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宋伟明:我国天然气分布式能源的发展现状及趋势

2017-02-07 09:21:05 《石油与天然气》   作者: 宋伟明  

1 天然气分布式能源的定义与分类

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现代能源供应方式。与传统的集中式能源系统相比,天然气分布式能源具有节省输配电投资、提高能源利用效率、实现对天然气和电力双重“削峰填谷”、设备启停灵活、提高系统供能的可靠性和安全性、节能环保等优势。

按照规模划分,天然气分布式能源系统主要包括楼宇型和区域型两种类型。楼宇型一般适用于二次能源需求性质相近且用户相对集中的楼宇(群),包括宾馆、学校、医院、写字楼以及商场等,一般采用内燃机或小型燃气轮机作为动力设备。区域型一般适用于冷、热(包括蒸汽、热水)、电需求较大的工业园区、产业园区、大型商务区等,一般采用燃气轮机作为动力设备。按照与电网的关系划分,天然气分布式能源系统主要包括独立运行、并网不上网、并网上网和发电量全部上网4 种类型。

2 发展现状与存在的问题

目前我国天然气分布式能源发展仍处于起步阶段,国内已建和在建的天然气分布式冷热电联供项目约50多个,装机总容量约600万kW,主要集中在特大城市,如广州大学城、上海浦东机场、上海理工大学、北京中关村软件园、北京燃气集团生产指挥调度中心大楼、中石油创新基地能源中心、湖南长沙黄花机场等。由于各种原因,已建成的50多个分布式能源项目约有过半数正常运行,取得了一定的经济、社会和环保效益,部分项目因并网、效益或技术等问题处于停顿状态。目前我国天然气分布式能源发展中存在着以下4个方面的主要问题。

2.1 盈利性差制约分布式能源发展

与欧美国家相比,包括我国在内的亚太地区天然气价格较高,导致天然气分布式能源发电成本是普通燃煤电站的2~3倍,竞争力较差。前几年我国天然气价格高企,在电价没有完全理顺的情况下,很多分布式能源项目经济效益得不到保证,规划项目开工率较低。随着天然气价格下调,分布式能源盈利性将得到提升。

2.2 国家配套政策和机制不健全

目前我国在天然气分布式能源的项目管理、产业规划、优惠扶持政策、技术标准规范等方面还不完善。具体扶持政策有待地方政府进一步落实,实施力度取决于地方的财政能力和用户承受能力。但到目前为止,仅有少数省市针对天然气分布式能源出台了实质性的鼓励政策,且支持力度有限。

2.3 分布式能源并网上网存在不确定性

《电力法》规定电力销售主体为电网企业,阻碍了天然气分布式能源向用户进行直供。天然气分布式能源的客户群一般是用电价格较高的工商业用户,这类项目的发展一定程度上挤占了电网企业的优质客户。国家电网公司虽然于2010 年出台了《分布式电源接入电网技术规定》,但对天然气分布式能源项目并网缺乏执行力,尚无配套和落实措施。

2.4 核心技术受制于人

我国对燃气发电机组的基础研究力量不足,研发制造滞后于市场需求,目前90%以上机组都需要从国外引进。虽然我国企业与GE等国外燃气轮机制造商合作,但燃气轮机部件和联合循环运行控制等核心技术外方并未转让,导致项目总投资难以下降。此外燃气轮机等核心设备的运营维护成本居高不下,可能影响未来天然气分布式能源的大规模发展。

3 发展环境分析

3.1 市场环境分析

3.1.1 提高天然气消费比重是我国能源结构中长期调整的重点方向

根据国务院办公厅印发的《能源发展战略行动计划(2014—2020年)》,我国将实施绿色低碳发展战略,未来能源结构调整的方向是:加快低碳能源发展步伐,降低煤炭消费比重,扩大天然气利用比重,不断提高非化石能源消费比重。当前我国天然气市场正处于快速发展期的波动阶段。中石油规划总院预测,2020年和2030年我国天然气消费量将分别达到3500亿m3和5800亿m3,分别占我国一次能源消费的10%和14%,工业燃料和天然气发电是未来增量的重点领域。大力发展天然气分布式能源是扩大天然气消费的重要途径之一。

