摘要：　本文對(duì)使用優(yōu)質(zhì)燃料天然氣高效發(fā)電的燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電的應(yīng)用特點(diǎn)加以分析，提出燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電在電力結(jié)構(gòu)中的作用，提出研究、制定合理價(jià)格政策的建議，以推動(dòng)我國(guó)天然氣燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電事業(yè)。
關(guān)鍵詞：天然氣　燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電　價(jià)格政策
　
在“西部大開(kāi)發(fā)”戰(zhàn)略的指引下，史無(wú)前例的“西氣東輸”工程全面施工，引進(jìn)液化天然氣和管道氣項(xiàng)目也全面開(kāi)展。國(guó)家重點(diǎn)支持發(fā)展的天然氣燃?xì)?mdash;蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工程首批聯(lián)合招標(biāo)項(xiàng)目裝機(jī)總?cè)萘?000MW，計(jì)劃于2005~2006年建成發(fā)電。以引進(jìn)技術(shù)形成自主開(kāi)發(fā)能力為目標(biāo)的燃?xì)廨啓C(jī)制造產(chǎn)業(yè)也在分階段實(shí)現(xiàn)。我國(guó)天然氣燃?xì)廨啓C(jī)和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001年世界天然氣消費(fèi)量達(dá)24049億立方米，天然氣在世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例達(dá)24.7%。第16世界石油大會(huì)報(bào)告認(rèn)為2010年全球天然氣消費(fèi)量將增加到49000億立方米，且預(yù)計(jì)到2040年天然氣在世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例將上升到51%。
當(dāng)今世界主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家能源結(jié)構(gòu)中天然氣所占比例為：美國(guó)25.8%，英國(guó)38.1%，俄羅斯54.6%。而我國(guó)僅為2.5%。
此外在1995年世界電力結(jié)構(gòu)中天然氣發(fā)電占18.54%，當(dāng)時(shí)我國(guó)是1.4%。近期我國(guó)天然氣燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝機(jī)容量將有增加，但預(yù)計(jì)到2006年天然氣發(fā)電在電力結(jié)構(gòu)中的比重僅達(dá)2.7%。
以上統(tǒng)計(jì)說(shuō)明，我國(guó)在天然氣應(yīng)用和天然氣發(fā)電上與世界工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比有巨大差距，努力推動(dòng)我國(guó)天然氣發(fā)電的任務(wù)是緊迫的，也是有很大發(fā)展空間的。
一優(yōu)質(zhì)燃料天然氣應(yīng)主要用于燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)的高效發(fā)電。
天然氣是化石能源中最潔凈的燃料，在燃燒性能、熱值、運(yùn)輸?shù)雀鞣矫娑际亲顑?yōu)質(zhì)的燃料。燃?xì)廨啓C(jī)和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電應(yīng)用熱力學(xué)上布雷頓循環(huán)和朗肯循環(huán)相結(jié)合，既有利于高品位能量的轉(zhuǎn)換，又能充分利用較低品位的能量，具有能源綜合利用和最高效率的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)今燃?xì)?mdash;蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電熱效率已達(dá)到60%，遠(yuǎn)高于常規(guī)或超臨界火力發(fā)電水平，（見(jiàn)表1）。
表1常規(guī)燃煤火力發(fā)電與燃?xì)?蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)熱效率的比較
機(jī)組容量基本參數(shù)運(yùn)行地點(diǎn)
/產(chǎn)地投運(yùn)年代熱效率（%）
350MW超臨界汽輪
發(fā)電機(jī)組31MPa
566/566/566℃日本
川越電廠1989～
1990年41.9
300MW超臨界汽輪
發(fā)電機(jī)組25.1MPa
560/560℃丹麥
VestKraft1992年45.3
348.5MWS109FA
燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)壓比14.7
燃?xì)獬鯗?320℃美國(guó)
GE20世紀(jì)
90年代56.3
396MWKA26
燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)壓比30
燃?xì)獬鯗?260℃　兩段燃燒瑞士
ABB20世紀(jì)
90年代后期58.5
420MWS109H
燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)壓比23.2
燃?xì)獬鯗?430℃美國(guó)GE
（已有訂單）20世紀(jì)
