天然气发电的经济性分析

4天然气发电的经济性分析天然气发电工程的顺利立项、建设和运转，除了保证有充足的天然气来源以外，还将取决于天然气发电的经济性。天然气电站投资相对较小，运行本钞票较低，其运行经济性将特殊大程度上取决于天然气价格。此外还与机组容量和循环热效率、运行方式、年利用小时数、建设资金构成及贷款利率等有关。下面就上述因素建立天然气电站的本钞票和上网电价模型、燃料价格敏感性分析模型和电站运行小时数敏感性分析模型分析天然气发电工程的投资经济性。天然气电站的本钞票构成分析天然气电站的发电本钞票计算模型天然气电站和传统的燃煤电站一样，直截了当的发电本钞票由以下几个局部构成：〔1〕总投资的折旧本钞票；〔2〕运行和维护本钞票；〔3〕燃料本钞票。关于正常运行的天然气电站而言，总投资的折旧本钞票、运行和维护本钞票全然固定，变化因素较少，可视为固定本钞票。燃料本钞票由于受天然气价格、天然气电站发电量等因素的碍事，变动较大，故视为可变本钞票。具体计算模型如下：〔1〕天然气电站总投资费用天然气电站的总投资费用要紧包括天然气电站的静态投资费用、财务费用〔要紧是利息支出〕以及运行与维护费用三个局部。其中静态投资费用由电站的单位容量造价和装机容量得到。为了表达出全生命周期的总投资费用，将其折算为现值。具体可表示为：TCR=(UIxK+FC+MC)x(P/A,i,n)〔1〕

其中，tcr是天然气电站总投资费用的现值〔元〕；U是单位容量造价费用〔元/kW〕；k是电站的装机容量〔kW〕,FC是财务费用〔元〕；MC是运行与维护费用〔元〕、是折现率〔%〕；n是电站投产运行期〔年〕。〔2〕天然气电站总投资的折旧本钞票依据天然气发电的特不性，本研究采取按运行小时数分摊固定本钞票的策略。那么电站总投资的折旧本钞票可表示为：SUIx（1—w）

nxSUIx（1—w）

nxTx（1-3）〔2〕COD= -nxE其中，cod是电站总投资的折旧本钞票〔元/kWh〕；sui是电站单位动态投资费用〔元/kW〕；①是净残值率；5是厂用电率〔％〕；T是机组年运行小时数〔h〕。〔3〕天然气电站燃料费用天然气电站燃料费用不仅与天然气价格有关，还与发电机组供电效率等因素有关。依据1kW,h输出电力=3.6MJ，天然气电站燃料费用可表示为：COF=(((1x3600/4.1868)/Q)/”)xP〔3〕gas其中,cof是电站燃料本钞票〔元/kWh〕；Q是天然气发热量〔kcal/m3〕用是机组供热效率〔％〕；p是天然气市场价格〔元/m3〕。gas在天然气发电燃料费用中，除了大局部的发电原料天然气费用外，还包括少局部的水费和材料费。依据相关工程数据资料显示，水费和材料费占燃料费比重极低，约为8元/MWh。因此结合式⑴,〔3〕,天然气发电本钞票可表示为：COE=COD+COF+0.008〔4〕其中，coe是天然气发电本钞票〔元/kWh〕。4.1.2天然气电站的上网电价计算模型测算天然气电站的上网电价不仅是为了满足评价天然气发电竞争力强弱的需要，也是为了满足内部收益率、投资回收期、借款回还期等其它经济评价指标的需要，因此，在发电本钞票已定的情况下，必定要测算一个最低的上网电价。上网电价是在天然气发电本钞票的根底上，加上总资本回报构成。其中总资本回报包括投资回报和负债回报。具体计算模型如下所示：P=COE+CR〔5〕gridCR=CRI+CRL=SUIx（Ratexi+Ratexi）/T〔6〕zI rL其中，p是上网电价〔元/kWh〕；CR是总资本回报〔元/kWh〕；CRIgrid是投资回报〔元/kWh〕；CRL是负债回报〔元/kWh〕；Rate是自有资z金比例；Rate是自融资比例；i是投资回报率；i是负债回报率，其rIL中i=iX（1T），”・是贷款年利率，n是还款年限。L（1+i）-14.1.3相关参数及指标值确实定计算发电本钞票与上网电价涉及到众多的参数和指标，为了较为正确地计算这两个经济指标的数值，本文对相关参数和指标进行了如下确定：表1发电本钞票和上网电价计算的相关参数及指标值相关参数及指标数值厂用电率〔％〕净残值率〔%〕天然气发热量〔kcal/m3〕8600还贷年限匕〕15折旧年限⑸20贷款利率〔％〕投资回报率〔%〕注册资本金比例〔％〕25注：数据来自?火电工程限额设计参考造价指标〔2021年水平〕?。4.2天然气发电的经济性分析不同天然气发电燃机设备的选择不仅直截了当碍事到电站的总投资费用，还碍事燃料本钞票，而这些因素又碍事到发电本钞票和上网电价。因此不同类型燃机设备的选择是进行天然气发电经济性分析必须考虑的一个重要因素。目前我国的燃机要紧机型有6B、6F、9E和9F四个等级。4.2.1上网电价对天然气价格的敏感性分析本小节选用GE公司的9F级燃气蒸汽联合循环机组作为研究对象，进行上网电价对天然气价格的敏感性分析。9F级燃气蒸汽联合循环机组供电效率n取55.4%，静态单位造价为3282元/kW。参照华能北京厂燃气热电联产工程以及莆田燃气电厂等工程的动态单位投资估算数据，选定动态单位投资su/=3548元/kW来计算电站的发电本钞票和上网电价。通过测算，能够分不得到天然气发电的发电本钞票和上网电价，如下表2和3所示：