3.1.2 天然气供需形势缓和为分布式能源发展提供气源保障

根据《能源发展“十三五”规划》,“十三五”期间,我国将实施“天然气消费提升计划”,以民用、发电、交通和工业等领域为着力点,鼓励提高天然气消费比重,预计“十三五”期间天然气消费年均增速13%,2020年达3500亿m3。目前我国国产气、进口管道气、液化天然气的供应格局基本形成,预计2020 年和2030年天然气供应能力将分别达到3900亿m3和6500亿m3,供需形势将相对宽松,为天然气分布式能源的发展提供较为充足的气源保障。

3.1.3 气价形成机制逐步市场化有助于提高分布式能源的竞争力

天然气价格改革的最终目标是全面市场化,政府只对具有自然垄断性质的管道运输价格进行监管。目前我国存量气与增量气价格已经实现并轨,并在上海建立了天然气交易中心,引导放开价格后的天然气进入市场交易,提高非居民气价市场化程度。受供需形势缓和、原油价格短期持续疲软影响,预计中短期我国气价不会出现大幅上涨,有助于天然气分布式能源项目降低经营成本,提高竞争力。

3.1.4 冷热需求快速增长有利于发挥天然气分布式能源的优势

目前我国正处于工业化、城镇化加速发展阶段,居民和非居民供热、供冷需求持续快速增长。特别是在京津冀鲁、长三角、珠三角等大气污染防控重点区域和省级重点城市,工业园区、经济开发区、商业建筑的热、冷负荷需求旺盛,而燃煤锅炉热效率低、污染物排放浓度高,发展空间受限。因此通过建设包括天然气分布式能源在内的清洁能源机组实现冷热电联供,可以满足新增供热、供冷需求,替代分散燃煤锅炉,同时有效降低分散供热带来的环境污染。

3.2 政策环境分析

3.2.1 产业政策鼓励在经济发达地区发展天然气分布式能源

能源发展规划和大气污染防治行动计划鼓励发展天然气分布式能源。《能源发展“十三五”规划》、《能源发展战略行动计划(2014—2020年)》、《大气污染防治行动计划》均提出,在京津冀鲁、长三角、珠三角等大气污染重点防控区,鼓励发展天然气分布式冷热电联供项目,结合热负荷需求适度发展燃气热电联产项目。预计到2020年,我国天然气发电装机将超过1亿kW,其中天然气分布式能源装机将达到1500万kW。

天然气分布式能源开发意见和管理规定明确了项目开发的具体要求。《关于发展天然气分布式能源的指导意见》(发改能源〔2011〕2196号)提出了鼓励开发建设天然气分布式能源项目的基本原则和任务目标。《关于下达首批国家天然气分布式能源示范项目的通知》(发改能源〔2012〕1571号)、《分布式发电管理暂行办法》(发改能源〔2013〕1381号)和《天然气分布式能源示范项目实施细则》(发改能源〔2014〕2382号),均提出了天然气分布式能源项目开发的管理要求、实施程序和鼓励措施。实施细则提出由省级政府负责本区域天然气分布式能源示范项目的具体实施工作,并制定鼓励政策和标准规范。

3.2.2 电力体制改革鼓励因地制宜发展天然气分布式能源

《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(中发〔2015〕9号)提出,未来分布式电源主要采用“自发自用、余量上网、电网调节”的运营模式,开放电网公平接入,建立分布式电源发展新机制,全面放开用户侧分布式电源市场,积极开展分布式电源项目的各类试点和示范;允许拥有分布式电源的用户或微网系统作为售电主体参与电力交易。随着电力直供政策的落实,分布式能源将迎来发展机遇。

