天然气分布式能源发展分析

天然气分布式能源开展分析目前我国分布式能源开展条件〔一〕天然气资源1、非常规天然气资源丰富、快速增长。我国煤层气已进入大规模商业开采阶段，国家政策鼓励预计2023年产量超过400亿立方/年。另外生物气、焦炉煤气以及页岩气均已开发并以初步形成规模。2、覆盖全国的天然气长输网络已根本建成。西气东输、川气入沪、北气南下以及海气登陆管线已根本建成，有的管线已投运。3、一次能源结构预测。当前我国的一次能源消费主要以煤炭为主，天然气所占的份额很小。但未来十年内，天然气所占的份额将会扩大两到三倍。再考虑到用能绝对量的增长，未来十年天然气将有巨大的开展空间。〔二〕关键设备我国近年来通过引入国外技术，消化、吸收、再开发，迄今已经建立了初步的技术根底，有能力继续自主研发，实现跨越式的开展。1、示范工程。我国在北京、上海、广东、长沙等城市已建设了三、四十个示范性工程，有些正在运行，积累了丰富的经验。2、关键设备。设备制造企业在引进国外技术根底上对各类发电机组和余热利用设备进行了自主研发和国产化，包括燃气轮机、燃气内燃机、余热利用设备、制热制冷设备、储能设备、电力电子设备等，有的国产化设备已打入国际市场。3、根底研究。在国家多年863、973等重大基金工程资助下，高等院校及科研单位开展了各种关键性课题的根底性研究并取得了大批成果。〔三〕城镇化和工业化1、中国城镇化的开展为分布式能源提供了广阔的市场空间。预计到2023年城镇化率将到达52%左右，到2030年将到达65%左右。城镇化过程中将培育形成城镇密集区。这些区域的根底设施建设提供了分布式能源开展的良好机遇。2、工业领域和集中供热〔冷〕为分布式能源提供了广阔的市场。在工业领域或区域集中供能系统中,燃汽轮机热电联产和燃气-蒸汽联合循环热电联产为开展中大型〔几万或几十万kW〕分布式能源开辟了广阔的途径。〔四〕我国政策环境1、发改委、财政部、住建部、能源局〔2023-2196号〕《关于开展天然气分布式能源的指导意见》；2、国家发改委第15号令《天然气利用政策》；3、财政部、住建部(2023-167号)《关于加快推动我国绿色建筑开展的实施意见》；4、国家电网公司(2023)《关于做好分布式电源并网效劳工作的意见》；5、国家发改委(2023-1381号)《分布式发电管理暂行方法》(2023年7月18日)；6、国务院(2023-37号)《大气污染防治行动方案》(2023年9月10日)；7、国家发改委〔2023-2382号〕《天然气分布式能源示范工程实施细那么》；8、国家发改委(2023-3009号)《国家开展改革委关于标准天然气发电上网电价管理的有关问题的通知》;9、2023年3月《中共中央国务院关于进一步深化电力体制改革的假设干意见》。10、地方落地政策1〕上海政府从2004年至今出台了三轮专项扶持政策，分别是2004年09月上海市人民政府办公厅转发了《关于本市鼓励开展燃气空调和分布式能源意见的通知》、2023年11月上海市人民政府办公厅转发了《上海市分布式供能系统和燃气空调开展专项扶持方法》以及2023年3月上海市人民政府办公厅转发了《上海市分布式供能系统和燃气空调开展专项扶持方法》。2〕2023年《北京市鼓励开展天然气分布式能源系统实施意见〔试行〕》3〕2023年06月《石家庄市公共建筑分布式供能系统暂行管理方法》4〕2023年01月《长沙市促进天然气分布式能源开展暂行方法》11、地方专项规划1〕《重庆市分布式能源发电规划研究〔2023～2023〕》2〕《陕西省天然气分布式能源开展规划》2023年3〕《广州市热电联产和分布式能源站开展规划》2023年4〕《长沙市分布式能源开展规划〔2023～2023〕》2023年二、目前天然气分布式能源开展现状我国天然气分布式能源开展从2002年起步，从开展之初就得到了政策的有力支持。