显著的优势：中国电网运行一个重要的矛盾是调峰需求突出。近几年统计数据显示，中国夏季空调用电占用电力达到40%以上，而消耗的电量仅占全年总电量的6%以下，导致夏天出现巨大的用电缺口，但用电总量并没用因此而迅速增加，因此冬夏两季调峰压力很大。目前全国大部分电网调峰不得不依靠煤电机组维持, 以牺牲煤电机组寿命和经济性以及增加电网的运行成本换取电网的安全。天然气电厂以其运行灵活, 可用率高, 机组启动快, 调节范围大, 且宜于在负荷中心附近建厂等特点, 成为提高电网运行质量的有力手段之一。
效率性和经济性方面均有可取之处：效率方面，天然气机组的运行性能高于燃煤机组，其可靠性达99%以上，运行利用率可达85%至90%。经济性方面，天然气机组的建设投资费用仅相当于燃煤机组的40%至70%，大型机组的建设周期也仅有18至24个月，且所需运行人员少于燃煤机组，管理费用更低。
天然气发电受制约，目前发展有限
天然气发电现状：作为洁净环保的优质能源，天然气具有转换效率高、环境代价低、投资者和建设周期短等诸多优势，积极开发和利用天然气资源已经成为全球能源业的潮流。作为天然气最主要的终端消费，天然气发电应用在各国得到了越来越广泛的运用。但在中国，天然气发电处于滞后的情况，无论以装机容量，还是发电量看，中国均远远落后于发达国家。
在中国，天然气未能广泛运用于发电领域有着多方面的原因：一是气源分布不均匀，资源与市场分布错位现象严重；二是供给机制与发电企业需求状况不匹配；三是以调峰方式为主运行的天然气发电厂用气方式与供气方式不匹配；四是定价机制未理顺，缺乏经济效益。
天然气发电发展新阶段，尚未能全面铺开
随着中国经济的发展步入新的阶段，推动能源生产和利用方式变革，构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系的要求日渐突出，作为优质高效的清洁能源，天然气发电在中国将逐步进入快速发展的阶段。
环保成本上升倒逼出清洁能源发电生存空间：在节能减排的大背景下，火电行业成为了调控的重点，也成为国家环保部监督的重点。现在针对火电企业的环境标准规定得越来越细、越来越严，火电企业的环保成本逐渐抬升。尽管国家会有所补贴，但仍有相当部分需要发电企业自行消化。因此，相对成本不断上升的燃煤电厂，环保成本更低的天然气电厂在成本上的劣势会逐渐被缩小。
煤炭、石油等一次能源价格的上涨缩小了天然气的成本劣势：近年来，作为火电厂最主要的燃料，煤炭的价格几乎呈现出单边上涨的趋势，燃煤气电厂的成本优势相对天然气而言明显缩小。
政策支持的力度显著增强：在过去，天然气发电一直不是中国优先发展的天然气使用方式，因此得到政策的扶持较少。但随着2011年10月四部委联合发布的《关于发展天然气分布式能源的指导意见》，上述情形将得到明显改观。可以预见，在政策的带动下，天然气发电作为天然气行业中的重要环节，有望将迎来发展的春天。
需要指出的是，从中国资源条件、价格等多方面因素考虑，天然气发电的推动仍要立足国情，适度发展，不同地区的天然气发电的发展速度会有所差异。距离煤产地近，燃煤价格优势更为突出的西部地区的建设天然气电站的需求较低，而在东部经济发达地区，出于电网安全的考虑，天然气发电将会进入快速发展阶段。
加快发展天然气发电可行
珠江三角洲是中国经济最发达的地区之一，也是全国用电高峰负荷带之一。优先建设启动迅速、热效率高的天然气发电机组，承担系统调峰任务，具有重要的现实意义。
有利于满足珠三角地区用电量大，且调峰需求迫切的要求：改革开放以来，经济的快速发展，使得珠江三角洲地区对电力的需求极其旺盛，特别是调峰需求已经成为目前珠三角地区电力供求的重要矛盾。前文已提及，天然气发电机组因其启停快的特性，在调峰方面具备先天的优势，因此，加快发展天然气电厂，提高其调峰电源在系统中的比重，是解决广东中远期调峰问题，实现科学用电、环保用电目标的重要途径。
珠三角发展天然气发电具备一定现实基础：广东省是中国最早引进天然气项目的省份，依托深圳大鹏LNG 项目，建设了一批天然气电厂。兴建了横门、昭阳、能东、展能、前湾等燃气电厂，合计装机容量709.6 万千瓦，2010 年消耗天然气约50 亿立方米，主要用于满足广东电网的调峰需求。但需要指出的是，天然气发电在2009年广东省发电量中仅占6.54%，煤电依然是最主要的电力来源。
在珠三角地区发展天然气发电在成本上更具可行性：根据电监会数据统计，2010年广东平均上网电价0.504元/千瓦时，位居全国第一，而到珠三角地区实际上网电价更高，因此在负荷中心建设天然气发电站的的经济性被凸显出来。
有利于缓解发电厂址资源日趋缺乏的矛盾：作为负荷中心地区的珠江三角洲地区，燃煤电厂选址极其困难,出于环保压力考虑，部分地区甚至被明令禁止规划建设新的燃煤电厂。天然气电厂占地面积小,一般为燃煤电厂的10%-30%，对厂址外部条件的要求相对较宽松，环保的阻力也相对较小。此外，天然气电厂的建设周期要显著短于燃煤电厂。