3.2.3 上网电价政策和补贴机制逐步完善

国家初步规范了天然气分布式能源上网电价管理机制。《关于规范天然气发电上网电价管理有关问题的通知》(发改价格〔2014〕3009号)指出,天然气发电价格管理实行省级负责制,新投产天然气热电联产发电机组实行标杆电价政策和气电价格联动机制,最高上网电价不得超过当地煤电上网标杆电价或当地电网企业平均购电价格0.35元/kWh;有条件的地方要积极采取财政补贴、气价优惠等措施疏导天然气发电价格矛盾。

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部分省份出台了天然气分布式能源的上网电价和补贴机制。目前上海市、江苏省、浙江省、长沙市、青岛市等省市出台了天然气分布式能源的上网电价和补贴机制,其中上海市采用上网电价和投资补贴相结合的机制,上网电价为单一制电价;江苏省、浙江省均采用两部制上网电价政策;青岛市、长沙市主要采用投资补贴机制。

部分省区针对单个天然气分布式能源项目出台了支持政策。广西自治区对华电南宁江南分布式能源站(3×6万kW)核定采用两部制电价,其中容量电价为90 元/kW˙月,电量电价为0.596元/kWh。江西省对华电九江分布式能源站(2×3.1万kW+1×2.5 万kW)核定临时上网电价为0.8055元/kWh。其他省份尚未针对天然气分布式能源项目出台上网电价和补贴政策。

3.2.4 并网服务政策有待进一步落实

国家电网公司2010年发布的《分布式电源接入电网技术规定》为分布式能源接入电网扫清了技术障碍。国家电网公司2013年发布的《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》规定,享受并网优惠服务的分布式电源必须是以10kV及以下电压等级接入电网,且单个并网点总装机容量不超过6MW;以10kV以上电压等级接入或以10kV电压等级接入但需升压送出的发电项目,仍执行国家电网公司常规电源相关管理规定;除分布式光伏发电、风电项目外,其他分布式电源仍须收取系统备用容量费。因此,对于装机容量超过6MW的天然气分布式能源项目的并网政策仍存在不确定性。

3.3 智慧能源发展趋势分析

3.3.1 实施多能互补集成供能是智慧能源的发展方向

《能源发展“十三五”规划》、《关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见》(发改能源〔2016〕1430号)指出,未来智慧能源系统的发展将以全面提升能源系统效率为目标,加强电力系统调峰能力建设,实施需求侧响应能力提升工程,大力发展分布式能源网路,推动能源生产供应集成优化;在新城镇、新工业园区、新建大型建筑等新增用能区域,积极推广实施一体化集成供能工程,加强热、电、冷、气等能源生产耦合集成和互补利用,因地制宜推广应用热电联产、天然气冷热电联供、多能互补综合利用等集约供能方式,构建多能互补、供需协调的智慧能源系统。因此,发展智慧能源系统,有利于发挥天然气分布式能源综合利用效率高、“削峰填谷”、冷热电集成供应的优势。

3.3.2 分布式能源和智能微电网是智慧能源系统的重要发展形式

《关于推进“互联网+”智慧能源发展的指导意见》(发改能源〔2016〕392号)和《关于推进新能源微电网示范项目建设的指导意见》(国能新能〔2015〕265 号)文件已经出台。分布式能源和储能系统将成为智慧能源系统的重要组成部分,智能微电网是能源互联网的重要发展形式。能源互联网将大量分散的分布式能源连接起来,能量流与信息流双向流动,实现“横向多能源体互补,纵向源- 网- 荷- 储协调”,提高能源利用效率,推动节能减排。

综上所述,未来我国天然气消费比重不断增加,天然气供需形势相对缓和,气价形成机制逐步市场化,冷热需求快速增长,这些因素均为天然气分布式能源的发展提供了有利的市场环境。国家能源产业政策、节能环保政策、电力体制改革政策均鼓励在经济发达地区发展天然气分布式能源,构建智慧能源有利于发挥天然气分布式能源的优势。目前天然气分布式能源的上网电价政策和补贴机制有待进一步完善,并网服务有待进一步落实。随着政策和机制的逐步完善,我国天然气分布式能源已经进入新一轮布局窗口期,预计未来几年我国天然气分布式能源将进入快速发展期。

