摘要:2014年,國務(wù)院辦公廳印發(fā)《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014~2020年)》,該計劃推動能源價格的改革。天然氣價格將擺脫政府定價的機制,由市場形成。近年來中國天然氣發(fā)電未得到廣泛應(yīng)用,而是以煤炭發(fā)電為主,主要原因是發(fā)電成本偏高。因此,只有降低天然氣價格,才能夠與煤炭發(fā)電具有成本競爭力。文章通過建立模型對影響天然氣發(fā)電成本的主要因素進行敏感性分析,得出結(jié)論并提出建議,使中國未來發(fā)電市場從煤炭轉(zhuǎn)化為天然氣成為可能。
關(guān)鍵詞:天然氣;發(fā)電成本;天然氣價格;敏感性分析
天然氣發(fā)電在其他大部分國家已經(jīng)廣泛應(yīng)用,在我國起步較晚。20世紀初,中國政府才開始尋求擴大天然氣發(fā)電廠的方法,但是成功率并不高。直到2010年,政府新提出的天然氣發(fā)電技術(shù)的工業(yè)政策和天然氣價格的改革,中國天然氣新的發(fā)展機會再次出現(xiàn)。2014年,國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃》,此次行動計劃的核心就是推進能源價格改革,這也就意味著天然氣發(fā)電價格不再受政府約束,而是隨著市場經(jīng)濟改革來決定。給天然氣發(fā)電市場更廣闊的平臺。
一、中國天然氣供求現(xiàn)狀
我國天然氣發(fā)展起步稍晚,20世紀末仍然處于初期階段。但中國天然氣地質(zhì)資源量很豐富,20世紀的年增長率可達10%以上,20世紀90年代約為17.3%。但是由于新發(fā)現(xiàn)的速度趨緩,21世紀初年增長率就下降到了10%以下,2013年為7.99%,2014年為9.53%;我國天然氣發(fā)電行業(yè)逐漸興起,因此天然氣需求也日益增長,我國目前天然氣供不應(yīng)求,這就需要逐漸加大LNG進口量來滿足國內(nèi)天然氣供不應(yīng)求的差值。我國目前已經(jīng)建成了三大LNG接收站,分別是廣東深圳LNG接收站、福建LNG接收站和上海LNG接收站,并計劃在其他地區(qū)相繼投產(chǎn)運行。根據(jù)《中國未來能源》中“資源市場落實、統(tǒng)籌規(guī)劃,適時、有序、適度引進LNG資源”的原則,預(yù)計到明年,我國LNG資源引進規(guī)模能夠突破2400×104t。
二、影響天然氣發(fā)電成本的因素及分析
(一)影響因素
我國現(xiàn)行發(fā)電結(jié)構(gòu)仍以煤炭為主,占總發(fā)電行業(yè)70%以上,煤炭發(fā)電成本雖低,但是污染物排放問題非常嚴重,排放的污染物如氮氧化物、二氧化硫等對環(huán)境污染極大。因此為了滿足空氣污染控制的要求,天然氣發(fā)電已快速發(fā)展。但高昂的發(fā)電成本成了最大的弱點。目前,天然氣發(fā)電的成本是煤炭發(fā)電成本的2~3倍,很多發(fā)電企業(yè)都依靠政府補貼才得以存活,因此天然氣價格是主要因素。此外,發(fā)電成本還有很多其他重要的因素,如環(huán)境成本、燃機工作效率、年利用小時數(shù)等。下文就上述因素建立天然氣價格敏感性分析模型對天然氣發(fā)電成本進行分析。
(二)建立模型
為了簡化模型的計算,假設(shè)天然氣發(fā)電站的發(fā)電成本只包括以下三個方面:總投資費用、總投資的折舊成本以及燃料成本。具體計算模型如下。
1. 總投資費用
天然氣發(fā)電站的總投資費用主要包括初期的投資費用、利息支出以及運行與維護費用。其中靜態(tài)投資費用由發(fā)電站的單位容量造價和裝機容量計算所得。為了考慮貨幣時間價值,將其發(fā)電站的總投資費用折算為現(xiàn)值。
(三)相關(guān)參數(shù)及指標值的確定
根據(jù)上述模型計算天然氣發(fā)電成本涉及到眾多的參數(shù)和指標,為了較為準確地計算這個經(jīng)濟指標的數(shù)值,本文對相關(guān)參數(shù)和指標確定如表1所示。
燃機設(shè)備型號的選擇是進行天然氣發(fā)電因素敏感性分析的一個重要前提。我國目前的燃機型號有6B、6F、9E和9F四個等級,本文選用9F型號的燃機作為研究對象,對天然氣價格影響因素進行敏感性分析。根據(jù)燃機的型號得知9F型號燃機的供電效率取55.4%,靜態(tài)單位造價為3282元/kW,并選定動態(tài)單位投資SUI=3548元/kW來計算發(fā)電站的發(fā)電成本。
(四)影響因素的結(jié)果分析
1. 天然氣價格因素
根據(jù)上述所建立的模型,以及給出的相關(guān)的參考數(shù)據(jù),選取中國北京天然氣的價格作為參考,所選范圍:1.5~2.0元/m3,年運行小時的范圍2500~4000h,天然氣發(fā)電成本計算結(jié)果如表2所示。