提升天然气发电竞争力的政策途径
要从根本上提升天然气发电竞争力，增强电网企业支持天然气发电的动力，需要双管齐下，从电网调度政策和电价形成机制两端同时进行调整。一方面明确天然气机组在电网中的地位，另一方面实行调峰电价，必要时适当补贴燃气机组。
天然气发电将催生全产业链投资机会
珠三角天然气发电企业的经营状况有望得到改善，“量价齐升”局面或可期：一方面，盈利能力有望得到提升。由于国际天然气价格的不断推高，而电价未能区别反映成本、环保及调峰因素，因此珠三角地区的天然气发电厂面临巨大的成本压力。《关于发展天然气分布式能源的指导意见》中明确指出，“价格主管部门会同相关部门研究天然气分布式能源上网电价形成机制及运行机制等体制问题”，因此如果天然气发电上网价格形成机制能得到理顺，则天然气电厂的盈利能力有望得到根本性改善。另一方面，如果珠三角地区的天然气发电发展提速，相关企业有望通过新建机组，扩张产能来受益。此外，珠三角天然气发电衍生产业有望受益，如发电机组相关装备的制造、维护、配套设施的建设和服务等。
关于天然气发电价格形势研究 篇4
关键词：天然气,发电,价格
近年来, 为加快清洁能源替代利用, 中国天然气发电市场保持快速发展, 《能源发展“十二五”规划》明确, 2015年天然气发电装机达到5 600万千瓦, 较“十一五”末增加约3 000万千瓦。2013年, 天然气价格改革在中国全面推行, 将在“十二五”末实现天然气价格完全市场化。与此同时, 中国天然气发电的发展又面临着气源短缺、核心技术缺失、电价机制不明确等困扰。当前天然气发电内外部环境对中国燃气机组的生存和发展都将是一种挑战。
一、中国天然气市场供需情况
2013年, 中国天然气市场继续保持快速发展, 已成为世界第三大天然气消费国, 消费量达到1 676亿立方米, 同比增长13.9%。中国天然气年产量达到1 170亿立方米, 同比增长8.6%, 天然气进口量达到530亿立方米, 同比大增25%。
2014年, 受新环保法、大气污染防治方案等环保政策出台的影响, 各地煤改气和油改气项目将快速推进, 中国天然气需求量将继续快速增长, 预计消费量将达到1 860亿立方米, 其中, 进口量达到630亿立方米。中国天然气市场主要呈现以下几个特点。
1. 天然气消费量保持高速增长。
2013年, 随着西气东输三线支线、中缅管道等管线相继投产, 广东珠海、河北唐山和天津浮式LNG项目陆续建成投运, 加上雾霾天气等因素推动全国各地加大煤改气和油改气的力度, 中国天然气市场规模进一步扩大。
2. 天然气消费结构以城市燃气为主。
2013年, 中国城市燃气保持快速发展, 同时受到天然气价格改革影响, 发电和工业用气量增幅有限。2013年中国城市燃气消费量687亿立方米, 年增19.8%, 占消费总量的比重为41%;工业燃料用气469亿立方米, 年增13.1%, 所占比重为28%;发电用气302亿立方米, 年增9.1%, 所占比重为18%;化工用气218亿立方米, 年增5.8%, 所占比重为13%。
3. 天然气进口量大幅提高。
2013年中国天然气进口量快速增长, 全年进口量530亿立方米, 同比增长25%, 对外依存度升至31.6%。其中, 管道气进口量280亿立方米, 占进口总量的52.8%;LNG进口1 800万吨 (约合250亿立方米) , 占47.2%。
4. 国内天然气市场供需不平衡。
2013年, 中国天然气供应能力继续提高, 但仍难以满足中国快速上升的天然气需求, 造成2013年天然气市场供需严重失衡。
5. 市场化改革推动天然气价格逐步走高。
2013年6月28日, 国家发改委下发《关于调整天然气价格的通知》, 自7月10日起实施天然气价格改革, 按照市场化取向, 建立起反映市场供求和资源稀缺程度的与可替代能源价格挂钩的价格动态调整机制。“十二五”末, 实现天然气价格与可替代能源保持合理比价的水平。
二、中国天然气发电情况
天然气发电具有发电效率高、环境污染小、调峰性能好、建设周期短等特点。中国的天然气发电伴随着电力需求的高速增长和天然气资源的勘探开发利用而逐步发展。
1. 天然气发电南北方作用各异。
北方燃气机组多为热电联产, 冬季带基荷, 夏季调峰。北京全部为热电联产机组, 天津新投产、在建和规划燃气机组也全部为热电联产, 这些机组的基本定位是替代煤机发电和燃煤锅炉供热, 采暖季“以热定电”带基荷运行, 非采暖季为电网调峰。
2. 受到天然价格上涨影响, 天然气发电效益下滑。
天然气价格是影响燃气机组效益的决定性因素。燃气机组燃料成本远高于燃煤机组, 部分燃气电厂运营需要依靠地方政府补贴。2013年天然气价格改革进一步抬高了燃气发电的燃料成本, 严重影响了燃气机组的经济效益。
3. 燃气机组发电利用小时数不确定性较大。
