天然气发电的经济性分析

邵雪华 詹淑慧

1.北京建筑大学环境与能源学院；2.北京建筑大学北京市“供热、供燃气、通风及空调工程”重点实验室

2012 年10 月，国家先后颁布了《天然气发展“十二五”规划》、《天然气利用政策》，明确把天然气价改列入“十二五”期间资源产品价格改革的主要目标之一。2010—2012 年间，我国进口气价上涨了68.8%，对外依存度到“十二五”末很可能接近40%，进口气国内销价和进口成本倒挂日益严重，这也倒逼国内气价需要调整。价格倒挂催化价改，天然气市场化势在必行。本文根据现状价格及市场化后的价格，分析燃料价格对于上网电价的敏感性以及对不同燃料的经济性以及环保性进行分析对比得出适合各类燃料发展的价格区间。

概述

天然气是一种洁净环保的优质能源，几乎不含硫、粉尘和其他有害物质，燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料，造成温室效应较低，因而能从根本上改善环境质量。天然气作为世界公认的清洁能源，在我国已经得到了广泛的应用，天然气的用量也不断攀升，用气结构也不断发生变化。

为治理大气污染，北京市将大力推进“煤改气”，燃煤电厂关停、采暖锅炉改造、工业用煤压减和散煤治理四大领域压减燃煤260 万t，五环路内基本取消燃煤锅炉，因此天然气发电已经成为城市热点中心的主要能源，北京四大热电中心全部建成投运后，清洁能源使用比重将达80%。

表1 北京市天然气用气负荷及用气结构

从此可见，天然气用于发电的比例越来越高，因此在天然气市场化的背景下，天然气价格上涨必将导致上网电价的上涨，当天然气价格上涨到一定程度，则天然气发电的成本过高，天然气发电将不再有经济效益，因此分析天然气价格对发电领域的影响是很有必要的。

燃料价格对上网电价的敏感性分析

图1 北京市天然气负荷统计及预测

我国北方地区主要是火力发电，占总发电站的70%，火力发电主要有燃煤发电和燃气发电。本文各选取两种典型的燃煤发电机组和燃气发电机组，根据《火电工程限额设计参考造价指标（2010 年水平）》里的发电成本和上网电价计算的相关参数及指标值，取年运行小时数4000、4500、5000 分别对发电成本和上网电价进行计算。

燃煤价格对上网电价的敏感性分析

（1）由于北京的燃煤电厂主要普使用的是装机容量为600MW 的发电机组，因此选用2×600MW 超临界燃煤发电机组作为研究对象，进行燃煤价格对上网电价的敏感性分析，参照600MW 电厂的工程投资数据，通过计算，可以分别得到天然气发电的发电成本和上网电价，如表2 所示。

根据机组运行小时数为4000h、4500h 和5000h 所对应的等高曲线来研究燃气价格对发电成本和上网电价的影响。设ε 为敏感系数；煤价变化区间取450 元/t～950元/t，从而，可计算出

图2 2005 年天然气用气结构

图3 2010 年天然气用气结构

图4 2015 年天然气用气结构

表2 600MW 燃煤发电机组发电成本和上网电价

表3 1000MW 燃煤发电机组发电成本和上网电价

表4 350MW 燃气发电机组发电成本和上网电价

（2）选取徐闻燃煤电厂的1000MW 超临界燃煤发电机组进行计算

装机容量为1000MW 超临界燃煤发电机组是较新型的燃煤发电机组，因此选用2×1000MW 超临界燃煤发电机组作为研究对象，进行燃煤价格对上网电价的敏感性分析，参照选用徐闻燃煤电厂的投资数据，通过计算，可以分别得到天然气发电的发电成本和上网电价，如表3 所示。

根据机组运行小时数为4000h、4500h 和5000h 所对应的等高曲线来研究燃气价格对发电成本和上网电价的影响。设 为敏感系数；煤价变化区间取450 元/t～950元/t，从而，可计算出

天然气价格对上网电价的敏感性分析

目前我国的燃机主要机型有6B、6F、9E 和9F 四个等级，北京的四大热点中心主要采用的是9F 级机组，通州运河核心区区域能源中心采用的是6B 级机组。

（1）由于北京地区的燃气发电厂主要使用9F 级燃气机组，选用4×350MW 的9F 级燃气蒸汽联合循环机组作为研究对象，进行天然气价格对上网电价的敏感性分析。参照北京四大燃气电厂等工程的动态单位投资估算数据，通过计算，可以分别得到天然气发电的发电成本和上网电价，如下表4 所示。

根据机组运行小时数为4000h、4500h 和5000h所对应的等高曲线来研究燃气价格对发电成本和上网电价的影响。设ε 为敏感系数；气价变化区间取3.07 元/m3～4.07 元/m3，从而，可计算出

表5 230MW 燃气发电机组发电成本和上网电价

（2）选用3×230MW 的6B 级燃气蒸汽联合循环机组作为研究对象，进行天然气价格对上网电价的敏感性分析。参照通州运河核心区区域能源中心工程的动态单位投资估算数据，通过计算，可以分别得到天然气发电的发电成本和上网电价，如表5 所示。

根据机组运行小时数为4000h、4500h 和5000h所对应的等高曲线来研究燃气价格对发电成本和上网电价的影响。设ε 为敏感系数；气价变化区间取3.07 元/m3～4.07 元/m3，从而，可计算出

通过计算可以发现，虽然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，说明燃料成本的高低决定着上网电价的高低，且随着年运行小时数的增加，敏感系数逐渐增加。可见，燃料价格对上网电价的电厂的变化十分敏感，主要原因在于燃料成本占电价构成比例较大，约为70%。

燃煤发电与燃气发电经济性对比

北京热电厂的燃煤发电机组常用的装机容量是600MW，燃气发电机组主要为9F 级机组，常用的装机容量主要是350MW，现选上述的装机容量为600MW的燃煤发电机组与装机容量为350MW 的燃气发电机组进行经济性对比，由于北京地区的热电厂全年运行小时数为4000～5000h，所以取年运行小时数为4500h，对两种机组的发电的上网电价进行对比如表6。

由上述可得，天然气价格在2.67 元/m3时，燃煤价格约等于1100 元/t 时，天然气发电所得上网电价与燃煤发电所得上网电价相等，当燃煤价格高于1100 元/t 时，天然气用于发电相较于传统的燃煤发电才具有经济优势；若天然气价格增长到3.87 元/m3时，燃煤价格约等于1600 元/t 时，天然气发电所得上网电价与燃煤发电所得上网电价相等，当燃煤价格高于1600 元/t 时，天然气用于发电相较于传统的燃煤发电才具有经济优势。但就目前的煤炭价格来讲，煤炭价格低于天然气价格，即煤炭发电成本比天然气发电的成本要低。因此，但从经济的角度上讲，燃煤发电比燃气发电更具有经济优势。

表6 燃煤发电与燃气发电上网电价对比

图5 燃煤发电与燃气发电上网电价对比

结语

1.天然气发电的成本比燃煤发电成本高，以目前工业用天然气的价格2.67 元/m3来说，当燃煤价格高于1100 元/t 时，天然气用于发电才具有经济优势。

2.若天然气价格市场化后增长到3.87 元/m3时，当燃煤价格高于1600 元/t 时，天然气用于发电才具有经济优势。

3.天然气发电相较于传统的燃煤发电，其环保效益具有很大优势，且根据北京的现状及政策，势必将全部采用天然气作为燃料用于发电，而煤炭由于其燃烧会对环境造成严重的污染，所以支持政府发展天然气的使用，煤炭价格应向上调整作为污染空气的惩罚费用。