根據(jù)表2結(jié)果分析,假定煤炭發(fā)電標準煤價以650元/t為例進行測算,煤炭發(fā)電廠的單位成本約0.31元/kWh。當(dāng)天然氣價格取1.5~2.0元/m3,年運行小時取3500h時,燃料單位成本對應(yīng)的區(qū)間0.33~0.46元/ kWh。顯然,隨著燃料成本相比,天然氣發(fā)電的單位成本比煤炭發(fā)電高達0.01~0.14元/kWh。結(jié)果顯示天然氣發(fā)電成本無法與煤炭發(fā)電成本形成競爭力。由此可知在發(fā)電市場中,天然氣和燃煤發(fā)電站能夠形成成本競爭力的首要解決的問題就是:降低天然氣價格。
2. 天然氣發(fā)電站燃機工作效率
提高天然氣燃機的工作效率是降低發(fā)電總成本的關(guān)鍵途徑。一般來說,“E”型燃機效率比“F”型燃機效率低出5%~6%。參照上述公式(3),同樣的功率,以天然氣價格為1.8元/m3,有COF=0.18/η,根據(jù)公式(4),當(dāng)燃機工作效率提高5%~6%時,那么發(fā)電成本可以下降8%左右。由于我國目前天然氣價格較高,所以選用先進的大容量、高參數(shù)的燃氣輪機技術(shù)顯得更為重要。
3. 環(huán)境成本的因素
根據(jù)表3數(shù)據(jù)顯示,燃煤電廠的污染物一年的排放量總計3430902t,燃氣電廠的污染物一年的排放量總計1242291t,兩者比例2.8:1,煤發(fā)電排放出大量的污染物,尤其是二氧化碳的排放量,占總的86%,我國都偏向于發(fā)電后的控制,實行先排放后治理的政策,因此這部分污染物成本已經(jīng)成為發(fā)電成本的一部分。通過兩者的比較,發(fā)現(xiàn)天然氣發(fā)電的排放物符合國家治理的環(huán)境政策,從污染物的環(huán)境成本來看,天然氣發(fā)電有了明顯的優(yōu)勢。
三、擴大天然氣發(fā)電市場的建議
根據(jù)上述分析結(jié)果表明,與煤炭發(fā)電相比,天然氣發(fā)電目前的優(yōu)勢是環(huán)境成本較小,這呼應(yīng)了國家的能源環(huán)保政策。為了讓天然氣發(fā)電與煤炭發(fā)電具有更大的成本競爭力,提出以下幾點建議。
(一)降低天然氣價格
2014年能源計劃推動能源價格的改革,天然氣市場價格應(yīng)適當(dāng)?shù)慕档筒⑦M行合理控制,目前就我們國家而言,天然氣價格一直處于上下波動狀態(tài),2013年就出現(xiàn)四次調(diào)整,天然氣價格仍然由政府掌控。根據(jù)十八大報告最新政策:我國要實現(xiàn)多元化市場改革。國家應(yīng)該大力吸收多方投資者投入天然氣發(fā)電產(chǎn)業(yè),這樣一來,我國發(fā)電行業(yè)競爭就越發(fā)激烈,那么各大企業(yè)通過什么戰(zhàn)略來吸引消費者的眼球?只有降低天然氣價格,天然氣才能在市場上生存。
(二)實現(xiàn)燃氣輪機國產(chǎn)化
天然氣發(fā)電的發(fā)展一直被多個因素所約束,從宏觀角度看,氣源、氣價無疑是擋在天然氣發(fā)電面前的絆腳石,但同時天然氣發(fā)電設(shè)備的燃氣輪機也是不容忽視的。因此天然氣價格保持不變的情況下,提高燃氣輪機的效率是降低天然氣發(fā)電成本的有效路徑。目前我國對燃氣發(fā)電核心技術(shù)并未完全掌握,所以所有燃氣設(shè)備都是進口的,而進口設(shè)備價格昂貴,導(dǎo)致發(fā)電總成本偏高。如果我國能夠?qū)崿F(xiàn)燃氣輪機國產(chǎn)化,那么就能降低成本。國內(nèi)一些大型制造企業(yè)目前也只能夠制造、組裝簡單的燃氣發(fā)電機組,在整體熱部件材料制造等關(guān)鍵技術(shù)方面尚未取得突破性的成功,還需繼續(xù)研發(fā)。
(三)建立天然氣儲備體系,穩(wěn)定天然氣供應(yīng)
目前,中國地下天然氣儲氣庫有效容量僅是天然氣年消費量的1~2%左右,與歐美國家20%左右的水平之間的距離甚遠,與世界平均水平的12%也有相當(dāng)大的距離,所以這是近幾年我國冬季的“氣荒”的主要原因。應(yīng)該建立天然氣儲備體系來保證天然氣能夠長期穩(wěn)定地被供應(yīng),該體系主要包括以下幾方面內(nèi)容:在市場多元化改革體制下, 鼓勵吸收更多投資者出資建設(shè)天然氣儲備設(shè)施;為了預(yù)防“氣荒”,天然氣生產(chǎn)供應(yīng)企業(yè)以及城市燃氣公司應(yīng)當(dāng)建設(shè)季節(jié)儲氣庫;國家應(yīng)制定天然氣應(yīng)急儲氣庫。
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*本文受國家社科重大基金“我國能源價格體系建設(shè)與能源發(fā)展戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型”(編號12ZD062)、國家自然科學(xué)基金“煤電系統(tǒng)碳捕集碳封存下的碳排放及經(jīng)濟技術(shù)綜合評價”(編號51276081)、江蘇大學(xué)第13批大學(xué)生科研立項資助項目“環(huán)境績效關(guān)系的實證研究——來自重污染類上市公司的經(jīng)驗數(shù)據(jù)(編號13C177)資助。
(作者單位:江蘇大學(xué)財經(jīng)學(xué)院)