2013年, 燃气机组利用小时为3006小时, 远低于全国火电设备平均利用小时5 012小时。利用小时较低的原因一是大部分地区发电用气供给结构性短缺, 常规燃气机组尤为突出。如北京作为首都, 即使在冬季用气也能得到较好的保障。二是气、电网调度不协调, 发电企业常受“有气无电”或“有电无气”问题困扰。
4. 燃气机组检修维护费用较高。
燃气分布式能源检修费用预计更高。据有关资料显示, 上海漕泾天然气发电厂两台美国GE公司生产的300MW燃气发电机, 重要的检修环节依赖GE公司, 仅2009—2011年间, 漕泾电厂为检修维护花费3.83亿元, 已超过其总投资的13%。上海花园饭店分布式燃气电站年检修费用折算至每千瓦时为0.21元。
5. 国家对天然气发电政策不统一、不明确。
目前, 中国天然气发电面临着审批建设速度快和天然气发电电价政策不明确的矛盾。一方面, 国家发改委、能源局先后出台《天然气利用政策》和《关于发展天然气分布式能源的指导意见》 (发改能源[2011]2196号) , 鼓励天然气热电联产项目和综合能源利用效率70%以上的分布式能源项目发展, 要求到2020年, 在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统, 装机规模达到5000万千瓦。
三、天然气发电的发展方向
中国天然气发电发展机遇与挑战并存, 但是在未来较长一段时间内挑战将会是天然气发电发展的主旋律。其中发电成本高, 上网电价机制不明确将是天然气发电发展面临的主要困境。因此, 中国天然气发电发展应当结合各地经济发展水平, 电力供需状况和一次能源特点有选择的适度发展。
1.天然气跻身清洁能源之列, 同时又是非可再生能源, 这决定了在中国未来较长一段时间内天然气都将是“高端”一次能源。
2.燃气电站的高效运营有赖于天然气的可靠供给。因此, 燃气电站的建设应选择天然气供给充足, 供应方式相对灵活的地区。
3.提高天然气综合利用效率是降低燃气电站发电成本的有效途径, 天然气热电冷联供技术能够使天然气综合利用效率达到甚至超过80%。
4.天然气分布式能源是指利用天然气为燃料, 通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用, 综合能源利用效率在70%以上, 并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式, 是天然气高效利用的重要方式。
四、天然气发电上网电价机制应遵循的原则
当前中国天然气工业正处于高速发展期, 而中国电力工业正处于逐步向市场化过渡的阶段, 天然气发电则仍处于起步时期, 天然气发电在中国的发展机遇与挑战并存, 存在较大的不确定性。因此, 当前探讨天然气发电上网电价机制应主要遵循以下原则:
1. 有利于发电企业正常经营, 能够补偿合理成本并获得合理收益。
天然气发电上网电价应当能够保证这些天然气发电企业的正常生产和运营。“合理成本, 合理收益”是天然气上网电价制定应当遵循的基本原则。
2. 有效约束成本, 促进发电企业提高效率。
天然气上网电价在满足“合理成本、合理收益”原则的前提下, 还应能够有效约束天然气发电的投资和运营成本, 提高生产效率, 避免成本的无限扩张和企业超额利润的获取。
3. 有利于燃气电站向竞争形成电价的改革方向平稳过渡。
“竞价上网”, 市场化竞争是中国电力市场发展的大方向, 因此当前制定天然气发电上网电价应适当考虑与未来电力市场化竞争模式相衔接, 有利于向市场竞争的平稳过渡。
4. 与中国其他类发电机组现行的上网电价机制具有原则上的一致性。
为体现公平、公正的原则和价格政策的完整性, 便于供需双方的交易与结算, 以及价格监管部门的监管, 天然气发电上网电价机制应当与中国其他类型发电机组现行的上网电价机制在电价形式、制定方法、调整机制以及允许投资回报率等方面保持原则上的一致性。
五、关于天然气发电电价机制建议
1. 以“成本加成”为主要定价方法。
当前世界大多数国家和地区对需要进行价格管制的行业都无一例外地选择了以成本为基础确定价格, 只是“成本”的含义不尽相同。
2. 电价形式暂时采用单一制。
上网电价依据其表现形式和划分标准不同有多种分类, 不同电价形式适用于不同的发展阶段和相应的市场环境, 应当灵活选择设计。
3. 建立天然气价格与电价联动机制。
中国天然气发电仍处于初级阶段, 投资及运营成本会随燃机设计生产制造技术及天然气资源上游价格波动而发生变化, 尤其是当前燃料成本占天然气发电成本的比重已经达到80%甚至更高, 上游天然气资源价格的波动对燃气电站发电成本的影响极其剧烈, 应建立适时有效的成本传导机制, 尤其是天然气发电上网电价与天然气价格联动的调整机制。
参考文献
[1]尤向阳.“西气东输”工程的天然气价格[J].节能与环保, 2003, (5) .
