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天然氣發電的對錯之爭

2019-06-27 17:46:07 來源:中國能源報 作者:賈科華

“我已多次說過,我國不應再發展天然氣熱電聯產了,要盡快停止。”談及氣電發展,中國工程院院士、國家能源委員會專家咨詢委員會委員江億態度明確,“從電源結構上看,我國是需要天然氣發電廠的,但需要的是天然氣調峰電廠,而非天然氣熱電聯產。”

值得注意的是,中國工程院院士倪維斗在不同場合也多次表達過類似觀點。

天然氣熱電聯產在我國氣電領域占據“大頭”。記者日前從中國電力企業聯合會獲得的一份名為《電力“十三五”規劃中期評估及優化建議》的文件顯示,截至2017年底,全國氣電裝機7629萬千瓦,其中70%以上是熱電聯產。既然是“主流”,天然氣熱電聯產為何引得兩位院士一再“否定”?若早應叫停,其在氣電領域的市場份額為何如此之高?氣電發展方向真的錯了嗎

(來源:中國能源報 作者:賈科華 朱妍、仝曉波、盧彬、武曉娟對本文亦有貢獻))

第一部分 反對熱電聯產

調峰or熱電聯產

“江院士說得對,我完全贊同。”

“江院士的觀點不對,基本論點就是錯的。”

“江院士的說法有點太絕對了,但我基本認同他的觀點。”

“江院士的研究方向不是氣電,顯得有點‘外行’。”

……

江億院士的觀點一經發表,便引起了大爭議。支持者態度明確,反對者也毫不含糊,有的甚至言辭激烈。分歧、選邊站隊、隔空喊話,氣電發展路線之爭近期成為行業輿論熱點。

氣電,是清潔、低碳能源。在溫室氣體排放成為全球焦點議題的背景下,清潔、低碳是未來的發展方向。國際上對氣電推崇有加,我國也提出了“有序”“適度”發展氣電等原則,并制定了頗具雄心的發展規劃。例如,《電力發展“十三五”規劃》明確,“十三五”期間,全國氣電新增投產5000萬千瓦,2020年達到1.1億千瓦以上。裝機規模相當于“五年翻一番”。

但數據顯示,當前我國氣電比重仍然較低。截至2018年底,我國氣電裝機總量8330萬千瓦,占比僅4.38%,遠低于美國42%、英國42%與韓國27%的水平。

▲2018年天然氣消費情況(單位:億立方米)

▲“十三五”氣電發展規劃目標

氣電項目具體可分為純發電項目、天然氣調峰電站、天然氣熱電聯產以及天然氣熱電冷三聯供項目。雖然種類很多,但比較容易區分:純發電項目多建設于油氣資源豐富的國家和地區,我國氣電項目多為調峰電站和熱電聯產。純發電項目只用于發電;天然氣熱電聯產電站是在發電的基礎上增加了供熱的功能;天然氣熱電冷三聯供則是在發電、供熱的基礎上,進一步增加了制冷的功能。三者功能依次增多。純發電項目與天然氣調峰電站都只有發電功能,但兩者定位不同,前者是一直發電的,后者則只是在缺電時才發電,其他時間“休息”,兩者就像小汽車的4個輪胎與“備用輪胎”的差別。總體來講,調峰電站能起到保障電力系統安全穩定運行的作用。

雙方爭論的焦點就在于應該發展“調峰”還是應該發展“熱電聯產”電站。看似難以對比的兩種形式為何成了“非此即彼”的競爭、替代關系?

