关于我国天然气资源概况及使用方向的建议（下）

1 / 10关于我国天然气资源概况及使用方向的建议（下）世界天然气资源利用比例 利用方式直接发电能源工业自用工业燃料民用燃料化工原料所占比例26%14%29%26%5注：热电联供部分包括在工业和民用燃料之中世界公认天然气是电力工业的最佳燃料。天然气燃料电池虽然是最理想的发电装置，但目前的技术水平还不能形成规模化生产能力，无法满足人类的需求。所以，燃气轮机-蒸汽轮机联合循环是目前较理想的发电装置，其优势在于： 发电效率高：例如瑞士 ABB公司 KA26-1 型,容量2 / 10368MW联合循环机组在 ISO功况下的发电效率已经达到%，美国 GE公司正在研制的 STAG109G联合循环机组的效率已经直逼 60%，而燃煤火电厂的最高效率一直停留在 42% 以下； 节约用水：燃气-蒸汽联合循环电厂的蒸汽轮机仅占总容量的 1/3，所以用水一般为燃煤火电的 1/3，由于凝汽负压部分的发电量在全系统中十分有限，国际上已广泛采用空气冷却方式，用水量近乎为零。此外，甲烷中的氢和空气中的氧燃烧还原成二氧化碳和水，每燃烧 1立方米天然气理论可回收约公斤水，每公斤 LPG理论可回收公斤水，足以满足电厂自身的用水。节水对于严重缺水的华北、山东和西北地区是重要的优势条件； 占地节省：由于没有煤和灰的堆放，又可使用空冷系统，电厂占地大大节省，占地仅为燃煤火电厂的 10-30%，节约了大量的土地资源，这对地少人多的中国也非常重要的； 造价低廉：按照国际标准，大型联合循环电厂的工程总包交钥匙的单位千瓦造价为 300-500美元，大型燃煤电厂加装脱硫设施的造价为 900-1,000美元； 建设期短：燃气轮机系统发电的建设周期为 8-10个月，联合循环系统发电的建设周期为 16-20个月，而燃煤火电厂需要 24-36个月。这一优势可使市场预测周期缩短，避免出现向今天发电能力过剩的局面； 3 / 10设备灵活：燃气-蒸汽联合循环电厂的设备调节灵活性大大优于煤电和核电设施，它具有起停迅速，出力调节变化范围较大的优势，就技术而言其出力调节范围可从 0-110%，建设燃机电厂对于我国日益加剧的用电峰谷差压力有一定的缓解作用； 环境代价低：燃气-蒸汽联合循环电厂的全寿命周期的环境代价是目前主流发电工艺中最低廉的，它没有燃煤火电厂的多元污染，没有水电站的移民和淹没农田问题以及自然生态的负面影响，没有核电站的运行风险和反应堆退役后的存放难题。 500MW级燃机联合循环电厂与燃煤火电厂排放对比 燃煤火电厂联合循环电厂燃气/燃煤排放比二氧化硫8,0430氮氧化物5,0564 / 1089619二氧化碳2,942,3751,145,80839灰125,00000渣350,00000可吸入微粒428注：根据中国电力 9五规划尽管燃气-蒸汽联合循环电厂有如此众多的优势，但是它也受到了管道天然气和液化天然气特殊性的明显制约。因5 / 10而，在我国是否大规模建设此类性质的纯发电厂和管道天然气为燃料的调峰电厂仍须持慎重态度。首先，在我国一些主管部门和电力系统中对以管道天然气和液化天然气为燃料的燃机电厂的认识存在一些误区。 以管道天然气为燃料的纯以调峰为任务的大型燃机电厂在全世界是极少见的，即使参与调峰任务，一般也是在连续运行的状况下提供部分调峰容量，或担任系统的中级调峰任务。原因之一是电网的晚峰与居民用气的晚峰明显重叠，必将出现抢峰争气，对于天然气管网的安全供气构成威胁。如果建罐蓄气调节，显然不如使用液态燃料方便合算；原因之二是我国电网大多呈季节性冬夏双峰特征，一般冬夏与春秋的峰差在 10-30%之间，而天然气管网也因采暖制冷出现几乎完全相同的季峰特征，这是建罐蓄气根本无法解决的，实际上此类调峰电厂冬季可能出现根本无气可用的尴尬局面，不如直接发展使用液态燃料的燃机调峰电厂； 以液化天然气为燃料的燃机电厂的调节灵活性大大优于管道天然气，但该类电厂应尽可能靠近液化天然气接收站，最好作为接收站的附属设施运行。