谈燃气——蒸汽联合循环热电厂与分布式热

谈燃气——蒸汽联合循环热电厂与分布式热 一、节约能源是应考虑的主题 热电联产能够有效的节约能源，从国内外工程实践来看，已是不争事实，据《2001 年电力 工业统计资料汇编》数据：2001 年我国单机 6000 千瓦及以上电厂热效率仅为 35.09％，电 厂供热效率 85.13％，能源转换总效率40.55%，我国的热电厂热效率均能超过常规火电厂的 热效率 10 个百分点。实现热电联产的小型供热机组，其热效率超过大型高参数常规火电机 组。 1、能源形势不容乐观 我国自然资源总量排名世界第7 位，能源资源总量居世界第3 位。我国是产煤大国，煤炭储 量达 1 万亿吨，但精查保有剩余储量只有900 亿吨，储采比不足百年。我国又是人口大国， 我国人口占世界总人口20%。煤炭储量占世界储量的11%，人均煤炭仅为世界平均值42.5% 原油储量占世界储量的2.4%， 人均石油仅为世界平均值17.1%天然气储量占世界储量1.2%， 人均天然气为世界平均值13.2%天然气因而应是我国宝贵的资源，更应合理有效利用。 1998 年我国人均能源消费量1.165 吨标煤，居世界第89 位。仅是世界人均能源消费水平的 2.4 吨标煤的一半，是发达国家的 1/5--1/10。我国石油储量不多，从 1993 年开始又成为能 源净进口国，据予测未来缺口将越来越大。2000 年我国已进口石油 7000 多万吨，花掉 200 亿美元，预计我国石油进口依存度（净进口量与消费量之比） 由 1995年的6.6%上升为2000年的20%2010年的30%2020年的50%天然气进口依存度2000 年 6%2020 年的 50% 我国已成为仅次于美国和日本的石油进口大国。 由于石油需大量进口， 因而能源安全性的问 题，提到重要的议事日程。目前国家将建立战略储油，希望在 2010 年前屯储 1500 万吨石 油。因而事实告诉我们，我国能源形势不容乐观，缺口越来越大。在过去的20 年里，我国 经济保持快速增长，年增长9.7%，而能源消费增长速度仅为4.6%，得益于国家制订的“能源 开发与节约并重，近期把节能工作放在优先地位”的总方针发挥作用。据专家测算，我国在 过去的 20 年中，国民经济发展所需的新增能源， 一半靠开发，一半靠节约，而今后则要 3/4 左右要靠提高能效了，到2040 年之后，新增能源就全部要靠提高能效来解决了。 因而我们可以说，积极发展热电联产是节约能源需要。 2、合理利用天然气资源 最近几年我国天然气的生产和消费均呈快速增长态势，但到2000 年天然气的生产量也只占 全国能源生产量的 3.4%，而消费量也仅占全国能源消费量的 2.5%。而我国天然气的储量仅 占世界储量的 1.2%，人口则占世界总人口的20%，人均天然气仅为世界平均值的13.2%。 最近报纸和电视上宣传“西气东输”工程， 天然气进京第二条管线的建设和天然气勘探开发的 新消息增多，可能有人认为我们的天然气多的很， 其实和需要量相比还差的远。 我们西气东 输工程的年输送能力为120 亿立方米。 莫斯科一个城市一年用天然气360 亿立米， 平均一天 1 亿立米，等于我们全国商品气的 120%。因而我们要保持冷静的头脑，把有限的资源加以 有效合理的利用，绝不能一听天然气比煤清洁，天然气多了， 到处上天然气项目。西气东输 工程也是沿线的十个省市区可以利用。 就是十个省、市区也要有重点有计划的合理利用， 每 个城市能分到多少气量？主要用在哪方面？要统盘考虑，再不能头脑发热。 如何合理利用天然气，也是我们供电工作者应认真研究的大问题。 