表2发电本钞票指标动态单位投资费SUI=3548元/kW、年利用小时数〔h〕天然气价格1元仅3〕2500300035004000450050003,年利用小时取3500h时,所对应的燃料本钞票为0.27~0.33元/kWh。显然,从燃料本钞票比立,天然气发电比燃煤发电高出0.05~0.11元/kWh。由此可知在发电市场中，燃气电站和燃煤电站相互竞争上网，首要解决燃料本钞票的全然差距咨询题。在发电本钞票的根底上，结合式〔5〕~〔6〕,以及表1中的相关指标，能够测算出天然气电站的上网电价，如下表3所示：表3上网电价指标动态单位投资费SUI=3548元/kW年利用小时数250030003500400045005000投资回报负债回报天然气价格〔元/m3〕上网电价〔含税〕Pgrid〔元/kWh〕由此，天然气电站上网电价对天然气价格的敏感性可如以如下面图3所示：图3所示：图3上网电价对天然气价格的敏感性取SUI=3548元/kW，机组运行小时数为2500h和4500h所对应的等高曲曲折折曲曲折折折折曲曲折折曲曲折折折折折折线〔以如下面图4〕来研究燃气价格对发电本钞票和上网电价的碍事。设面图4〕来研究燃气价格对发电本钞票和上网电价的碍事。设£33。图4年利用小时分不为2500h和4500h时天然气价格对上网电价的碍事从而，可计算出£grid2500△£grid2500△P/Pgrid grid△P /Pgas gas0.072/0.420.4/1.1=0.47△P./P0.072/0.325八一£ =gridgrid— =()61grid4500AP/P 0.4/1.1gasgas通过计算能够发觉，尽管在不同机组运行小时数下有不同的敏感性系数，但都有着较高的敏感系数，讲明燃料本钞票的上下决定着上网电价的上下。如在4500h处，天然气价格每变动1%，就会带来其对应的上网电价61%的变动。可见，燃气电厂的上网电价对天然气价格的变化十分敏感，要紧缘故在于燃料本钞票占电价构成比例较大，约为70%。4.2.2上网电价对年利用小时数的敏感性分析天然气电站机组运行小时数的大小不仅碍事着电站发电本钞票的上下，而且频繁的起动和停时机明显地缩短设备的使用寿命，相应的增加维修本钞票，落低机组运行可用率，从而碍事电站的经济性。因此，合理评估燃气电站的运行小时数不仅对电站运行的平安性有利，而且对增强电站的竞争力也有着重要的意义。3变化，上网电价对机组运行小时数的敏感性如以如下面图5所示。---O-SSm3—L0元加3―L1元m3元m3T-13元加3--L4元-4—，三ZO25] ，i， । ， । ，i， ■2J0D3WO3500 4WO45W 50W年运咛小时蚣＜h)图5上网电价对机组运行小时数的敏感性3时，机组运行小时从2500h增加到4000h,上网电价减小了0.08元〃0卜，其敏感系数为-0.29，讲明机组运行小时数每变动1%，上网电价将逆向变动2