[2]孙国华, 栾振华.世界天然气发展前景探讨[J].城市燃气, 2002, (4) .
[3]黄毅诚.燃煤电厂可做到清洁燃烧[J].电器工业, 2002, (1) .
从我国电力市场看天然气发电 篇5
我国已开始进入大规模开发利用天然气资源阶段.电力市场的`发展需要天然气发电;天然气资源的开发利用带动了天然气发电市场;以长江三角洲地区、东南沿海地区、环渤海地区与西北地区作为发展天然气发电的重点地区.
作 者：刘毅军 曹小东 宋建新 作者单位：刘毅军,曹小东(石油大学,北京,工商管理学院,北京,102249)
宋建新(新疆维吾尔自治区,巴州计委,新疆,巴州,841000)
天然气发电的经济性分析 篇6
天然气是一种洁净环保的优质能源, 几乎不含硫、粉尘和其他有害物质, 燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料, 造成温室效应较低, 因而能从根本上改善环境质量。天然气作为世界公认的清洁能源, 在我国已经得到了广泛的应用, 天然气的用量也不断攀升, 用气结构也不断发生变化。
为治理大气污染, 北京市将大力推进“煤改气”, 燃煤电厂关停、采暖锅炉改造、工业用煤压减和散煤治理四大领域压减燃煤260万t, 五环路内基本取消燃煤锅炉, 因此天然气发电已经成为城市热点中心的主要能源, 北京四大热电中心全部建成投运后, 清洁能源使用比重将达80%。
从此可见, 天然气用于发电的比例越来越高, 因此在天然气市场化的背景下, 天然气价格上涨必将导致上网电价的上涨, 当天然气价格上涨到一定程度, 则天然气发电的成本过高, 天然气发电将不再有经济效益, 因此分析天然气价格对发电领域的影响是很有必要的。
燃料价格对上网电价的敏感性分析
我国北方地区主要是火力发电, 占总发电站的70%, 火力发电主要有燃煤发电和燃气发电。本文各选取两种典型的燃煤发电机组和燃气发电机组, 根据《火电工程限额设计参考造价指标 (2010年水平) 》里的发电成本和上网电价计算的相关参数及指标值, 取年运行小时数4000、4500、5000分别对发电成本和上网电价进行计算。
燃煤价格对上网电价的敏感性分析
(1) 由于北京的燃煤电厂主要普使用的是装机容量为600MW的发电机组, 因此选用2×600MW超临界燃煤发电机组作为研究对象, 进行燃煤价格对上网电价的敏感性分析, 参照600MW电厂的工程投资数据, 通过计算, 可以分别得到天然气发电的发电成本和上网电价, 如表2所示。
根据机组运行小时数为4000h、4500h和5000h所对应的等高曲线来研究燃气价格对发电成本和上网电价的影响。设ε为敏感系数;煤价变化区间取450元/t~950元/t, 从而, 可计算出
(2) 选取徐闻燃煤电厂的1000MW超临界燃煤发电机组进行计算
装机容量为1000MW超临界燃煤发电机组是较新型的燃煤发电机组, 因此选用2×1000MW超临界燃煤发电机组作为研究对象, 进行燃煤价格对上网电价的敏感性分析, 参照选用徐闻燃煤电厂的投资数据, 通过计算, 可以分别得到天然气发电的发电成本和上网电价, 如表3所示。
根据机组运行小时数为4000h、4500h和5000h所对应的等高曲线来研究燃气价格对发电成本和上网电价的影响。设为敏感系数;煤价变化区间取450元/t~950元/t, 从而, 可计算出
天然气价格对上网电价的敏感性分析
目前我国的燃机主要机型有6B、6F、9E和9F四个等级, 北京的四大热点中心主要采用的是9F级机组, 通州运河核心区区域能源中心采用的是6B级机组。
(1) 由于北京地区的燃气发电厂主要使用9F级燃气机组, 选用4×350MW的9F级燃气蒸汽联合循环机组作为研究对象, 进行天然气价格对上网电价的敏感性分析。参照北京四大燃气电厂等工程的动态单位投资估算数据, 通过计算, 可以分别得到天然气发电的发电成本和上网电价, 如下表4所示。
根据机组运行小时数为4000h、4500h和5000h所对应的等高曲线来研究燃气价格对发电成本和上网电价的影响。设ε为敏感系数;气价变化区间取3.07元/m3~4.07元/m3, 从而, 可计算出
(2) 选用3×230MW的6B级燃气蒸汽联合循环机组作为研究对象, 进行天然气价格对上网电价的敏感性分析。参照通州运河核心区区域能源中心工程的动态单位投资估算数据, 通过计算, 可以分别得到天然气发电的发电成本和上网电价, 如表5所示。
根据机组运行小时数为4000h、4500h和5000h所对应的等高曲线来研究燃气价格对发电成本和上网电价的影响。设ε为敏感系数;气价变化区间取3.07元/m3~4.07元/m3, 从而, 可计算出
通过计算可以发现, 虽然在不同机组运行小时数下有不同的敏感性系数, 但都有着较高的敏感系数, 说明燃料成本的高低决定着上网电价的高低, 且随着年运行小时数的增加, 敏感系数逐渐增加。可见, 燃料价格对上网电价的电厂的变化十分敏感, 主要原因在于燃料成本占电价构成比例较大, 约为70%。
