碳中和目标下天然气发电产业发展前景优化

碳中和目标下天然气发电产业发展前景优化摘要：随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。天然气因其清洁、高效、低污染的优势，成为支持能源转型和缓解气候变化的理想过渡能源，在国家清洁能源替代计划和严格的生态环境保护政策下得到了快速发展。特别是在“十三五”期间，因其碳排放低于煤炭和石油，使用成本低于可再生能源，顺理成章地成为能源转型的现实依靠，迎来了黄金发展期。本文就碳中和目标下天然气发电产业发展前景优化展开探讨。关键词：碳中和；气电产业；电力市场引言我国碳达峰和碳中和“3060”目标将加快能源结构向清洁低碳转型，这将给传统能源行业带来深远的影响。作为公认最清洁的低碳化石能源的天然气，在能源转型过程中长期发挥重要桥梁作用和平衡作用，但也不可避免地受到新能源规模化增长的影响和冲击。天然气在“碳中和”过程中的作用我国能源结构以煤为主，煤炭在一次能源结构中长期处于主导地位。在我国能源消费快速增长的背景下，利用低碳或非化石能源替代高碳排放的煤炭是降低二氧化碳排放的重要手段之一。深度电气化及高渗透绿氢都需要较长时间才能实现，中期利用低碳的天然气替代煤炭对实现“双碳”目标有很大的促进作用。降碳必须降煤，降煤的重点则是利用气电、可再生以及核电替代煤电。由于大规模储能技术尚未突破，可再生能源发电稳定性不足的短板较为突出，核电由于安全问题难以大规模使用。对比来看，天然气发电具有资源供应稳定以及技术成熟的优势，利用天然气替代煤炭是中国在2030年前实现“碳达峰”的现实选择。受限于调峰能力、应用范围等因素，非化石能源短期内无法完全满足中国庞大的能源体量。天然气虽是化石能源，但在等热值情况下，碳排放比煤炭减少约45%，是近期保障能源安全和能源结构转型的现实选择，将在能源转型中起到桥梁和支撑作用。“碳中和”目标的提出将加速风光等绿色能源的发展，而天然气高效、灵活的特性可用于弥补其他绿色能源的劣势，因此从长期看风光的大规模使用将促进天然气消费的增长。研究表明，天然气在“碳中和”路径中的作用可分为4个阶段：2020—2030年，天然气发挥其低碳特点助力“碳达峰”；2030—2035年，天然气进入与可再生能源融合发展阶段；2035—2050年，天然气与可再生能源充分融合；2050—2060年，天然气仍发挥对可再生能源的支撑作用。气电产业发展前景分析随着碳中和情况下环保政策的持续推进以及天然气行业的改革完善，全球天然气市场从长期来看供大于求，而我国具有加快气电产业发展的条件。目前针对碳中和下天然气行业的量化分析较少，且主要针对天然气的消费与需求预测。其中，较多的研究用基于灰色模型及改良模型进行数据上的预测。系统动力学可以更多地考虑到市场及经济发展中的现实情况，纳入更多实际条件来预测天然气的消费情况。利用系统动力学模型，将天然气消费量拆分为第二产业、第三产业、居民天然气消费量，通过预测各产业内部的投资发展以及人口增长因素导致的这三个部分的各自增长值，加总得到天然气消费增长。进一步，通过人口与产业来预测电力消费量，通过天然气市场的国内外成本价格关系及投资关系来预测天然气生产、进出口与消费总量，并引入政策因素，利用电力市场、天然气市场、政策因素三者的交互关系构建系统动力学模型，从而预测天然气市场消费。具体到气电产业则较少有量化模型分析。对于气电产业而言，本质为一个单一主体的利润收益问题，即最小成本或最大收益问题，这适用于单一主体优化模型。单一主体优化模型被广泛使用，例如在电力市场中用于确定电力基础设施规划的最优策略选择，针对可再生能源配额制下的发电厂商多区域发电约束的发电、配送及交易策略的最优策略优化，针对气电公司对于天然气供应组合的最优选择策略。在低碳发展新形势下，有学者提出考虑天然气系统与电力系统耦合情况来研究低碳需求下的最优能源调度策略优化问题，构建投入产出线性规划模型，优化电力结构以减少二氧化碳的排放。我国天然气行业发展趋势探析天然气作为清洁高效的化石能源保持长期增长趋势天然气在碳减排进程中扮演重要角色，能源结构从高碳向低碳转变推动天然气消费规模不断增长。首先在电力供应环节，煤电装机和电煤消费先后达峰，部分落后的煤电装机有序退出。天然气发电作为清洁电力一方面替代部分煤电装机另一方面匹配可再生能源发电大规模发展的调峰需求，打开新的增长空间。其次“煤改气”工程深入推进，煤炭在工业、取暖、商业和居民燃料各个领域存量替代逐步深入，加之天然气管网等基础设施不断完善，各领域用气需求量持续增长绿色低碳发展理念已在全球达成共识，发展天然气和非化石能源成为能源转型主要方向。天然气资源丰富、清洁低碳，且具有供应稳定、灵活经济的特征，在全球能源结构中占据重要地位，2019年全球煤炭、石油、天然气占比分别为27%、33%和24%。目前全球主要经济体相继提出净零排放计划，天然气有助于降低整体碳排放，因此将长期作为全球主力能源，呈持续增长的发展态势。根据预测，到2050年天然气在全球一次能源中的占比将上升到30%。我国天然气在一次能源结构中的占比明显低于世界平均水平，人均天然气消费水平仅为世界平均水平的42%，保持我国天然气产业快速发展并坚持长期增长趋势，既是我国各行业用能清洁化助力碳减排的现实选择，也符合全球能源清洁低碳转型的长期趋势。继续统筹推进天然气行业改革天然气市场化改革是个系统工程，需要统筹考虑，不可能一蹴而就。目前我国天然气市场存在上游缺乏竞争、中游基础设施短板明显、“全国一张网”尚未完成、未形成有影响力的基准价格等问题，影响碳中和愿景下中国天然气市场的战略性机遇，对此提出以下建议：一是研究并落实有效措施，鼓励引导多元资本进入上、中游环节，促进上游勘探开发、中游基础设施建设快速发展。二是大力推进区域、省级管网独立运营或按市场化原则自愿并入国家管网公司，彻底打通中游运输环节。三是加快构建价格交易中心，尽快形成有影响力的基准价格。四是根据上中游改革进展，有序放松对市场的价格管制，分区域逐步取消门站价格推动天然气价格市场化。天然气发展空间预测在碳达峰与碳中和目标约束下，我国继续严格落实能源消费总量和强度“双控”制度，能源消费结构中非化石能源占比显著增长，煤炭占比不断下降。我国天然气行业发展呈现阶段性特征，根据分析预测：2030年前天然气需求量保持快速增长，预计达到5500X108m3〜6000X108m3,在一次能源结构中约占15%；之后进入稳步增长阶段增速放缓，预计2040-2045年间天然气需求量达到峰值；此后天然气需求量进入平台期呈缓慢下降，主要稳定在可实施碳捕捉的需求领域。结语作为高效、环保、灵活的天然气发电产业既是中国优化能源结构的必然选择也是改善环境质量的有效途径。在应对气候変化、大力推进生态文明建设和能源绿色转型的国内国际大背景下，为打贏蓝天保卫战，建设美丽中国，发展天然气发电项目具有十分重要的战略意义。参考文献李剑.