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天然气发电的对错之争

2019-06-27 17:46:07 来源:中国能源报 作者:贾科华 评论:0 点击:

“我已多次说过,我国不应再发展天然气热电联产了,要尽快停止。”谈及气电发展,中国工程院院士、国家能源委员会专家咨询委员会委员江亿态度明确,“从电源结构上看,我国是需要天然气发电厂的,但需要的是天然气调峰电厂,而非天然气热电联产。”

值得注意的是,中国工程院院士倪维斗在不同场合也多次表达过类似观点。

天然气热电联产在我国气电领域占据“大头”。记者日前从中国电力企业联合会获得的一份名为《电力“十三五”规划中期评估及优化建议》的文件显示,截至2017年底,全国气电装机7629万千瓦,其中70%以上是热电联产。既然是“主流”,天然气热电联产为何引得两位院士一再“否定”?若早应叫停,其在气电领域的市场份额为何如此之高?气电发展方向真的错了吗

(来源:中国能源报 作者:贾科华 朱妍、仝晓波、卢彬、武晓娟对本文亦有贡献))

第一部分 反对热电联产

调峰or热电联产

“江院士说得对,我完全赞同。”

“江院士的观点不对,基本论点就是错的。”

“江院士的说法有点太绝对了,但我基本认同他的观点。”

“江院士的研究方向不是气电,显得有点‘外行’。”

……

江亿院士的观点一经发表,便引起了大争议。支持者态度明确,反对者也毫不含糊,有的甚至言辞激烈。分歧、选边站队、隔空喊话,气电发展路线之争近期成为行业舆论热点。

气电,是清洁、低碳能源。在温室气体排放成为全球焦点议题的背景下,清洁、低碳是未来的发展方向。国际上对气电推崇有加,我国也提出了“有序”“适度”发展气电等原则,并制定了颇具雄心的发展规划。例如,《电力发展“十三五”规划》明确,“十三五”期间,全国气电新增投产5000万千瓦,2020年达到1.1亿千瓦以上。装机规模相当于“五年翻一番”。

但数据显示,当前我国气电比重仍然较低。截至2018年底,我国气电装机总量8330万千瓦,占比仅4.38%,远低于美国42%、英国42%与韩国27%的水平。

▲2018年天然气消费情况(单位:亿立方米)

▲“十三五”气电发展规划目标

气电项目具体可分为纯发电项目、天然气调峰电站、天然气热电联产以及天然气热电冷三联供项目。虽然种类很多,但比较容易区分:纯发电项目多建设于油气资源丰富的国家和地区,我国气电项目多为调峰电站和热电联产。纯发电项目只用于发电;天然气热电联产电站是在发电的基础上增加了供热的功能;天然气热电冷三联供则是在发电、供热的基础上,进一步增加了制冷的功能。三者功能依次增多。纯发电项目与天然气调峰电站都只有发电功能,但两者定位不同,前者是一直发电的,后者则只是在缺电时才发电,其他时间“休息”,两者就像小汽车的4个轮胎与“备用轮胎”的差别。总体来讲,调峰电站能起到保障电力系统安全稳定运行的作用。

双方争论的焦点就在于应该发展“调峰”还是应该发展“热电联产”电站。看似难以对比的两种形式为何成了“非此即彼”的竞争、替代关系?

“去年我国已经超过日本成为世界第一大天然气进口国,对外依存度超过40%,如果再升高,能源安全就会产生问题”

“我国天然气资源不多,目前天然气消费占比7%左右,很难像发达国家一样达到20%—30%。尽管比例很低,但去年我国已经超过日本成为世界第一大天然气进口国,对外依存度超过40%,如果再升高,能源安全就会产生问题。石油储藏相对容易,但对外依存度已经超过60%,这也不是好事。如果天然气对外依存度超过60%,这将给能源安全带来很大问题。”江亿说,资源是基础,“家底”摆在这里,任何行动不能脱离这一实际。

数据显示,2018年我国天然气消费总量约2800亿立方米,进口约1250亿立方米。在“资源不多”这一基础判断之上,江亿向记者展开了他的逻辑。

“非化石能源——水电、光伏、风电、核电是我国能源未来发展的最主要方向,但除了水电之外,风电、光伏发电的灵活性都挺差,非人类可以控制,核电也不容易来回调,考虑到电站的安全问题,核电最好也别调。发展非化石能源电力的最主要瓶颈,好多人说是电网输送能力不强。不对!是缺少灵活性电源。”江亿说,“德国、丹麦等国风电都发展得不错,很重要的原因是有气电调峰。因为气电的调节性能非常好,就像汽车一样,一脚油门下去,腾一声就起来,一抬脚,就慢下来,没有那么大的惯性,不像燃煤锅炉。”

据江亿介绍,我国近年来也建设了一些天然气调峰发电厂,但几乎不用,“因为我国缺少天然气资源”。而调峰能力的不足是造成弃水、弃风、弃光——“三弃”的重要原因。国家能源局数据显示,近年来我国每年“三弃”电量超过1000亿千瓦时,与北京市全年用电量相当。“所以,我国就应该将有限的天然气资源用在其他能源不能解决的问题上,即为电力系统调峰。天然气是宝贝,应该用在‘刀刃上’。反之,天然气用作热电联产,就丧失了调节能力。”江亿说。

“从整个电源结构上讲,我国是希望有气电厂的,但希望的是天然气调峰电厂,而非天然气热电联产”

为何天然气热电联产会丧失调峰能力?据介绍,这源于热电联产的物理特性。

热电联产同时生产热和电,但以生产热为主要目的。热电联产就像北方的火炕。火炕一头连着灶台,另一头连着炕,灶台可以烧火做饭,烟气会进入铺设在炕里的通道,为炕供热。换言之,热电联产中的电和热就像火炕的火和烟,两者是捆绑在一起的。

因此,江亿表示,天然气热电联产的电力是随着供热需求而变化的,不由自己做主,也就失去了灵活性优势,所以,其对电力调峰的贡献不大。“另外,天然气热电联产与燃煤热电联产的最大区别,是天然气热电联产的‘热电比'要小得多,几乎差一倍,至少差60%。”

那么何为热电比?这一差别会导致什么后果?

据江亿介绍,热电比即是热电联产项目供热量和发电量的比值,由于以供热为主要目的,所以热电联产的热电比越高越好。“但是天然气热电联产因为热电比小,所以,为了生产同样多的热,其生产的电量要比燃煤热电联产高出一倍。这就麻烦了,因为随着城市产业结构调整,高能耗工业的比例越来越低,主要的用电方已变为建筑用电。相比于工业,建筑用电量少、用热量高。如果都像北京一样,将燃煤热电联产改为燃气热电联产,立刻就出现问题了,即生产的电会增加非常多!这就是热电比小引发的矛盾,尤其是在冬季供暖期间,为了满足期间不断增加的供热需求,就得发更多的电。所以,近年来北京频繁出现向外地送电的现象。本来气电可以与风电、光伏发电配合、互动,帮助风电、光伏发电等可再生能源上网,结果这样一来,反而把风电、光伏发电给‘挤’出去了,造成了弃光、弃风。”

另外,由于一立方米天然气的能量产出了更多的电力,生产的热相应就会变少,所以,与燃煤热电联产相比,为了提供同样的热量,就需要消耗更多的天然气。考虑到我国“富煤、少气”的自然禀赋,天然气热电联产的合理性大大降低。

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