2023年国家四部委联合印发《关于开展天然气分布式能源的指导意见》〔以下称《指导意见》〕后，受政策支持行业进入快速开展期，大批工程开展研究论证。为了落实《指导意见》，2023年能源局批准了4个示范工程，2023年国家发改委、住建部、能源局出台了《天然气分布式能源示范工程实施细那么》。期间，2023年发改委还发布了《分布式发电管理暂行方法》，国务院《大气污染防治行动方案》也提出鼓励开展天然气分布式能源等高效利用工程。2023年12月印发《国家发改委关于标准天然气发电上网电价管理有关问题的通知》。2023年3月《中共中央国务院关于进一步深化电力体制改革的假设干意见》列举当前七项重点任务，其中提出“全面放开用户侧分布式电源市场，积极开展分布式电源工程的各类试点和示范〞的要求。据分布式能源专委会不完全统计，截止到2023年底，我国已建和在建天然气分布式能源工程〔工程单机规模小于100兆瓦，且能源利用效率高于70%〕装机容量380万千瓦，全国发电装机容量136019万千瓦〔数据来源于中电联〕，占发电总装机0.28%。年用气量46亿立方米左右〔年运行小时数取5000，发电机效率取42%〕，2023年中国天然气消费总量1885亿立方米〔数据来源于《世界能源统计年鉴》〕，占比2.4%。中国电力企业联合会有数据显示2023年天然气分布式发电装机1000万千瓦。距离《指导意见》中，到2023年装机规模到达5000万千瓦的目标差距很大。其中，北京市已建成和在建天然气分布式能源工程17个，工程类型涉及医院、宾馆、会议中心、火车站、数据中心等，总装机容量约40万千瓦。上海市已建和在建工程35个，总装机容量19.5万千瓦。广东省已建和在建工程9个，总装机容量为259.5万千瓦。长沙市天然气分布式能源工程建设刚刚起步，目前已建成投运的工程仅有黄花国际机场三联供能源站，该工程装机规模2.32兆瓦，仅占全市水电、火电等总装机容量的0.09%。2023年初，长沙市政府出台了《促进天然气分布式能源开展暂行方法》，对天然气分布式能源工程给予设备投资补贴。到2023年末，长沙方案建设20个天然气热电冷多联供工程，总装机规模到达800兆瓦,年天然气消耗量10亿立方米，年发电量40亿度。应该说“十二五〞期间，天然气分布式能源产业在政策的支持下，得到较快开展，在局部城市成为了替代燃煤和能源高效使用的典范。但比例仍较小，开展模式较为单一，大多数已示范工程为主。总体看尚处于起步阶段。“十三五〞期间要想有所突破的话，应重点在开展模式、开展规划和加快建设智能电网等方面采取有效措施。三、天然气分布式能源开展面临的问题1、本钱问题。天然气分布式能源系统与大型集中式发电厂相比，规模小、单位造价较高，而且对下游用户而言一次性建设投入本钱较大。同时，燃气联合循环发电机组1立方米天然气发电4度〔千瓦时〕，假设天然气价格为3元/立方米，那么燃料本钱为0.75元/度，再加上设备运行维护本钱和设备折旧本钱，分布式能源站最低电价为1.15元/度。如果没有政府相关补贴和支持，天然气分布式能源站难以盈利和开展。2、天然气供给保障问题。天然气分布式能源的开展将大大增加天然气需求，保障天然气资源的供给将成为重要任务。3、政策、法律、标准有待深化细化。当前我国分布式能源开展尚处于起步阶段，虽然已出台促进和鼓励开展的政策，但法律标准、技术标准、财税金融政策、价格等方面需要进行统一和细化。4、设计技术方面1〕系统负荷预测技术还不成熟，导致设备选型不适宜和运行策略不是最优；2〕多能源匹配技术处于研发阶段。生物质能、太阳能、天然气等多能源的多特性，再加上缺乏实际经验，使能源合理匹配、分布式能源系统最优化变得困难；3〕分布式供能技术目前还缺乏标准和准入门槛的限制。