近期，是否應(yīng)在國內(nèi)發(fā)展天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)成為業(yè)內(nèi)爭鳴與社會輿論的熱點，個別學(xué)者認(rèn)為我國不應(yīng)再發(fā)展天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)，而筆者認(rèn)為，天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)與煤電相比具有節(jié)能高效、環(huán)保低碳、節(jié)約資源等諸多優(yōu)勢，與可再生能源（風(fēng)電、光伏發(fā)電等）相比，則具有更好的調(diào)度靈活性與供給穩(wěn)定性。無論是從能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的宏觀角度，還是從清潔低碳標(biāo)準(zhǔn)日益提高的城市用能終端的微觀角度來看，天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)都是未來能源發(fā)展的重要方向，應(yīng)成為天然氣利用的主要形式之一。
隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，許多工業(yè)企業(yè)除了電力以外，也需要大量的熱力產(chǎn)品，以滿足生產(chǎn)過程的用能需求，而天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)正是目前能源綜合利用效率最高、且環(huán)保低碳的一種能源利用方式。但受目前國內(nèi)的行業(yè)政策及產(chǎn)業(yè)配套不夠完善等因素的影響，天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)行業(yè)發(fā)展存在一些制約因素，因此也引起了一些人的疑慮。筆者就此進(jìn)行淺析，與大家共同探討。
疑慮一：發(fā)展天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)會影響能源安全嗎？
1、天然氣來源多元化
天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)使用的氣源有國內(nèi)自產(chǎn)氣，也有進(jìn)口氣，且進(jìn)口氣戰(zhàn)略方向很多：有從西北地區(qū)入境的中亞天然氣，有從云南入境的緬甸天然氣，有從東北地區(qū)入境的俄羅斯天然氣，還有海運來的進(jìn)口LNG。氣源多元化，促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)及配套設(shè)施的逐步完善，可以更好地保障天然氣供應(yīng)。
2、天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項目是氣網(wǎng)、電網(wǎng)安全運行的重要保障
天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項目具有雙調(diào)峰功能，可保障電網(wǎng)、氣網(wǎng)安全運行。一方面，燃?xì)廨啓C(jī)的調(diào)峰性能優(yōu)越，在啟停速率和低負(fù)荷運行深度調(diào)峰等方面均優(yōu)于煤電。天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項目可以深入負(fù)荷中心，滿足潮流分布等電網(wǎng)調(diào)峰需求，保障電網(wǎng)運行安全。另一方面，天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項目對氣網(wǎng)也具有調(diào)峰作用。天然氣的特點是不易儲存，壓力過高或過低都會影響氣網(wǎng)運行安全，天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項目相當(dāng)于動態(tài)的儲氣設(shè)施，可以根據(jù)氣源氣量的供應(yīng)以及管網(wǎng)的安全運行壓力，快速響應(yīng)，及時增加或減少用氣量，更好地保障氣網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。
疑慮二：我國發(fā)展天然氣以減少煤炭消耗的方向?qū)Σ粚Γ?