90年代末60
應(yīng)用天然氣燃料燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是最低的環(huán)境污染排放。燃?xì)廨啓C(jī)具有優(yōu)良的燃燒特性，控制低污染排放技術(shù)水平不斷提高。天然氣燃?xì)?蒸汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組與常規(guī)火力發(fā)電機(jī)組相比具有最低的污染排放，被稱為“綠色能源”，是可持續(xù)發(fā)展最有希望的發(fā)電技術(shù)（見(jiàn)表2）。
表2裝機(jī)容量500MW燃用天然氣電廠和燃煤電廠的環(huán)境影響比較
注：1原煤熱值按全國(guó)平均值19678kJ/kg(4700kcal/kg)計(jì)；
2原煤含硫按1.1%，灰份按27%計(jì)；
3年耗煤量150萬(wàn)噸，除塵效率98.5%；
4燃天然氣電廠值取國(guó)外資料
由于天然氣燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)是最理想的發(fā)電方式，世界燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電裝機(jī)容量大幅度增長(zhǎng)。1996年6月到1997年5月世界燃?xì)廨啓C(jī)訂貨總功率數(shù)　　 28222MW，1998年6月到1999年5月訂貨總功率翻了一番，達(dá)到64254MW。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電已是電力結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，在新增發(fā)電容量中更占主要份額。據(jù)報(bào)告美國(guó)南方電力公司發(fā)電新增裝機(jī)容量中燃?xì)廨啓C(jī)和聯(lián)合循環(huán)占90%以上。
二我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電應(yīng)是電力結(jié)構(gòu)中的又一重要組成部分
世界能源結(jié)構(gòu)中，煤炭仍是最豐富的資源。預(yù)測(cè)全球石油儲(chǔ)量尚可開(kāi)發(fā)60年，天然氣有120年，煤炭則有200年。我國(guó)對(duì)煤炭的依賴尤為重要。中國(guó)是煤炭大國(guó)，現(xiàn)探明的天然氣儲(chǔ)量有限，應(yīng)用天然氣還要依靠進(jìn)口，在天然氣發(fā)電方面也剛起步。我國(guó)以燃煤火電為主的狀況將會(huì)持續(xù)一個(gè)漫長(zhǎng)的歲月。
但是我國(guó)應(yīng)積極發(fā)展天然氣燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，目的是優(yōu)化我國(guó)電力結(jié)構(gòu)，提升我國(guó)電力技術(shù)水平。這就要求充分發(fā)揮天然氣燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)，來(lái)加速發(fā)展我國(guó)天然氣發(fā)電。
燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電與常規(guī)火力發(fā)電相比，除具有熱效率高、排放污染少外，還具有靈活機(jī)動(dòng)、調(diào)峰性能好，以及投資低、建設(shè)周期短、占地面積少等一系列優(yōu)點(diǎn)。
燃?xì)廨啓C(jī)和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電在電力結(jié)構(gòu)中最適當(dāng)?shù)奈恢没蛴猛臼牵?
1人口密集地區(qū)、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)；

2負(fù)荷中心或電網(wǎng)末梢，以及用電極度緊張地區(qū)；
3主要用于電網(wǎng)的調(diào)峰
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和人民生活水平的提高，在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，我國(guó)一方面會(huì)存在電力緊張的狀況，另一方面電力負(fù)荷常常是多變、復(fù)雜且具有不穩(wěn)定性，例如：
1　隨著電力總量增長(zhǎng)，負(fù)荷峰谷差矛盾十分突出；
2　社會(huì)專業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的提高，促進(jìn)地區(qū)性電力負(fù)荷分布不平衡；
3　農(nóng)村城市化和偏遠(yuǎn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，全國(guó)大電網(wǎng)建設(shè)仍跟不上廣大地區(qū)發(fā)展用電需求；
4　電力負(fù)荷的季節(jié)性變化也越來(lái)越大。
此外大型水電站和核電站建成后在電網(wǎng)中以基本負(fù)荷發(fā)電，電網(wǎng)則急需配置充分的調(diào)峰機(jī)組。
可見(jiàn)，我國(guó)必須將火電、水電、核電和各種先進(jìn)的發(fā)電技術(shù)相結(jié)合，也必須加快發(fā)展天然氣燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電技術(shù)。燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)以其自身特點(diǎn)在電網(wǎng)中發(fā)揮重要作用。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電應(yīng)是電力結(jié)構(gòu)中的又一重要組成部分。
