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天然气供热发电热电联产到底该不该推广?

时间:2019-8-19 11:11:11   作者:韩   来源:投稿   评论:0
内容摘要:从整个电源结构上讲,我国是希望有气电厂的,但希望的是天然气调峰电厂,而非天然气热电联产”。随着风电光伏这些不稳定不确定?#30446;?#20877;生能源占比不断增加,需要电网要有更强的调峰能力..
天然气供热发电热电联产项目到底该不该推广?

中国工程院江亿院士的观点:“我国不应再发展天然气热电联产了,要尽快停止。”这个观点引起?#21040;?#30340;一片哗然,不仅直接关系到中国能源结构性转型和供给侧改革,也关系到中国应如何面对世界“百年之大变局”。

梳理江亿院士反对天然气热电联产的主要观点,一是中国天然气对外?#26469;?#24230;过高,担心能源安全;二是中国需要天然气调峰电站,不需要发展热电联产;三是天然气是稀缺资源,搞发电热电得不偿失;四是天然气替代煤炭,煤炭怎么办;五是天然气价格昂贵,用的越少越好。

就这些观点,一些?#30340;?#19987;家有积极支持的,也有表示反对的。在文章中,江亿院士的观点得到工程院倪维斗院士、清华大学付林教授、中国电力企业联合会理事长刘振亚、中海油研究总院规划研究院综合规划资深工程师许江风的支持,他们都是我十分尊重的专家,实事求是地说这些观点?#20174;?#20102;各自层面和角度看到的问题。

天然气供热发电热电联产到底该不该推广?


持不同意见的有江苏省能源局气电及分布式能源工程研究中心秘书长刘志坦、国务院发展研究中心资源与环境政策研究所研究员郭焦锋、中国城市燃气协会分布式能源专委会主任徐晓东等,他们针锋相对的观点也是有充足的数据支持和科学依据。

关于天然气安全问题

江亿院士的话:“去年我国已经超过日?#22659;?#20026;世界第一大天然气进口国,对外?#26469;?#24230;超过40%,如果再升高,能源安全就会产生问题”。这确实是一个实实在在的矛盾,2018年中国的天然气对外?#26469;?#24230;实际上已经达到45.3%,今年上半年超过47%,而?#19968;?#22312;快速增长,安全问题无法回避。

造成天然气?#26469;?#24230;?#20013;?#19978;升的主要原因是什么?

是因为中国天然气资源不足,还是油气改革滞后?#31185;涫担?#20013;国的天然气资源还是非常丰富的,常规天然气资源量大约在56万亿方,根据自然资源部公布的数据,截至2017年,全国天然气剩余技术可采储量55220.96亿方。这就是说根据已经掌握的资源情况,按照目前的技术可以开采的资源量为5.5万亿方。英国石油公司(BP)有一个非常权威的全球能源统计年鉴,根据今年公布的数据,依据地质和工程技术评估的中国2018年合理可采储量为6.1万亿方,储采比37.6年。页岩革命让美国实现能源独立,天然气不仅自给自足,而且开始大规模出口,不过美国的储采比只有14.3年,2018年天然气产量8318亿方,可采储量11.9万亿方。

中国非常规天然气的资源潜力也非常巨大。中石化和中石油在四川盆地的页岩气开发都取得了突破性进展,我国是北美之外唯?#24509;?#25569;相关技术并实现商业开采的国家,目前已进入快速增长阶段。2017年中石油在四川长宁、威远、昭通三个地区投产210口井,产量30.6亿方;2018年投产330口井,产量56亿方,产能规模66亿方;预计2020年投产820口井,产量将达131亿方,产能150亿方。中石化2017年在涪陵就已完成了销量60亿方,产能100亿方的规模。涪陵页岩气田2020年的销售目标将达130亿方。从2014年9月开始,我国在不到4年的时间里,在四川盆地探明涪陵、威远、长宁、威荣4个整装页岩气田,累计新增探明地质储量突破万亿方,产能达135亿方,累计产气225.8亿方。依据资源评价,我国页岩气有利区的技术可采资源量21.8万亿方,目前探明?#24335;?.79%,资源潜力巨大。