1、我國煤炭進(jìn)口逐年遞增，但污染治理迫在眉睫
雖然我國煤炭資源儲量較為豐富，但同時也是煤炭消費大國，煤炭消費占一次能源消費總量的70%，僅靠國內(nèi)煤炭產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足需求。自2009年起，我國已成為煤炭凈進(jìn)口國，進(jìn)口量從2009年的0.4億噸上升到2018年的2.8億噸，以平均每年約23%的速度大幅增長。如今我國已成為煤炭進(jìn)口大國，進(jìn)口煤炭來源從印尼、澳大利亞、越南等國發(fā)展到加拿大、美國、南非等33個國家。特別是我國華東和華南等地區(qū)產(chǎn)煤非常有限，高度依賴進(jìn)口煤炭，而進(jìn)口煤的波動也直接影響了這些地區(qū)的產(chǎn)能。
同時，燃燒煤炭造成的環(huán)境污染問題日益凸顯，我國二氧化硫排放總量的90%、氮氧化物排放總量的67%、煙塵排放總量的70%和人為源大氣汞排放總量的40%均來自于燃煤，因此，以更清潔高效的天然氣代替煤炭的部分產(chǎn)能，減輕環(huán)保壓力勢在必行。
2、天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)有助于解決空氣污染問題
我國對燃煤發(fā)電機(jī)組的排放要求越來越嚴(yán)格，但由于需投入大量資金實施超低排放改造，生產(chǎn)運營成本增高。實施超低排放改造后，僅是改善了煤電機(jī)組的常規(guī)大氣污染物的排放，脫硫廢水及報廢后的脫硝催化劑等固廢的處置問題還沒有得到妥善的解決。而且，近年來煤電機(jī)組煙氣排放中的可凝結(jié)顆粒物對環(huán)境的影響也引起了業(yè)界的高度重視。而天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組排放要求比燃煤發(fā)電機(jī)組更為嚴(yán)格，即使未經(jīng)處理的煙氣，污染物含量也低于燃煤發(fā)電機(jī)組排放值，能減少近100%的二氧化硫和粉塵排放量，減少60%的二氧化碳和50%的氮氧化合物排放量，有助于減少酸雨形成，舒緩地球溫室效應(yīng)，從根本上改善環(huán)境質(zhì)量。
近年來，京津冀、長三角、珠三角等區(qū)域通過對燃煤電廠、燃煤鍋爐和工業(yè)窯爐的污染治理與改造，已經(jīng)有效降低了有害污染物排放。氣候變化、環(huán)境保護(hù)、治理大氣污染同根同源，霧霾使人們對環(huán)境保護(hù)、空氣污染治理的重要性有了深刻的切身體會，也為氣候變化等問題的解決贏得了方方面面的支持。北京相比中國其他城市在霧霾解決問題上先行一步，選擇天然氣發(fā)電供熱作為實現(xiàn)這個目標(biāo)的重要途徑之一，因為利用天然氣能高效控制空氣污染，是解決可再生能源間歇性、實現(xiàn)廣泛部署的理想補(bǔ)充能源。
3、發(fā)展天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)可優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)
國務(wù)院《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014-2020年)》中提出堅持“節(jié)約、清潔、安全”的戰(zhàn)略方針，加快構(gòu)建清潔、高效、安全、可持續(xù)的現(xiàn)代能源體系。重點實施四大戰(zhàn)略：節(jié)約優(yōu)先戰(zhàn)略、立足國內(nèi)戰(zhàn)略、綠色低碳戰(zhàn)略和創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略。其中，綠色低碳戰(zhàn)略，要求著力優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，把發(fā)展清潔低碳能源作為調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的主攻方向。堅持發(fā)展非化石能源與化石能源高效清潔利用并舉，逐步降低煤炭消費比重，提高天然氣消費比重，到2020年，天然氣消費比重達(dá)到10%以上，煤炭消費比重控制在62%以內(nèi)。
目前，我國能源結(jié)構(gòu)仍以煤炭為主，低碳、清潔的天然氣尚未得到充分利用。根據(jù)國家能源局印發(fā)的《2018年能源工作指導(dǎo)意見》，目前天然氣僅占中國一次能源消耗總量的7.5%，比世界平均水平低了近16個百分點。而從全球能源消費來看，煤炭、石油、天然氣等主要一次能源的消費比例較為均衡。
亞洲其他國家也在積極加快天然氣利用：印度計劃在2024年之前逐步淘汰舊的燃煤發(fā)電廠，并將其燃煤發(fā)電廠改造成燃?xì)怆姀S；泰國正在投資建設(shè)新的天然氣管道和液化天然氣接收站，努力將天然氣在其能源結(jié)構(gòu)中的份額保持在50%左右。毫無疑問，天然氣是優(yōu)化能源供給、實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展必不可少的組成部分。