燃煤发电与燃气发电经济性对比
北京热电厂的燃煤发电机组常用的装机容量是600MW, 燃气发电机组主要为9F级机组, 常用的装机容量主要是350MW, 现选上述的装机容量为600MW的燃煤发电机组与装机容量为350MW的燃气发电机组进行经济性对比, 由于北京地区的热电厂全年运行小时数为4000~5000h, 所以取年运行小时数为4500h, 对两种机组的发电的上网电价进行对比如表6。
由上述可得, 天然气价格在2.67元/m3时, 燃煤价格约等于1100元/t时, 天然气发电所得上网电价与燃煤发电所得上网电价相等, 当燃煤价格高于1100元/t时, 天然气用于发电相较于传统的燃煤发电才具有经济优势;若天然气价格增长到3.87元/m3时, 燃煤价格约等于1600元/t时, 天然气发电所得上网电价与燃煤发电所得上网电价相等, 当燃煤价格高于1600元/t时, 天然气用于发电相较于传统的燃煤发电才具有经济优势。但就目前的煤炭价格来讲, 煤炭价格低于天然气价格, 即煤炭发电成本比天然气发电的成本要低。因此, 但从经济的角度上讲, 燃煤发电比燃气发电更具有经济优势。
结语
1.天然气发电的成本比燃煤发电成本高, 以目前工业用天然气的价格2.67元/m3来说, 当燃煤价格高于1100元/t时, 天然气用于发电才具有经济优势。
2.若天然气价格市场化后增长到3.87元/m3时, 当燃煤价格高于1600元/t时, 天然气用于发电才具有经济优势。
天然气发电 篇7
“十三五”期间, 世界天然气需求将恢复较快增长, 天然气发电是需求增长的重要来源。根据国际能源署在第26届世界天然气大会上发布的中期展望报告, 在经历2013年和2014年的低速增长之后, 世界天然气需求有望从2015年开始恢复较快增长, 2014年至2020年年均增速在2%左右, 但仍低于过去10年2.3%的增速。需求恢复增长的主要原因是经济增长以及低气价对需求的刺激。这一认识已经在众多参会专家中形成普遍共识。从经合组织国家来看, 需求增长主要来自未来几年煤电厂退役转而由燃气电厂替代。而在非OECD国家, 拉丁美洲、非洲, 以及中东的需求增长可能因供应紧张而受到部分限制, 中国的天然气需求仍将保持较快增长, 但受经济结构调整的影响, 增速将有所回落。
目前, 从全球来看, 发电用气量占总用气量的比重约为37%, 发电是天然气利用最主要的途径。未来, 天然气产业发展仍然离不开天然气发电量的平稳增长。综合来看, 不管政策如何演变, 在几乎所有预测情景中, 电力部门的发电需求均是大多数地区天然气需求增长的主要推动力。预计未来发电用气增长占全球天然气总需求增量的比例将达到40%左右。
经济、社会发展向着低碳、高效方向转变已成我国战略发展的必然选择。天然气在这方面将可以发挥独特作用。目前, 公众对于环境保护的要求日益提高, 碳排放问题逐步升温。为应对这一挑战, 可以从两个方面着手:提高能源使用效率和以低碳能源代替高碳能源, 即“节约”和“转换”。天然气热电联产等方案都是能源高效利用的典范, 更不用说天然气的碳排放量是煤炭的近一半。因此, 天然气并不是当前能源问题的一部分, 而是能源问题解决办法的一部分, 与我国的发展战略高度契合。
天然气发电 篇8
天然气发电将得到发展
2011年我国总发电量为47306亿千瓦时, 其中火电占比80%以上。众所周知, 最近几个月的全国性雾霾天气, 大气中PM2.5严重超标对人们的生活和健康造成了很大的影响。究其原因, 各路专家都认为燃煤为其形成做了不小的“贡献”, 如中国科学院大气所王跃思认为燃煤对PM2.5的形成占了26%, 而郑州测试结果显示燃煤所起的作用则高达41%。近年来, 我国可再生能源的开发利用虽然取得了一定进展, 如风力发电装机容量已跃居世界首位, 但短期内新能源和可再生能源很难大规模发展并成为能源供应的主角。因此, 在我国, 面对以煤为主的能源消费结构, 发展天然气是当下我国调整能源结构最现实的选择。
《天然气发展“十二五”规划》也指出, 天然气是一种优质、高效、清洁的低碳能源。加快天然气产业发展, 提高天然气在一次能源消费中的比重, 对我国调整能源结构、提高人民生活水平、促进节能减排、应对气候变化具有重要的战略意义。
国家环境保护部部长周生贤在生态文明贵阳国际论坛2013年年会上表示, PM2.5防控是今后五年环保工作的重中之重, 《大气污染防治行动计划》将于7月底、8月初公布。7月10日, 环保部新闻发言人陶德田就曾表示, 该计划被称为史上“最严格”大气治理计划, 将予以1.7万亿元的投入。这份史上最严格的计划明确提出, 将加快调整能源结构, 控制煤炭消费总量, 在推进煤炭高效清洁利用的同时, 提高清洁能源比重。这意味着, 天然气作为清洁能源将得到大力发展。
天然气发电现状及发展优势