“去年我國已經超過日本成為世界第一大天然氣進口國,對外依存度超過40%,如果再升高,能源安全就會產生問題”

“我國天然氣資源不多,目前天然氣消費占比7%左右,很難像發達國家一樣達到20%—30%。盡管比例很低,但去年我國已經超過日本成為世界第一大天然氣進口國,對外依存度超過40%,如果再升高,能源安全就會產生問題。石油儲藏相對容易,但對外依存度已經超過60%,這也不是好事。如果天然氣對外依存度超過60%,這將給能源安全帶來很大問題。”江億說,資源是基礎,“家底”擺在這里,任何行動不能脫離這一實際。

數據顯示,2018年我國天然氣消費總量約2800億立方米,進口約1250億立方米。在“資源不多”這一基礎判斷之上,江億向記者展開了他的邏輯。

“非化石能源——水電、光伏、風電、核電是我國能源未來發展的最主要方向,但除了水電之外,風電、光伏發電的靈活性都挺差,非人類可以控制,核電也不容易來回調,考慮到電站的安全問題,核電最好也別調。發展非化石能源電力的最主要瓶頸,好多人說是電網輸送能力不強。不對!是缺少靈活性電源。”江億說,“德國、丹麥等國風電都發展得不錯,很重要的原因是有氣電調峰。因為氣電的調節性能非常好,就像汽車一樣,一腳油門下去,騰一聲就起來,一抬腳,就慢下來,沒有那么大的慣性,不像燃煤鍋爐。”

據江億介紹,我國近年來也建設了一些天然氣調峰發電廠,但幾乎不用,“因為我國缺少天然氣資源”。而調峰能力的不足是造成棄水、棄風、棄光——“三棄”的重要原因。國家能源局數據顯示,近年來我國每年“三棄”電量超過1000億千瓦時,與北京市全年用電量相當。“所以,我國就應該將有限的天然氣資源用在其他能源不能解決的問題上,即為電力系統調峰。天然氣是寶貝,應該用在‘刀刃上’。反之,天然氣用作熱電聯產,就喪失了調節能力。”江億說。

“從整個電源結構上講,我國是希望有氣電廠的,但希望的是天然氣調峰電廠,而非天然氣熱電聯產”

為何天然氣熱電聯產會喪失調峰能力?據介紹,這源于熱電聯產的物理特性。

熱電聯產同時生產熱和電,但以生產熱為主要目的。熱電聯產就像北方的火炕。火炕一頭連著灶臺,另一頭連著炕,灶臺可以燒火做飯,煙氣會進入鋪設在炕里的通道,為炕供熱。換言之,熱電聯產中的電和熱就像火炕的火和煙,兩者是捆綁在一起的。

因此,江億表示,天然氣熱電聯產的電力是隨著供熱需求而變化的,不由自己做主,也就失去了靈活性優勢,所以,其對電力調峰的貢獻不大。“另外,天然氣熱電聯產與燃煤熱電聯產的最大區別,是天然氣熱電聯產的‘熱電比'要小得多,幾乎差一倍,至少差60%。”

那么何為熱電比?這一差別會導致什么后果?

據江億介紹,熱電比即是熱電聯產項目供熱量和發電量的比值,由于以供熱為主要目的,所以熱電聯產的熱電比越高越好。“但是天然氣熱電聯產因為熱電比小,所以,為了生產同樣多的熱,其生產的電量要比燃煤熱電聯產高出一倍。這就麻煩了,因為隨著城市產業結構調整,高能耗工業的比例越來越低,主要的用電方已變為建筑用電。相比于工業,建筑用電量少、用熱量高。如果都像北京一樣,將燃煤熱電聯產改為燃氣熱電聯產,立刻就出現問題了,即生產的電會增加非常多!這就是熱電比小引發的矛盾,尤其是在冬季供暖期間,為了滿足期間不斷增加的供熱需求,就得發更多的電。所以,近年來北京頻繁出現向外地送電的現象。本來氣電可以與風電、光伏發電配合、互動,幫助風電、光伏發電等可再生能源上網,結果這樣一來,反而把風電、光伏發電給‘擠’出去了,造成了棄光、棄風。”

另外,由于一立方米天然氣的能量產出了更多的電力,生產的熱相應就會變少,所以,與燃煤熱電聯產相比,為了提供同樣的熱量,就需要消耗更多的天然氣。考慮到我國“富煤、少氣”的自然稟賦,天然氣熱電聯產的合理性大大降低。

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