疑慮三：天然氣資源稀缺嗎？
1、我國天然氣資源儲量豐富
根據(jù)英國石油公司（BP）統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2018年底，全球已探明天然氣儲量為196.9萬億立方米。中國已探明天然氣儲存量呈現(xiàn)穩(wěn)定增長趨勢，中國常規(guī)天然氣資源量大約為56萬億立方米，截至2018年底可開采的資源量為6.1萬億立方米。從天然氣產(chǎn)量來看，2018年中國天然氣產(chǎn)量1615億立方米，排名世界第六。另外，我國非常規(guī)天然氣儲量豐富，頁巖氣資源儲量全球第一。目前非常規(guī)天然氣開發(fā)程度較低，但隨著技術(shù)進(jìn)步和石油天然氣體制改革的不斷深入，開發(fā)低滲透、深層、深水、火山巖等領(lǐng)域大量的品位低、難動用資源的經(jīng)濟(jì)性將逐步顯現(xiàn)，非常規(guī)天然氣資源潛力將不斷釋放。美國之所以能實現(xiàn)天然氣凈出口，就是因為在頁巖氣開采方面取得了技術(shù)突破。目前，中石化在頁巖氣開采方面已經(jīng)具備了比較成熟的技術(shù)。相信這些技術(shù)會在未來幾年迅速推廣開來，天然氣產(chǎn)量將會得到爆發(fā)式的增長。
2、國際市場氣源充足
在國際LNG市場，美國的液化能力正在快速釋放，已成為全球最大的天然氣生產(chǎn)國，并在2017年成為天然氣凈出口國。中石油經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院2019年初發(fā)布的《2018年國內(nèi)外油氣行業(yè)發(fā)展報告》顯示，去年全球LNG出口增量主要來自澳大利亞和美國。其中，澳大利亞出口量為6861萬噸，同比增長21.7%；美國出口量為2105萬噸，同比增長高達(dá)63.2%。在2019年5月，國家能源局和美國能源部在我國舉辦了中美兩國天然氣行業(yè)的合作論壇，促進(jìn)兩國的天然氣貿(mào)易。除了美國，目前的產(chǎn)氣大國卡塔爾、俄羅斯、加拿大、澳大利亞、印尼等都在投資建設(shè)定位于出口的液化廠，全球天然氣供應(yīng)已呈現(xiàn)寬松的態(tài)勢。
疑慮四：天然氣價格高不高？
目前，制約天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)的主要因素是國內(nèi)天然氣價格較高。
近年來全球LNG市場需求總量持續(xù)較大幅度增長，由2014年的2.39億噸大幅提升至2017年的2.9億噸。2017年我國實行“煤改氣”政策，加上國內(nèi)的天然氣配套設(shè)施不完善等原因，LNG進(jìn)口價格在2017年下半年大幅上漲。但在國際市場上，LNG現(xiàn)貨價格一直處于較低水平，由于國內(nèi)天然氣市場尚未完全放開，儲氣設(shè)施不完善，造成用戶端價格遠(yuǎn)高于天然氣的國際現(xiàn)貨市場價格。2019年以來，國際市場LNG現(xiàn)貨價格持續(xù)走低，近期到岸價僅為4.4美元/百萬英熱（折合人民幣1.5元/立方米），遠(yuǎn)低于同期國內(nèi)LNG接收站的掛牌價格及管道氣門站價格。
隨著亞洲地區(qū)部分消費國市場需求出現(xiàn)階段性放緩，國內(nèi)LNG接收站等配套設(shè)施逐步完善，以及今后數(shù)年內(nèi)國內(nèi)外一大批LNG液化站、接收站的建設(shè)投運，全球LNG市場在一段時間內(nèi)將維持供給寬松局面, LNG價格將趨于合理。
另外，我們不能單以價格來比較煤炭與天然氣的經(jīng)濟(jì)性，煤炭雖然價格較低，但廢棄物更多，環(huán)保壓力更大，且后續(xù)在治理環(huán)境方面需付出更大的代價。作為優(yōu)質(zhì)高效、綠色清潔的低碳能源，天然氣在降低燃煤帶來的環(huán)境污染與社會成本方面有著巨大的價值和優(yōu)勢。
筆者觀點：發(fā)展天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)項目應(yīng)成為天然氣利用的重要方向
隨著技術(shù)創(chuàng)新與改革政策的不斷推進(jìn)，中國能源行業(yè)正經(jīng)歷著一場前所未有的變革，向著多元化、清潔化、數(shù)字化和市場化的方向轉(zhuǎn)型。天然氣在中國的推廣與發(fā)展，具備豐富的應(yīng)用場景和顯著的系統(tǒng)性優(yōu)勢，天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)應(yīng)成為天然氣的重要利用形式。相比燃煤機(jī)組，筆者認(rèn)為，天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)還具有以下顯著優(yōu)勢：
1、天然氣發(fā)電是發(fā)達(dá)國家發(fā)電的重要組成