三燃用天然氣的分布式燃?xì)廨啓C(jī)冷、熱、電聯(lián)供，可望為解決電力負(fù)荷峰谷差找到有效途徑。
隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，用于空調(diào)、取暖的電力負(fù)荷明顯增加，造成日負(fù)荷和季節(jié)性負(fù)荷的峰谷差，這是世界各工業(yè)國(guó)家普遍存在的問(wèn)題。我國(guó)現(xiàn)今人均用電擁有量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的水平。我國(guó)電力的增長(zhǎng)，其中一大部分將是滿足生活用電的增長(zhǎng)。生活用電包括取暖、空調(diào)等各方面的電力消耗，伴隨著電力負(fù)荷的增長(zhǎng)又加劇峰谷差的擴(kuò)大。
按深圳市統(tǒng)計(jì)為例，2000年月最大負(fù)荷為210～339.5萬(wàn)千瓦，月用電量為83177～187048萬(wàn)千瓦時(shí)，季節(jié)性峰谷差達(dá)129.5萬(wàn)千瓦；2002年月最大負(fù)荷為296.7～480萬(wàn)千瓦，月用電量為112630～261780萬(wàn)千瓦時(shí)，季節(jié)性峰谷差達(dá)183.3萬(wàn)千瓦。據(jù)預(yù)測(cè)今年深圳市最高負(fù)荷將達(dá)到600萬(wàn)千瓦，季節(jié)性峰谷差將超過(guò)200萬(wàn)千瓦。據(jù)深圳市供電部門(mén)預(yù)計(jì)，深圳市現(xiàn)有空調(diào)負(fù)荷很可能超過(guò)100萬(wàn)千瓦。
在電力發(fā)展中可按滿足高峰負(fù)荷來(lái)擴(kuò)大裝機(jī)容量，必須配備一批調(diào)峰機(jī)組或增加備用容量。這將會(huì)帶來(lái)電網(wǎng)調(diào)整的困難，也影響電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)代電力系統(tǒng)在繼續(xù)發(fā)展以大型機(jī)組為核心大電網(wǎng)的同時(shí)，又注重中、小型發(fā)電的互補(bǔ)作用。以天然氣直燃的微型燃?xì)廨啓C(jī)分布式冷、熱、電聯(lián)供，可使用管網(wǎng)或車(chē)運(yùn)天然氣，大大減少在電網(wǎng)上的耗電，可化解電網(wǎng)峰谷差矛盾，提高電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，這已成為當(dāng)代電力發(fā)展中的又一熱點(diǎn)。
微型燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)效率達(dá)40%，壽命45000小時(shí)。微型燃?xì)廨啓C(jī)用于能源綜合利用的冷、熱、電聯(lián)供熱效率可達(dá)80～90%。目前美國(guó)、歐洲、日本都已批量生產(chǎn)微型燃?xì)廨啓C(jī)，其性能見(jiàn)表3。
表3先進(jìn)微型燃?xì)廨啓C(jī)主要性能指標(biāo)
性能指標(biāo)
高效率燃料—電力轉(zhuǎn)換效率至少為40%，熱電聯(lián)產(chǎn)效率>85%
環(huán)境氮氧化物（NOx）<7ppm(燃天然氣)
耐久性大修期之間可靠運(yùn)行1000小時(shí)，運(yùn)行壽命至少為45000小時(shí)
發(fā)電費(fèi)用系統(tǒng)成本<500美元/kW，發(fā)電費(fèi)用能與市場(chǎng)應(yīng)用替代方案（包
括電網(wǎng)）具有競(jìng)爭(zhēng)力
燃料適應(yīng)性可選用多種燃料，包括柴油、乙醇、垃圾掩埋場(chǎng)瓦斯和生化燃料
我國(guó)科技部863計(jì)劃中有自主產(chǎn)權(quán)微型燃?xì)廨啓C(jī)的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，正在試制　100kW渦輪初溫900℃，簡(jiǎn)單循環(huán)供電效率29%的微型燃機(jī)，2004年將制成樣機(jī)。我國(guó)發(fā)展天然氣微型燃?xì)廨啓C(jī)的冷、熱、電聯(lián)供的條件逐步具備，這將為我國(guó)解決峰谷差矛盾找新的出路。
四　應(yīng)根據(jù)天然氣燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的特點(diǎn)研究制定合理的政策，進(jìn)一步推動(dòng)天然氣發(fā)電的發(fā)展。
當(dāng)前我國(guó)天然氣燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電正處于起步階段，國(guó)家尚無(wú)完善的政策法規(guī)按燃機(jī)電廠在電網(wǎng)中發(fā)揮的特殊作用來(lái)制定合理的電價(jià)。而天然氣作為優(yōu)質(zhì)燃料，價(jià)格偏高，且國(guó)內(nèi)價(jià)格比現(xiàn)行國(guó)際價(jià)格更高。天然氣燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電在經(jīng)濟(jì)上與常規(guī)燃煤火力發(fā)電機(jī)組相比還缺少競(jìng)爭(zhēng)力，而這點(diǎn)常常會(huì)限制新穎發(fā)電技術(shù)發(fā)揮作用，影響我國(guó)電力建設(shè)的普遍水平（見(jiàn)表4）。
表4　天然氣燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)與常規(guī)火力機(jī)組的燃料成本的比較
天然氣燃?xì)猓?
蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電常規(guī)燃煤火力發(fā)電
燃料單價(jià)1.45/m3360元／標(biāo)煤噸
燃料熱值8942kcal/m37000kcal/kg
熱效率55.4%35%
單位燃料消耗量0.162kg/kw•h0．370kg/kw•h
燃料成本0.2354元／度0.1332元／度
在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律支配下，根據(jù)同網(wǎng)、同質(zhì)、同價(jià)和公平競(jìng)爭(zhēng)的原則，天然氣燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電的重要作用，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)價(jià)值上合理的反映出來(lái)。
例如天然氣燃?xì)廨啓C(jī)在電網(wǎng)中擔(dān)當(dāng)調(diào)峰或作備用容量，首先會(huì)使機(jī)組頻繁起停，直接影響經(jīng)濟(jì)性和降低設(shè)備維修間隔周期，增加運(yùn)行成本。根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)經(jīng)濟(jì)性和可靠性的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，機(jī)組起停一次相當(dāng)于10~20個(gè)當(dāng)量運(yùn)行小時(shí)。承擔(dān)電網(wǎng)調(diào)峰作用的燃?xì)廨啓C(jī)，年起停次數(shù)一般大于300次以上，相當(dāng)于增加了　　　　 3000~6000個(gè)運(yùn)行小時(shí)數(shù)。如果實(shí)際運(yùn)行3500小時(shí)，機(jī)組當(dāng)量運(yùn)行小時(shí)數(shù)已達(dá)6500~9500小時(shí)。
再考慮到調(diào)峰機(jī)組在負(fù)荷低谷時(shí)段不發(fā)電，在高峰或平峰時(shí)段也常減負(fù)荷，機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)數(shù)經(jīng)折合后約為3500小時(shí)。若是擔(dān)當(dāng)電網(wǎng)備用的機(jī)組其年運(yùn)行小時(shí)數(shù)更低。年運(yùn)行小時(shí)數(shù)低的調(diào)峰機(jī)組比以基本負(fù)荷連續(xù)長(zhǎng)期運(yùn)行機(jī)組的運(yùn)行成本將隨運(yùn)行小時(shí)數(shù)的減少而成比例增加。因電網(wǎng)需要而擔(dān)當(dāng)調(diào)峰任務(wù)的機(jī)組，折合年運(yùn)行小時(shí) 3500小時(shí)，但發(fā)電的價(jià)值卻與7000小時(shí)左右的基本負(fù)荷相當(dāng)。
調(diào)峰機(jī)組只能依靠合理的峰谷電價(jià)差來(lái)彌補(bǔ)其調(diào)峰帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。發(fā)改委[2003]14號(hào)文確定峰、谷時(shí)段電價(jià)差在2~5倍之間。實(shí)際價(jià)格差應(yīng)取在上限才趨向合理。
此外，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)低排放污染的優(yōu)點(diǎn)在電價(jià)上也應(yīng)反映。這項(xiàng)電價(jià)的補(bǔ)償應(yīng)與常規(guī)燃煤火力發(fā)電因必須采用脫硫工藝而得到的補(bǔ)償相當(dāng)。例如深圳媽灣　　4＃機(jī)組總投資15億，其中海水脫硫設(shè)備投資2.17億，約占總投資額的14.5％。其4＃機(jī)組的電價(jià)由當(dāng)前的0.52元／度提高到0.57元／度。燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)電廠的環(huán)保電價(jià)補(bǔ)償政策可參考這種電價(jià)補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)制定。
合理的電價(jià)政策應(yīng)該使燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)電廠能承受目前較高的天然氣價(jià)格及天然氣價(jià)格波動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)天然氣價(jià)格降低后，燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電將有條件進(jìn)一步降低電價(jià)，使天然氣發(fā)電具有更大的競(jìng)爭(zhēng)力，并促使燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電得到更快、更大的發(fā)展。