5、设备开发技术方面1〕内燃机、燃气轮机等核心设备依赖进口，国产的质量差和不稳定，导致分布式能源系统本钱居高不下；2〕蓄电池等储能设备技术不成熟也制约了分布式能源的开展；3〕溴化锂制冷机组等用能侧设备的质量、高效率的输送设备、高质量的管材和阀件也是促进分布式能源系统成功的关键。6、投资方面。1〕投资主体多为业主，但由于价格问题，业主可能出现节能不节钱。2〕他方投资者由于收益不明，没有积极性。7、发电并网技术方面。发电并网、上网技术有难度。发电与主网电的关系复杂，可变性大，研究发电并网、上网技术，保证主网的稳定性和用户的平安性是目前研究的关键。四、影响分布式天然气能源经济性的主要因素为了分析影响分布式天然气能源经济性的主要因素，我们分别以热气机、微型燃气轮机、天然气内燃机为原动机，按热电联供或热电冷三联供模式，根据“以热定电，热电平衡〞的原那么配置分布式供能系统。经济分析中，按锅炉用天然气4元/m3，分布式供能用天然气2.43元/m3，平均电价0.85元/kWh计算。未考虑政府补贴，未计算天然气配套费用、场地本钱，电力配套均按80万元计算，投资总额为机电工程总投资，年运行时间360天，每天16小时〔峰平电价时段〕运行时，五种配置的分布式供能系统其经济性如下表所示：1、电力上网及电价对经济性的影响上述不同容量分布式供能的经济性分析是基于分布式供能系统满足用户根本热负荷，所发电力全部自用为前提，等效为上网条件下的上网电价0.85元/kWh。假设假设根本热负荷不变，用户自有电负荷仅能满足分布式供能系统2880h〔原开机时间的50%〕开机时间要求，假设不能上网或多余电力按0.6元/kWh上网，分布式供能经济性如下表所示：当根本电负荷仅满足原运行时间的50%时，假设多余电力按0.85元/kWh上网，那么投资回收期不变；假设不能上网，投资回收期增加一倍；假设上网电价降为0.6元/kWh，那么减少投资回收期-2—-5.2。因此，能否上网和上网电价对系统经济性影响极为明显。2、天然气价格对经济性的影响如果当前分布式供能优惠气价按2.43元/m3，锅炉4元/m3，峰平平均电价按0.85元/kWh计算。假设比照在此根底上分布式供能优惠气价降低20%〔2.04元/m3〕和增加20%〔2.92元/m3〕的情况，其经济性比拟如下表所示：从上表可以看出，在其他条件不变时，优惠气价降价20%，将减少系统投资回收期1.4~2.6年，对工程经济性影响明显；优惠气价涨价20%，将减少系统投资回收期-2.6~-7.2年，对工程经济性影响极为明显。3、政府补贴对经济性的影响假设考虑政府补贴，分别按0.1万元/kW和0.4万元/kW计算，那么五种配置的分布式供能系统其经济性如下表所示：从上表可以看出，假设政府补贴按0.1万元/kW计，那么工程静态投资回收期减少约0.2~0.5年，对工程经济性影响不大；假设政府补贴按0.4万元/kW计，那么工程静态投资回收期减少约0.9~2.7年，对工程经济性影响明显。4、燃机技术进口导致工程投资价格天然气分布式能源行业的产业链主要包括设备制造、工程总承包EPC、投资运营。对于设备制造最核心的部件为燃气轮机或者内燃机，其投资本钱占到总本钱60-70%，燃气轮机为稀缺性技术，除了收购荷兰OPRA的派思股份外，中国几乎没有企业有独立自主的商用化小型燃气轮机制造能力，主要通过国外进口。通过测算总投资增加10%，发电本钱增加约3.17%。五、不同领域对分布式供能系统的适用性评价不同建筑业态，基于热负荷、空调负荷、热电波动、稳定负荷、传输距离、节能减排、备用发电等级进行综合评分情况如下表：从上表可知，医院因负荷稳定、热电波动较小、设备利用小时数高以及供能品种多〔电力、蒸汽、冷气以及热水〕从而开展分布式天然气能源工程有较高的经济回报。其次是宾馆、办公楼、商业区、工厂、商场以及社区住宅。六、开展分布式天然气能源工程的思路根据我们公司目前的实际情况，就未来开展分布式天然气工程有以下几点看法：1、按照地