我國在天然氣發(fā)電方面仍處于起步階段，但目前美國、日本、韓國和歐洲等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)將天然氣發(fā)電作為主要能源之一，天然氣發(fā)電裝機(jī)容量占比越來越高，其中美國42%、英國42%、韓國27%。
據(jù)美國能源信息署(EIA) 數(shù)據(jù)統(tǒng)計，自2015年初以來，美國約有4000萬千瓦的燃煤發(fā)電機(jī)組退役。在同一時期，美國天然氣聯(lián)合循環(huán)凈容量增長了約3000萬千瓦。截至2019年1月，美國天然氣聯(lián)合循環(huán)電廠裝機(jī)容量為26400萬千瓦，而燃煤發(fā)電廠的發(fā)電裝機(jī)為24300萬千瓦。2019年5月，美國凈發(fā)電量為3316億千瓦時，同比下降2.4%。其中，煤炭發(fā)電量為737億千瓦時，同比下降13.6%，煤炭發(fā)電自2018年12月以來連續(xù)6個月保持下降趨勢；天然氣發(fā)電量為1174億千瓦時，同比增長1.1%。隨著越來越多的天然氣聯(lián)合循環(huán)電廠投用，煤電廠繼續(xù)退役，在可預(yù)見的未來，天然氣發(fā)電仍然是美國最基本的供能方式。
2、天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)極大地提高了能源利用率
燃煤發(fā)電機(jī)組中，超超臨界參數(shù)機(jī)組循環(huán)效率為45%左右；超超臨界二次再熱機(jī)組的循環(huán)效率為48%左右。而采用微孔預(yù)混技術(shù)的GE 9HA燃機(jī)，其DLN2.6e燃燒系統(tǒng)實現(xiàn)了微孔預(yù)混和全預(yù)混燃燒，ISO工況下聯(lián)合循環(huán)效率可達(dá)63%，并且能夠有效降低氮氧化物的排放。若以聯(lián)合循環(huán)+供熱方式運行，綜合能源利用方式則效率更高：浙江某藥業(yè)能源站設(shè)計2臺12.9兆瓦+7.95兆瓦燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，供熱量61.22噸/小時，廠用電率為4%，單循環(huán)燃機(jī)效率34.5%（相當(dāng)于超高壓參數(shù)的煤電機(jī)組循環(huán)效率），熱（冷）電比146.91%，整體能源利用熱效率高達(dá)82%。
以9HA.01燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組與660MW超超臨界煤電機(jī)組對比，考慮供暖抽汽使綜合效率達(dá)到最大化時，兩種技術(shù)的發(fā)電、供熱如下（按等容量折算）：
從上圖可以看出，燃?xì)饴?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)的效率比煤電要優(yōu)越很多，在燃燒同等熱值燃料的情況下，損失只有煤電的一半不到，高品質(zhì)的能源“電”的產(chǎn)出率是煤電的157%，供熱量是煤電的83%（以上數(shù)據(jù)以9HA.01與66萬超超臨界煤電的最大抽汽供暖能力時的熱平衡計算）。
3、天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)更適合作為城市中心能源點
目前國內(nèi)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組主要分為燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組、天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組及生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。其中，生物質(zhì)熱電機(jī)組由于燃料來源和燃料質(zhì)量不穩(wěn)定，不適合廣泛地推廣應(yīng)用；燃煤機(jī)組目前是熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的主流，但燃煤機(jī)組對環(huán)境污染較大，負(fù)荷調(diào)節(jié)性能差，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在更加注重節(jié)能減排和能源供給安全的今天，已無法滿足社會的發(fā)展需要，不應(yīng)作為唯一的熱電聯(lián)產(chǎn)選項。
天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組發(fā)電耗水僅為燃煤機(jī)組三分之一，占地面積較燃煤機(jī)組少一半以上，無需設(shè)置煤場、灰場等存在較大粉塵污染的附屬設(shè)施，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備自動化程度高，運行穩(wěn)定性及安全性也大大提高。顯然，天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組更適合作為城市中心能源點。
