我國(guó)頁巖氣發(fā)電任重道遠(yuǎn)

當(dāng)前，燃煤發(fā)電對(duì)大氣帶來的污染已成為中國(guó)霧霾最主要的成因。

出于緩解前所未有的環(huán)保壓力這一動(dòng)機(jī)，我國(guó)政府開始鼓勵(lì)“煤改氣”和天然氣發(fā)電。與燃煤發(fā)電相比，天然氣發(fā)電具有環(huán)境代價(jià)小、投資成本低、建設(shè)周期短、占地面積小、機(jī)組啟�？斓戎T多優(yōu)勢(shì)，并由此成為發(fā)達(dá)國(guó)家的主要發(fā)電形式。

經(jīng)過幾年探索和實(shí)踐，我國(guó)頁巖氣勘探開發(fā)已具備一定基礎(chǔ)，并且有關(guān)產(chǎn)業(yè)扶持政策框架也基本成型。

因此，頁巖氣作為一種新興清潔能源，在我國(guó)能源格局戰(zhàn)略調(diào)整和電力發(fā)展上將扮演重要角色。清華大學(xué)電機(jī)系教授趙偉熟知我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展，我們特邀其團(tuán)隊(duì)對(duì)我國(guó)發(fā)展頁巖氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)可行性提出建議。

頁巖氣是指賦存于富有機(jī)質(zhì)泥頁巖及其夾層中，以吸附或游離狀態(tài)為主要存在方式的非常規(guī)天然氣，成分以甲烷為主，是一種清潔能源。

當(dāng)前，對(duì)頁巖氣的勘探和開采已在全球油氣勘探領(lǐng)域異軍突起，成為世界上頁巖氣蘊(yùn)藏量大的國(guó)家和地區(qū)的共同選擇。

本質(zhì)上，頁巖氣和常規(guī)天然氣都是天然氣，主要成分均為甲烷（CH4），但常規(guī)天然氣的具體成分相對(duì)復(fù)雜，甲烷所占比重約65%，其他成分為乙烷、丙烷和丁烷；而頁巖氣中甲烷所占比例一般能達(dá)到70%甚至更高（我國(guó)四川盆地南部頁巖氣田的甲烷體積分?jǐn)?shù)約為86.5%），其余成分主要是氮?dú)�，并含有少量乙烷、丙烷和二氧化碳�?/p>

天然氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)起步晚

在不少發(fā)達(dá)國(guó)家，天然氣發(fā)電已是主要發(fā)電形式之一。例如在美國(guó)，天然氣發(fā)電裝機(jī)已占其發(fā)電總裝機(jī)容量的約40%，且成為目前唯一有力增長(zhǎng)的發(fā)電類型。在歐洲，天然氣發(fā)電已占到電力供應(yīng)總量的1/4，但近兩年，歐洲由于天然氣價(jià)格居高不下，因虧損關(guān)閉天然氣發(fā)電站在歐洲多個(gè)國(guó)家屢見不鮮，天然氣發(fā)電比例有所下降。

在日本，天然氣發(fā)電裝機(jī)容量占發(fā)電總裝機(jī)容量的約29%，天然氣發(fā)電主要承擔(dān)著腰荷和峰荷，特別是對(duì)調(diào)峰起至關(guān)重要作用。福島大地震后，日本政府關(guān)停了核電機(jī)組，天然氣發(fā)電比例進(jìn)一步增加。

雖然國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布的數(shù)據(jù)顯示，近年來我國(guó)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)正在向以城市天然氣和發(fā)電為主轉(zhuǎn)變，天然氣發(fā)電裝機(jī)容量呈加速增加態(tài)勢(shì)，到2015年有望突破6000萬千瓦。

但由于受到天然氣供應(yīng)量很小的制約，天然氣發(fā)電起步較晚，天然氣發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量占發(fā)電機(jī)總裝機(jī)容量?jī)H約3%。

此外，目前我國(guó)天然氣發(fā)電行業(yè)缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。首先，按相同的發(fā)熱量計(jì)算，天然氣發(fā)電成本比燃煤發(fā)電高出很多，從各地的上網(wǎng)電價(jià)來看，天然氣發(fā)電缺乏盈利空間；其次，我國(guó)天然氣價(jià)格改革與電力價(jià)格改革的方向是電力競(jìng)價(jià)上網(wǎng)和天然氣價(jià)格市場(chǎng)化，這將導(dǎo)致天然氣發(fā)電市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的進(jìn)一步下滑。

此外，我國(guó)天然氣供給和運(yùn)輸能力不足，使天然氣發(fā)電機(jī)組往往不能按照電網(wǎng)調(diào)度出力曲線運(yùn)行。而天然氣發(fā)電廠承擔(dān)著購氣合同“照付不議”與競(jìng)價(jià)上網(wǎng)、電網(wǎng)調(diào)峰所致的用氣量不確定的經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，無疑也限制了天然氣發(fā)電行業(yè)的發(fā)展。

頁巖氣發(fā)電經(jīng)濟(jì)性分析

基于國(guó)內(nèi)外頁巖氣開發(fā)和天然氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實(shí)情況，并結(jié)合我國(guó)能源緊缺和環(huán)保壓力極大的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，可看出，我國(guó)頁巖氣地理分布與電力負(fù)荷中心分布的吻合度較高，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的電力負(fù)荷中心利用頁巖氣就地發(fā)電，可切實(shí)減輕不斷增大的節(jié)能減排壓力。

而在我國(guó)西北地區(qū)，由于風(fēng)電等間歇性可再生能源富集，若能實(shí)現(xiàn)頁巖氣就地發(fā)電，則可滿足當(dāng)?shù)夭粩嘣鲩L(zhǎng)的調(diào)峰需求。

由于使用頁巖氣的發(fā)電機(jī)組和使用常規(guī)天然氣的發(fā)電機(jī)組是一樣的，頁巖氣發(fā)電與常規(guī)天然氣發(fā)電的主要成本差異取決于燃料成本。

2013年8月，北京市上調(diào)了發(fā)電用天然氣價(jià)格，新價(jià)格為2.67元/立方米，如此，以常規(guī)的9F天然氣發(fā)電機(jī)組為例，當(dāng)年利用小時(shí)取3500時(shí)，所對(duì)應(yīng)的單位燃料成本約為0.6元/千瓦時(shí)。

由于不同頁巖氣田的富氣程度、開采難度和相關(guān)輸運(yùn)管道待建情況等諸多影響成本的因素各不相同，在缺乏足夠開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的當(dāng)下，對(duì)我國(guó)商業(yè)化開發(fā)頁巖氣的成本還很難作準(zhǔn)確估計(jì)。

假設(shè)頁巖氣的生產(chǎn)成本在1.24～2.68元/立方米，再綜合考慮開采工作運(yùn)行維護(hù)成本、管道運(yùn)輸成本等，即使政府給予0.4元/立方米的政策性補(bǔ)貼，預(yù)計(jì)頁巖氣進(jìn)入電廠的價(jià)格也會(huì)略高于當(dāng)前的天然氣價(jià)格。

如此，使用頁巖氣發(fā)電的單位燃料成本和電力生產(chǎn)成本，將高于使用常規(guī)天然氣的發(fā)電成本。而單從經(jīng)濟(jì)性看，我國(guó)目前頁巖氣發(fā)電將面臨更為嚴(yán)重的缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力問題。