中国天然气主要矛盾不是没有资源而是改革滞后。由于油气市场化改革严重滞后,导致投资不足、创新不足、活力不足。正是因为自身的资源开发不利,才造成对外?#26469;?#22823;。如果因为目前的对外?#26469;?#39640;,而不发展天然气应用,我们推进了油气市场化改革,?#19981;?#22240;为缺乏市场规模而无法引入更多的?#24335;?#21644;技术投入,会继续现在资源开发不出来的恶性循环。审视这些近年来成功的市场化改革,家电、手机、汽?#25285;?#19968;开始全是外国产品,全是对外?#26469;媯?#38543;着市场的扩大,中国的企业逐步发展起来,国产品牌就主导了市场。过去,在技术局限下,天然气确实是一种较为稀缺的资源,是“巴黎香水”。但今天,随着勘探开发技术进步,天然气正在成为全球最丰富、很廉价、最优质的能源资源。供热信息网了解到美国的页岩革命已经使天然气的发电的成本远低于煤电,2017年美国燃煤火电上网电价相当于人民币0.41-0.97元/千瓦时,而天然气上网价格为0.28-0.53元/千瓦时。煤电的高位价格包含脱硫脱汞,而天然气不存在这些问题。我们一定要动态?#30446;?#38382;题,不能因为天然气目前的安全压力和价格昂贵,就?#29260;?#20102;这?#27835;?#26469;更具竞争力的清洁能源。

能源安全问题是一个相对的矛盾。因为对于能源供应安全问题的担心,我们就少用天然气,不进口或少进口天然气,这是一种线性思维。我们倡导“人类命运共同体?#20445;?#25512;进“一带一路”建设,沿线国家无论是陆上还是海上,天然气是他们能够与中国贸易?#25442;?#30340;主要资源。如果我们不进口这些资源,他们就没有?#24335;?#36141;买中国商品,也没有?#24335;?#20607;还我们在当地建设基础设施的贷款,就会成为“债务陷阱”。如果大家?#21152;?#20013;国没有了贸易往来,难道中国的安全就会更好吗?习总书记在谈到能源四个革命的同时,还提出了“全方位加强国际合作,实现开放条件下能源安全?#20445;?#36825;就是找到了中国能源安全的钥匙。任?#31283;?#22916;?#35760;?#26029;中国的能源供应就会危?#26696;?#22269;的经?#32654;?#30410;,就会遭到大家的共同?#31181;?#21644;反对。最近在美国制裁华为的问题上,大家就已经看到了这个趋势,没有几个国家会因为美国一部分人的偏执牺牲自己的利益,最终让美国的那些极端人士成了孤家寡人。

中国的能源安全要在全球大安全体系下构筑。我们既要保证能源安全,也要用中国的巨大能源市场构筑我们的地缘安全屏?#24076;?#22242;结更多的国家。中国的能源安全必须坚持这样一个境界,包括未?#20174;?#32654;国的贸易再平衡,如果双方能够达成协议,中国也需要进口美国的天然气。天然气与石油、煤炭不一样,对上中下游有很强的依赖性,无论是陆上的管道、还是海上的LNG,上中下游都是通过长期协议锁定的,需要从上游气田,中游储运,到下?#38382;?#22330;同步建设,一个项目投资少则几百亿,多则上千亿,会大大加强彼此的利益关联。不管是资源还是市场,链条一旦断裂上下游将很难找到替代。所以,天然气交易会有助于形成利益共同体。目前,北?#21152;?#20420;罗斯的矛盾日益激化,而德国却积极主张与俄罗?#22815;漢停?#20854;天然气利益是主要因素。解决天然气的安全问题,一方面要通过深化油气改革加强国内自身的供应能力和储备能力;另一方面要通过中国巨大的市场潜力全方位进口资源,通过利益纽带与资源国形成更紧密的利益共同体。而这一切,反而需要我们增加天然气的消费,扩大市场,把天然气科学的用精用善。

发展调峰还是热电联产?

在这个问题上,江亿院士认为:“从整个电源结构上讲,我国是希望有气电厂的,但希望的是天然气调峰电厂,而非天然气热电联产”。随着风电光伏这些不稳定不确定?#30446;?#20877;生能源占比不断增加,需要电网要有更强的调峰能力。而目前的天然气热电联产项目不具备这种调峰能力,不利于电网接纳更多?#30446;?#20877;生能源。实事求是地?#25285;?#27743;亿院士提出的问题,从一个侧面提醒了中国的天然气热电联产行业,不仅要考虑供热的问题,也需要考虑电力市场的需求的变化。

我们为什么要发展热电联产?

中国改革开放之初,能源瓶颈严重制约经济发展。著名的工程热物理学家吴仲华先生,1980年为中共中央书记处做过一个非常著名的报告《中国的能源问题及其依靠科学技术解决的途经》,他在报告中深入浅出地用热力学第二定律的基本原理,提出解决中国能源问题的关键在于提高能源利用效?#30465;?#20182;为此给出了著名的十六字方针:“分配得当,各得其所,温度对口,梯?#29420;?#29992;”。供热信息网了解到在中国的能源消费结构中电力是最大的需求,其次就是热力,我们工业生产制造中,化工、机械加工、纺织、食品、汽车制造等等都需要大量的工业蒸汽。
此外,北方?#29992;?#30340;采暖也需求大量的蒸汽或热水进行热力供应。要想提升能源的综合利用效?#21097;?#23601;必须根据用户不同的需求,合理配置资源,根据他们对热能?#20998;?#30340;需求,温度对口梯?#29420;?#29992;能源。也就是?#25285;?#20808;将高?#20998;?#30340;能源用于发电,再将发电后的乏蒸汽用于供给工业蒸汽,将电厂的余热供应采暖和生活热水,将能量尽可能榨光用尽。当年也是根据吴仲华先生的建议,中国在那一阶段大量建设热电厂,用非常低的能耗支持?#21496;?#27982;?#30446;?#36895;增长。