4 发展趋势

4.1 与智能微电网融合

天然气分布式能源的特点之一是布局分散灵活,与大电网互为备用,提高供电可靠性和供电质量,但分布式电源也会对电网的电能质量、继电保护等带来不利影响。智能微电网依靠“互联网+”,集各类分布式电源、储能设备、能量转化设备、负荷监控和保护设备于一体,采用先进的电力和控制技术,能够方便灵活地接入一切可利用的分布式能源,通过智能管理和协调控制,最大化地发挥分布式能源的效率,同时可以实现平滑接入大电网或独立运行,最大程度地减少对大电网的影响。因此未来集合天然气分布式能源、风电、太阳能、生物质能、地源热泵、水源热泵、蓄热蓄冷装置等构建的多能互补的智能微网,实现能源供应的耦合集成和互补利用,是天然气分布式能源的一个重要发展方向。

4.2 带动智能冷热气网发展

调节灵活的天然气分布式能源技术,将带动天然气管网智能控制技术、供热(冷)管网智能控制技术、蓄热蓄冷等蓄能技术的发展,构建以天然气分布式能源为基础的智能区域供能系统。

通过智能热(冷)网,连接分布式能源站、换热站和用户,形成三位一体的集成智能供热系统,实现少人值守、远程监控,降低运行成本;采用气候补偿技术,根据室外温度变化情况及时调整热(冷)网调度顺序;对换热站二次侧实施动态监控,实时掌控能耗状况,对能耗数据进行统计、分析,优化控制策略,通过调节阀调整一次侧流量、温度,合理调节各用户供热温度,避免供热温度过高或过低;结合热计量推广,采用大数据和全智能控制策略,根据监控数据、用能时段及用能区域的不同,提高热源和热网全系统对单个用户的需求响应和分级控制,实现独立控制、分时分区供能。

4.3 开展配售电和能源综合服务业务

电力体制改革9号文推进售电侧放开,鼓励社会资本投资成立售电主体,逐步向符合条件的市场主体放开增量配电投资业务,允许分布式电源企业参与竞争性售电。随着《电力法》的修订,分布式能源实现直供电将成为可能。2016年5月,国家能源局下发《关于支持深圳国际低碳城分布式能源项目参与配售电业务的复函》(国能电力〔2016〕138号),深圳国际低碳城分布式能源项目成为首个由国家能源局批复的参与配售电业务的天然气分布式能源项目。未来将有更多的分布式能源项目开展配售电业务。

由于大多数天然气分布式能源项目服务于新建的工业园区和公共建筑,具有开展增量配电和售电业务的有利条件。通过开展配售电业务,成立区域售电、售热、售冷一体化能源服务公司,实现发、配、售电一体化,实现区域综合能源服务,满足用户多样化和定制化的需求,是天然气分布式能源项目未来的一个重要发展方向。

5 结语

(1)目前我国天然气分布式能源发展仍处于起步阶段,存在盈利性较差、配套政策机制不完善、并网上网存在不确定性以及核心技术受制于人等问题。

(2)未来我国天然气消费比重将不断增加,天然气供需形势相对缓和,气价形成机制逐步市场化,冷热需求快速增长等因素均为天然气分布式能源的发展提供了有利的市场环境。国家能源产业政策、节能环保政策、电力体制改革政策等均鼓励在经济发达地区发展天然气分布式能源,构建智慧能源有利于发挥天然气分布式能源的优势。目前天然气分布式能源的上网电价政策和补贴机制有待进一步完善,并网服务有待进一步落实。随着政策和机制的逐步完善,我国天然气分布式能源已经进入新一轮布局窗口期,预计未来几年我国天然气分布式能源将进入快速发展期。

(3)通过与智能微电网融合,构建集成供能、多能互补的智慧能源系统,带动智能供气、供热、供冷管网发展,开展配售电和能源综合服务业务,是未来天然气分布式能源的重要发展方向。(来源:《石油与天然气》,2016年10 月)




责任编辑: 李颖

标签: 宋伟明 天然气分布式能源

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