中国国电集团公司总经理陈飞虎近日表示, 当前我国能源消费结构调整迫在眉睫, 电力生产方式必须走清洁、高效、低碳的道路。国电集团将加快在东部沿海地区天然气发电项目的布局, 以提升清洁能源发电的比重。业内人士称, 天然气发电将会在电力工业中占据越来越大的比例, 而且这种趋势已不可避免。
姜绍俊向记者说, 在“十五”和“十一五”期间, 我国都是大力发展燃煤发电, 而天然气发电的发展速度非常缓慢。2011年底, 我国天然气发电装机容量为3265万千瓦, 占全国总装机3.09%, 发电量为1048亿千瓦时, 占全国发电量的2.22%。从这数据可以看出, 不管是装机容量还是发电量, 天然气发电在我国占比都非常小。
对未来我国天然气的发展, 姜绍俊欣慰地说道, 2013～2020年之间, 我国将新增大约6500万千瓦的装机容量, 到2020年总共达到15000万千瓦, 占全部电力装机容量的7.56%。
与煤炭、石油等能源相比, 天然气具有使用安全、热值高、洁净等优势。数据显示, 天然气用于发电, 二氧化碳排放比煤炭少约60%。另外, 从经济效益看, 天然气发电的单位装机容量所需投资少、建设工期短、上网电价较低, 具有较强的竞争力。目前, 世界上很多国家选择天然气用作发电燃料, 包括煤炭和水力资源丰富的国家, 如美国和印度。
姜绍俊向记者介绍道, 尽管可再生能源总量多、清洁, 但可再生能源也存在着一定的问题。众所周知, 如太阳能并不是任何时候都能够提供, 风资源也一样, 可再生能源多半是间歇式供应的。可再生能源除了受天气因素影响以外, 政治、技术、经济、设备和市场等固有因素, 也使得可再生能源的发展需要大量的补贴。在太阳能和风能以及其他可再生能源不能保证稳定的供应, 且可再生能源的储存技术尚不成熟时, 发展清洁、高效的天然气自然也是最现实的选择。
天然气发电也不“尽善尽美”
天然气发电虽然是目前最现实的选择, 但是它也存在着一些问题。首先是天然气发电的气耗水平比较高, 每度电需要0.22立方米气, 也即每立方米气只能发电4.5度, 而目前天然气价格为每立方米两块多钱, 这不仅意味着我国天然气发电技术水平需要提高, 同时意味着天然气发电项目经济性较差, 发电成本高于燃煤发电的成本, 需依靠补贴运行, 且目前多个地方的天然气价格都在上调, 天然气发电成本还将提高。另外, 《天然气发展“十二五”规划》指出, 目前国内天然气价格水平偏低, 没有完全反映市场供求变化和资源稀缺程度, 不利于天然气合理使用, 亟待理顺。业内资深人士分析指出, 就天然气而言, 改革也就意味着涨价。姜绍俊对记者说到, 虽然天然气发电成本偏高, 但是他将给我们带来洁净的大气, 与其先污染后花巨资治理, 不如从源头开始减少污染。
谈到天然气发电的补贴, 姜绍俊介绍说, 江苏省的天然气发电上网统一电价0.581元每度, 高于江苏煤电标杆价的0.4108元每度, 高出部分由省补贴。广东省的天然气发电上网电价为0.533～1.1元每度不等, 而当地煤电标杆电价为0.4792元每度, 高出部分也是由省补贴。尽管目前天然气发电需要补贴, 但与风电和太阳能发电相比, 它的补贴要少得多, 且更具有稳定性, 能够发挥更大的作用。
其次, 发展天然气发电还存在一个很重要的问题, 那就是当前我国天然气依靠进口的比重越来越大, 对外依存度越来越高。2010年, 我国天然气对外依存度已超过15%, 2011年为24%, 2012年为29%。据我国发展改革委公布的最新数据显示, 我国上半年天然气对外依存度已经接近30%, 预计2015年将超过35%, 因此我国的供气安全问题需高度关注。姜绍俊对记者说, 为了解决供气安全问题, 我们需要严格按照供气合同执行, 保证供气的稳定性和安全性。
天然气发电 篇9
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。具体公式可表示为
其中, TCR是天然气电站总投资费用的现值 (元) ;UI是单位容量造价费用 (元/k W) ;K是电站的装机容量 (k W) , FC是财务费用 (元) ;MC是运行与维护费用 (元) ;i是折现率 (%) ;n是电站投产运行期 (年) 。
2. 天然气发电站总投资的折旧成本公式如下
其中, COD是电站总投资的折旧成本 (元/k Wh) ;SUI是电站单位动态投资费用 (元/k W) ;φ是净残值率;δ是厂用电率 (%) ;T是机组年运行小时数 (h) 。
3. 天然气发电站燃料费用
天然气电站燃料费用在计算时主要考虑了天然气价格、天然气发热量、发电机组供电效率三大因素。1k Wh输出电力可以换算为3.6MJ, 天然气电站燃料费用公式如下:
其中, COF是电站燃料成本 (元/k Wh) ;Q是天然气发热量 (Kcal/m3) ;η是机组供热效率 (%) ;Pgas是天然气市场价格 (元/m3) 。
除上述几种发电成本因素外, 天然气发电成本还包括水费和材料费, 但是由于水费和材料费所占比例不大, 所以不单独建立模型计算。根据相关工程数据资料显示, 两者之和约为0.008元/k Wh。所以结合式 (1) ~ (3) , 天然气发电成本公式可表示为