由于液化天然气系统受到运输船期的局限，在液化天然气运输船抵达之前必须清空储罐库容，该类电厂将不得不进行周期性反调峰，电网必须充分考虑这一因素； 6 / 10天然气作为燃料必然远高于煤炭和铀，但是燃气-蒸汽联合循环电厂的效率高、造价低，如果能尽量保持设备满负荷运行和减少起停，使其保持高效率和低运行成本；发挥环境代价低可靠近用电负荷中心，从而减少电网投资和线网损的优势，将足以克服燃料成本高带来的障碍，使电价保持竞争能力； 由于天然气燃机电厂突出的环保优势，使其为整体电力行业承担了社会义务，并为其他项目腾出了大量环境容量空间。因此，它不应与环境污染严重的燃煤电厂实行“同网、同质、同价”和“竞价上网” ，否则将显失公平，并背离基本的社会道义。环境价值应该在电力“质”的含义中体现，实际电价应该在用户点核算； 其次，尽管我国的天然气资源有一定潜力，从周边国家进口天然气也有一定的条件，但我国人口众多，人均可利用的资源量不能算丰富。目前，主要面临的问题并不是缺电，而是城市严重的环境污染急待治理。因此，大量建设以天然气为燃料的燃机发电厂是不切实际、不符合社会道义的。只有在近气田或有自属管输气条件的地方，如能够合理解决不与管网争气问题，可以根据情况适当发展天然气直接发电和调峰。将天然气单纯作为居民生活燃料和工业燃料，不仅是资7 / 10源的严重浪费。同时，也造成燃气成本过高企业无法承受，管网用气不稳定，冬夏季季峰差过大，被迫增加管网的调峰配套投资，从而陷入进一步增大供气成本的恶性循环。根据发达国家发展天然气 20年来的经验，发展燃机热电厂是解决问题最有效的手段。 燃机热电厂：实际上燃气轮机使用最广泛的行业是热电联供，美国 1980-1987七年间建设了 1,728座热电厂，其中 73%是天然气燃机热电厂。燃机热电的装机方式主要分两类：A、燃气轮机-蒸汽轮机联合循环热电联供：该方式主要是将燃机的热烟气通过余热锅炉回收转换蒸汽，由蒸汽轮机发电后抽汽供热。其特点是电、热调节灵活，发电量较大，火用的有效利用率高，但热电比较小；B、燃气轮机热电联供：由燃机直接带供热锅炉供热。特点是热效率高，热电比大，但相对发电量少，调节灵活性较差。其供热主要靠锅炉补燃进行调节。 GE STAG 106B 功效比较 项目单位燃气-蒸汽联合循环 发电燃气-蒸汽联合循环热电联供抽凝机燃气-蒸汽联合循环热电联供背压机燃机热电联供燃机热电联供燃料耗量 GJ/h燃机出力 KW3770037700377003770037700蒸汽机出力KW17000103506000总发电效率%3120 供热量 T/h5093194 供热热值GJ/h供热效率%48 总热效率% 注：根据GE 联合循环产品系列及性能8 / 10一书燃机热电的优势：除上述天然气燃气-蒸汽联合循环发电厂的优势均具备外，突出的特点是热电综合效率高、其环境效益和公共效益得以进一步延伸、提高了能源利用率和保障系数。 从上表可见，燃机热电厂热效率大大高于发电厂，甚至高于燃气锅炉。它在供热的同时将部分能量转换为高价值的电能，提高了能量中火用的利用，从而提高了节能水平；燃机热电厂由于技术先进污染极小，特别是氮氧化物单位排放量远低于燃煤和天然气燃气锅炉。我国城市污染治理将面临大量燃煤锅炉的改造任务，使用燃机热电技术改造应是最佳方案； 氮氧化物排放比较 工艺方式35t/h燃煤锅炉35t/h燃油锅炉35t/h燃气锅炉40MW燃机热电Nox排放浓度400ppm200ppm150ppm9-25ppm9 / 10Nox排放量/h/h/h/h注：根据首都蓝天热能系统工程方案 燃机热电厂容量较小，星罗棋布在城市之中，对于电网、气网的安全运行将有积极作用。燃机热电厂一般可采用双燃料系统，在天然气供应出现问题时，可及时切换其他燃料，保障供热、供电。 根据发达国家经验，通过天然气管网系统内的双燃料燃机切换其他燃料，是解决管网调峰的最佳经济手段。在首都蓝天热能系统工程研究中，其经济性得到进一步证实。一项投资，既解决环保，又解决天然气的合理利用，减少了管网调峰投资和损耗，并解决了城市供热系统的建设或改造资金，最终还实现了电力建设的增容，减少了电网输变电投资和损耗，以及相对介绍了电网的调峰压力，一举多得。 发展燃机热电要坚持适度规模：由于燃气轮机的工艺原理，特别是热电联供的技术特性，小型机组和大型机组之间在热电联供热时效率相差极小，这与过去燃煤电厂的概念根本不同。因此，在发