据 2002 年 7 月 5 日《北京日报》报导：西气东输工程建成后，天然气价格平均为1.29 元/ 立米，具体价格会随用户距离远近而不同。天然气到上海的价格为1.35 元/立米，低于目前 上海使用东海天然气上岸价格1.45 元/立米和进口液化天然气交气点价格1.6 元/立米。 具体 到市区内还要经过市燃气集团的输配管网，税收、利润加价则气价还要提升。 另据消息报导：上海工业与民用天然气价为 2.1～2.4 元/立米，优惠发展热、电、冷联产工 程，气价为 1.9 元/立米。 从国际市场的能源价格来看，国际煤炭价格约为 1.8 美元/MMBtu，美国市场天然气价格约 为 2 美元/MMBtu，欧洲市场天然气价格约为2.3 美元/MMBtu，日本市场 LNG 价格约为 3.5 美元/MMBtu，气化后的天然气价格约为4.3 美元/MMBtu。我国煤炭价格相对较低，华北京 津唐地区标煤价约为 260 元/吨，折合 1.1 美元/MMBtu，华东地区标煤价约为 350 元/吨， 折合 1.5 美元/MMBtu，我国进口 LNG 价格及气化后的天然气价格与日本大体相当（可能会 略低于日本） ，西气东输到上海的气价按中油总提供的数据为1.30 元/立方米， 折合 4.6 美元 /MMBtu，陕甘宁天然气到北京的价格在 1.00～1.30 元/立方米之间。折合 3.6～4.1 美元 /MMBta，从以上数据看，按同发热量计算，天然气与煤炭的比价欧美为 1.2～1.5，日本为 2. 5，而我国华东地区为3，华北地区为 3.2～4.1。过 高的比价将限制我国利用天然气发电的规模， 并将使天然气发电在承担电网基荷时缺乏竞争 力。 煤价与天然气价格的比值 国家电力公司动力经济研究中心在编制《全国天然气发电规划》 （2001-2010 年）中提出： 在气价为 1.1 元/立米，天然气电厂竞争力较差；在气价为 1.0 元/立米时，在不同运行位置 下（3000，4000，5000 小时）天然气电站上网电价仅比进口 66 万千瓦脱硫机组和进口 35 万千瓦机组的电价低；在气价为 0.90 元/立米时，在利用小时小于 4000 的运行位置，天然 气电站上网电价仅比国产60 万千瓦不脱硫机组高，与其他机组相比具有明显优势。 上述资料提出：气价 1.0 元/立米时，上网电价为： 设备利用：3000 小时平均电价 0.46 元/千瓦·时 4000 小时平均电价 0.389 元/千瓦·时 5000 小时平均电价 0.347 元/千瓦·时 燃煤电厂如作为电力系统的调峰电厂则年设备利用小时将更低， 平均电价将更高。 如为热电 厂理应全年运行，冬季供采暖，夏季供制冷用热，利用小时数高，平均电价可降低，但又取 决于天然气的气价。北京几个燃气--蒸汽联合循环热电厂，天然气的气价均为 1.4 元/立米， 因而上网电价均较高。 二、燃气--蒸汽联合循环与分布式热、电、冷联产 1、燃气--蒸汽联合循环 自 1939 年瑞士 BBC 公司制造世界上第一台工业燃气轮机以来，经过 60 多年的发展，燃气 轮机已在发电、 管线动力、 舰船动力、 坦克和机车动力等领域获得广泛应用。 80 年代以后， 燃气轮机及其联合循环技术日臻成熟。由于其热效率高， 污染低，工程总投资低，建设周期 短，占地和用水量少，启动灵活，自动化程度高等优点，逐步成为主要的动力装置。 由于世界天然气供应充足， 价格低廉，所以最近几年世界上新增的发电机组中， 燃气机及其 联合循环机组在美国和西欧已占大多数， 亚洲平均也已达 36%。