其中, COE是天然气发电成本 (元/k Wh) 。
(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。
注:数据来自《火电工程限额设计参考造价指标 (2013年水平) 》
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/k W, 并选定动态单位投资SUI=3548元/k W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/k Wh。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/k Wh。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/k Wh。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
根据表3数据显示, 燃煤电厂的污染物一年的排放量总计3430902t, 燃气电厂的污染物一年的排放量总计1242291t, 两者比例2.8:1, 煤发电排放出大量的污染物, 尤其是二氧化碳的排放量, 占总的86%, 我国都偏向于发电后的控制, 实行先排放后治理的政策, 因此这部分污染物成本已经成为发电成本的一部分。通过两者的比较, 发现天然气发电的排放物符合国家治理的环境政策, 从污染物的环境成本来看, 天然气发电有了明显的优势。
三、扩大天然气发电市场的建议
根据上述分析结果表明, 与煤炭发电相比, 天然气发电目前的优势是环境成本较小, 这呼应了国家的能源环保政策。为了让天然气发电与煤炭发电具有更大的成本竞争力, 提出以下几点建议。
(一) 降低天然气价格
2014年能源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
天然气发电 篇10
关键词：输气管道,燃驱压缩机,余热利用,背压
近年来, 为提高能源利用效率, 我国天然气长输管道增加了一些余热利用设备, 通过回收燃气轮机尾部高温烟气来进行发电。然而, 在实际生产过程中发现, 余热发电会对压缩机组的运行产生一定的影响。以西部管道某输气站为例, 基于现场监测数据, 研究余热发电对压缩机组效率的影响。
1 燃气蒸汽联合循环发电技术
近年来, 针对余热利用较为成熟的技术是将燃气轮机和汽轮机结合[1], 利用余热锅炉回收烟气热量进行发电, 原理如图1所示。余热不用来发电时, 阀门2全关, 阀门1全开, 烟气放空;余热用来发电时, 阀门1全关, 阀门2全开, 燃机烟气通过引风管道进入余热锅炉, 通过调节引风机前挡板开度, 实现对烟气进风量的控制。由图1可知, 余热利用对于压缩机组产生的影响相比于烟气放空时只在于余热发电时燃气轮机尾部烟道的背压值发生了改变。
2 烟气背压对机组运行情况的影响
针对燃气轮机系统, 在空气和燃气的主要流程中仅考虑由空气压缩机、燃烧室以及燃气透平三部分组成的简单循环, 如图1所示。为了方便分析研究, 对该过程循环做如下理想化处理:
◇工质为理想气体, 比热容恒定;
◇喷入的燃料气忽略不计;
◇工质经历的都是可逆过程, 其中在空压机与燃气透平中为可逆的绝热过程, 在燃烧室视为定压加热过程, 排气视为定压放热过程。
2.1 背压对燃气透平的影响
考虑到烟气背压的改变直接影响到燃气轮机燃气透平的排气压力, 以燃气透平为研究对象, 燃气在燃气透平中做功是一绝热可逆过程, 则燃气轮机透平实际做功计算[2]如下式所示:
式中:
Nt——燃气轮机透平实际做功, k J;
mf——燃气轮机透平工质质量流量, kg/s;
cp——工质定压比热容, k J/ (kg·K) ;
T3——透平进口温度, K;
T4——透平出口温度, K;
ε——透平压缩比;
k——工质绝热指数;
ηt——透平绝热效率, %。
由式 (1) 可知, 随着烟气背压的逐渐升高, 透平压缩比逐渐减小, 进而透平实际做功量减小, 即单位质量下烟气的做功能力减弱, 将会造成燃气轮机机组效率降低。
2.2 背压对燃气轮机循环效率的影响
对于燃气轮机简单循环, 其单位质量工质所做的功以及单位质量工质吸收的热量的计算公式分别如式 (2) 、式 (3) 所示:
式中:
wn——单位质量工质所做的功, k J;
q——单位质量工质吸收的热量, k J;
wt——单位质量工质在燃气透平中做的功, k J;
wc——单位质量工质在空压机中消耗的功, k J;
T1——空压机进口温度, K;
T2——空压机出口温度, K。
在计算中, 近似认为p2/p1≈p3/p4=ε则燃气轮机简单循环的效率计算如下式所示:
式中:
η——燃气轮机简单循环的效率, %;
p1——空压机进口压力 (大气压) , MPa;