燃气热电如果进行必要的适用性设计是最好的调峰电源。

目前,中国的天然气联合循环热电联产几乎没有哪个项目考虑应该同时具备电力、热力和燃气调峰能力,随着电力市场化和天然气管网独立的改革进程,燃气热电机组?#21152;?#35813;具有电力、热力和天然气的调峰响应能力。中国的燃气蒸汽联合循环热电联产机组几乎都没有采用补燃锅炉,而在美欧是一个比较普遍的技术。采用这个技术的目的就是要解决燃机对电力系统的调节,锅炉对热力系统的调节,同时还可以应对燃气系统的调节响应。
发展纯调峰电厂无论能效、还是经济性,以及对电网的响应速度都不如热电联产机组兼顾调峰能力更有效。如果是纯调峰电厂每天需要启停,一台GE9FA燃气蒸汽联合循环机组从冷态到满负荷需要1个小时,而启动过程的能耗非常大,而热态机组从50%的负荷到满负?#23665;?#38656;不到10分钟。燃机频繁启停,还损失了机组寿命和增加维护修理成?#23613;?#28909;电机组因为供热始终处于热态,如果兼顾调峰增加的能耗比调峰机组要少得多,所增能耗全部可?#21592;?#20313;热锅炉和热力系统利用。如果采用补燃锅炉技术可以在供热量不变,甚至供热调节的状态下,为电网提供相当于机组容量50-70%实时无级调峰容量,响应速度更快,调节灵活性更大,更适合匹配可再生能源负荷变化。而在余热锅炉内补燃,因为燃烧的基础温度从环境温度提高到500-600℃,燃?#25307;?#29575;大幅度提升,充分利用燃料的潜热,如果按照低燃料热值换算效率可达105%,与常规燃气锅炉比较是一种非常好的节能手段。

对余热锅炉补燃可用天然气,也可用其他燃?#24076;热緙状肌?#20057;醇、二甲醚等,什么便宜烧什么。在冬季天然气供应紧张时用替代燃?#24076;?#24110;助天然气管网调峰。倪维斗院士一直希望在中国大力发展煤基多联产,以煤炭为原料生产化工产品,利用化工工艺?#20174;?#20135;生的热能发电,并将发电后的余热用于供给工业蒸汽和采暖。煤基多联产最主要的化工产品就是?#29366;跡?#32780;如果将易于储存运输和价格低廉、燃烧更清洁的?#29366;?#20316;为余热锅炉补燃的燃?#24076;?#23601;为这些产品增加了新的市场需求,并同时解决电力、热力和天然气三维度调峰的耦合矛盾。随着电力和油气改革的深入,燃机热电厂都需要完善这些功能,才可能更好地适应市场化进程的需要。江亿院士提出的问题,需要整个行业认真考虑,采用科学的技术手段来解决大家看到的问题。

天然气需要科学合理利用

江亿院士指出:“考虑到我国富煤、少气的自然禀?#24120;?#22825;然气热电联产的合理?#28304;?#22823;降低。”?#28304;耍?#26412;文已经列举了我国天然气资源禀赋的情况,而且天然气合理利用有其规律,我们需要统筹考虑,科学合理的利?#29028;?#22825;然气资源。

天然气替代煤炭是必然规律

在文章中,江亿院士认为:“煤炭利用的最好的法子就是发电。煤电是适用于电力基础负荷、热电联产的,这是煤炭最善于干的事儿。?#22791;?#26519;教授补充?#25285;骸?#29992;气发电就意味着替代用煤发电,也就相当于天然气替代煤炭—气代煤”“那么把煤炭放哪儿、用作何用?”就煤炭的利用而言,江院士说的非常对,就煤炭转换能源而言,发电是最好的利用方式,但是煤炭并非仅仅用于能源转换。

煤炭最佳的利用方式是煤基多联产。这是倪维斗院士一直积极主张的利用方式,他认为:煤基多联产符合中国国情,新型煤化工大有可为。所谓煤基多联产,就是化工发电共轨生产,多联产系统以煤气化技术为核心,通过化工合成与动力生产过程的集成耦?#24076;?#23454;现了煤炭物质和能量的梯级转化与利用。也就是先对煤炭气化,在气化过程中回收煤炭中的各种有用的物质生产化工产品,
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