p2——空压机出口压力, MPa;
p3——燃气透平进口压力, MPa;
p4——燃气透平出口压力, MPa。
理想状态下, 燃气轮机简单循环的效率仅与压缩比有关, 关系如图2所示。随着压缩比的升高, 燃气轮机简单循环的效率逐渐升高, 并且循环效率的增加幅度逐渐减小。在其他条件不变的情况下, 随着烟气背压的升高, 燃气透平压缩比逐渐减小, 循环效率逐渐降低;同时, 随着燃气轮机负荷的升高, 透平压缩比逐渐增大, 此时背压的改变对燃气轮机循环效率的影响逐渐降低。
3 现场测试情况
3.1 站场情况
以某输气站场现场测试为例, 该长输管道压气站共有4台GE燃驱机组, 配用燃气轮机额定功率31.372 MW。余热发电厂配备1台110 t/h余热锅炉、1台25 MW汽轮发电机组。现场测试前, 站内共运行2台燃驱压缩机组, 2台机组烟气均用来发电, 压缩机组及余热发电装置均运行正常。
针对其中某1台压缩机组进行测试, 调节机组转速共测试了4组工况, 压缩机转速分别为5100、5300、5500、5700 r/min。在每组工况下, 通过调节余热利用锅炉挡板开度, 将连接管路的烟气入口压力分别调至0、100、200、300、400、500、600 Pa (仅在转速5700 r/min下) , 监测不同引风机阀门开度情况下的机组能效情况。
3.2 燃气轮机效率计算方法
多变效率是评价机组运行经济性的一个重要指标, 其表示多变压缩功与实际消耗总功率的比值。离心压缩机多变效率计算公式[3]如下:
式中:
ηT——离心压缩机多变效率, %;
m——多变压缩指数;
R——天然气气体常数, k J/ (kg·K) ;
Ti——压缩机进气温度, K;
To——压缩机出口温度, K;
hi——压缩机进口焓值, k J/kg;
ho——压缩机出口焓值, k J/kg。
气体在级中的实际压缩过程可用与其始态、终态的压力和温度相同的可逆多变过程来表示, 按稳流体系计算得多变压缩能量头[4,5]为
燃气轮机效率为
式中:
ε——压缩比;
Hpol——压缩机多变能量头, k J/kg;
ηr——燃气轮机效率, %;
G——压缩机进口天然气流量 (标况) , m3/h;
ρ——天然气密度 (标况) , kg/m3;
Zi——压缩机进口天然气压缩因子;
Br——燃气驱动压缩机燃料气消耗量 (标况) , m3/h;
Q——天然气收到基低位发热量 (标况) , k J/m3。
3.3 测试结果
3.3.1 相同转速下背压对燃气轮机效率的影响
通过现场采集数据, 根据式 (5) 、式 (6) 以及式 (7) 计算得出在4个测试转速下, 不同引风机阀门开度情况下的燃气轮机的效率如图3所示。
根据测试结果可以看出, 在5100 r/min背压值为0时, 燃气轮机效率达到最高, 为24.30%;在背压值为400 Pa时燃气轮机效率达到最小, 为23.43%;在5300 r/min背压值为100 Pa时, 燃气轮机效率达到最高, 为24.38%;在背压值为500 Pa时燃气轮机效率达到最小, 为23.68%;在5500 r/min背压值为0时, 燃气轮机效率达到最高, 为24.67%;在背压值为500 Pa时燃气轮机效率达到最小, 为24.11%;在5700 r/min背压值为0时, 燃气轮机效率达到最高, 为25.06%;在背压值为300 Pa时燃气轮机效率达到最小, 为24.72%。
通过图3可以看出, 在每一转速工况下, 随着引风机挡板开度减小, 机组烟气背压增大, 燃气轮机效率呈现下降的趋势。
3.3.2 不同转速下背压对燃气轮机效率的影响
根据现场测试结果, 在不同工况下, 燃气轮机效率的变化值如图4所示:
随着机组转速的提高, 烟气背压对燃气轮机效率的影响逐渐降低, 与理论分析一致。故针对输气站场来说, 在进行余热发电时提高压缩机组的运行负荷有利于降低余热利用对机组效率产生的影响。
4 结论
1) 随着压缩机组背压的升高, 燃气轮机机组效率呈现下降的趋势。
2) 随着机组转速 (负荷工况) 提高, 背压变化对燃气轮机机组效率的影响呈逐渐减小趋势。
因此, 输气站场在余热利用的情况下, 提高压缩机组转速或增大烟气挡板开度均能增加压缩机组运行效率, 为现场生产提供了参考与建议。
参考文献
[1]张鑫, 吴琼, 李荣光, 等.燃气轮机余热发电技术应用于输气管道的可行性[J].油气储运, 2013, 32 (2) :196-198.
[2]李莹莹.30 k W微燃机冷热电联供系统的性能研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2012.
[3]崔高锋, 陈玉春, 黄兴, 等.天然气离心式压缩机组特性仿真[J].计算机仿真, 2008, 25 (6) :228-231.
[4]刘兴旺, 王华, 刘振全, 等.转速对变频涡旋压缩机多变效率的影响研究[J].压缩机技术, 2008 (1) :8-11.