我国页岩气发电任重道远

来源：中国科学报 2014-4-29 肖勇 赵伟

编者按：

　　当前，燃煤发电对大气带来的污染已成为中国雾霾最主要的成因。

　　出于缓解前所未有的环保压力这一动机，我国政府开始鼓励“煤改气”和天然气发电。与燃煤发电相比，天然气发电具有环境代价小、投资成本低、建设周期短、占地面积小、机组启停快等诸多优势，并由此成为发达国家的主要发电形式。

　　经过几年探索和实践，我国页岩气勘探开发已具备一定基础，并且有关产业扶持政策框架也基本成型。

　　因此，页岩气作为一种新兴清洁能源，在我国能源格局战略调整和电力发展上将扮演重要角色。威尼斯9499登录入口电机系教授赵伟熟知我国电力事业发展，我们特邀其团队对我国发展页岩气发电产业可行性提出建议。

　　页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附或游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，是一种清洁能源。

　　当前，对页岩气的勘探和开采已在全球油气勘探领域异军突起，成为世界上页岩气蕴藏量大的国家和地区的共同选择。

　　本质上，页岩气和常规天然气都是天然气，主要成分均为甲烷（CH4），但常规天然气的具体成分相对复杂，甲烷所占比重约65%，其他成分为乙烷、丙烷和丁烷；而页岩气中甲烷所占比例一般能达到70%甚至更高（我国四川盆地南部页岩气田的甲烷体积分数约为86.5%），其余成分主要是氮气，并含有少量乙烷、丙烷和二氧化碳。

天然气发电产业起步晚

　　在不少发达国家，天然气发电已是主要发电形式之一。例如在美国，天然气发电装机已占其发电总装机容量的约40%，且成为目前唯一有力增长的发电类型。在欧洲，天然气发电已占到电力供应总量的1/4，但近两年，欧洲由于天然气价格居高不下，因亏损关闭天然气发电站在欧洲多个国家屡见不鲜，天然气发电比例有所下降。

　　在日本，天然气发电装机容量占发电总装机容量的约29%，天然气发电主要承担着腰荷和峰荷，特别是对调峰起至关重要作用。福岛大地震后，日本政府关停了核电机组，天然气发电比例进一步增加。

　　虽然国家统计局公布的数据显示，近年来我国天然气消费结构正在向以城市天然气和发电为主转变，天然气发电装机容量呈加速增加态势，到2015年有望突破6000万千瓦。

　　但由于受到天然气供应量很小的制约，天然气发电起步较晚，天然气发电机装机容量占发电机总装机容量仅约3%。

　　此外，目前我国天然气发电行业缺乏市场竞争力。首先，按相同的发热量计算，天然气发电成本比燃煤发电高出很多，从各地的上网电价来看，天然气发电缺乏盈利空间；其次，我国天然气价格改革与电力价格改革的方向是电力竞价上网和天然气价格市场化，这将导致天然气发电市场竞争力的进一步下滑。

　　此外，我国天然气供给和运输能力不足，使天然气发电机组往往不能按照电网调度出力曲线运行。而天然气发电厂承担着购气合同“照付不议”与竞价上网、电网调峰所致的用气量不确定的经营风险，无疑也限制了天然气发电行业的发展。

页岩气发电经济性分析

　　基于国内外页岩气开发和天然气发电产业的现实情况，并结合我国能源紧缺和环保压力极大的现状进行分析，可看出，我国页岩气地理分布与电力负荷中心分布的吻合度较高，在我国经济较为发达的电力负荷中心利用页岩气就地发电，可切实减轻不断增大的节能减排压力。

　　而在我国西北地区，由于风电等间歇性可再生能源富集，若能实现页岩气就地发电，则可满足当地不断增长的调峰需求。

　　由于使用页岩气的发电机组和使用常规天然气的发电机组是一样的，页岩气发电与常规天然气发电的主要成本差异取决于燃料成本。

　　2013年8月，北京市上调了发电用天然气价格，新价格为2.67元/立方米，如此，以常规的9F天然气发电机组为例，当年利用小时取3500时，所对应的单位燃料成本约为0.6元/千瓦时。

　　由于不同页岩气田的富气程度、开采难度和相关输运管道待建情况等诸多影响成本的因素各不相同，在缺乏足够开发经验的当下，对我国商业化开发页岩气的成本还很难作准确估计。

　　假设页岩气的生产成本在1.24～2.68元/立方米，再综合考虑开采工作运行维护成本、管道运输成本等，即使政府给予0.4元/立方米的政策性补贴，预计页岩气进入电厂的价格也会略高于当前的天然气价格。

　　如此，使用页岩气发电的单位燃料成本和电力生产成本，将高于使用常规天然气的发电成本。而单从经济性看，我国目前页岩气发电将面临更为严重的缺乏市场竞争力问题。

发电产业政策建议

　　由于页岩气发电在保护环境、优化能源结构、实现电网调峰等多个方面均有着明显优势，且我国是页岩气蕴藏大国，从长远和战略角度看，未来我国页岩气发电在总发电量中占有重要位置的可能性很大。

　　鉴于此，我国政府应尽早明确页岩气发电的战略定位、发展重点及相应保障措施，并做好统筹规划工作，在发展页岩气发电上应注重以下几个方面：

　　（1）加快我国页岩气的勘探开发。我国页岩气开采尚处于初期试验勘探阶段，建设页岩气发电站的时机尚不成熟。目前，我国应推进页岩气勘探进展，尽快掌握页岩气分布及储量情况，为页岩气发电站气源筛选和厂址选择作好准备。在气源能得到保障后，再因地制宜地、适时地启动页岩气发电建设项目。　

　　（2）落实开发页岩气和天然气发电相关补贴政策。国家调控的天然气价格和上网电价直接影响页岩气发电的经济性。目前即使在开采页岩气上已有0.4元/立方米的政策性补贴，我国页岩气开采成本仍很高。只有政府更科学、理性地意识到页岩气发电所带来的环境效益以及具有很好的电网调峰、气源调峰能力等利好综合效应，合理制定开发页岩气和天然气发电的扶持和补贴力度，让投资页岩气发电有利可图，才能推动我国页岩气发电行业的发展。

　　（3）鼓励相关企业互利合作及对外合作。发展页岩气发电，应加强能源开发企业与发电企业等相关利益单位的合作，比如建设页岩气开发与发电一体化项目。同时，应推动国际合作，鼓励我国企业入资国外有经验的页岩气发电公司，或与其在国内共同建设、运行几个页岩气发电站，以尽快学习、消化、掌握国外核心技术和先进管理经验。

　　（4）推行多气源供气模式。建设页岩气发电站，必须优先保障气源充足和供气持续稳定。采取不同类型的多气源供气方案，不仅有利于提高气源稳定可靠性，还能充分发挥页岩气发电站供电、电网调峰、天然气调峰的综合作用，因此我国应鼓励页岩气发电企业采用多气源供气模式，并为之积极创造相关条件。

　　（5）加快我国天然气发电技术和设备研究。目前，我国建设页岩气发电站仍需要引进国外昂贵技术和设备，如果能够掌握天然气发电核心技术，页岩气发电站的建设成本将大大降低。

　　（6）注重天然气输运管网等配套基础设施的建设。页岩气的商业开发和大规模利用，离不开天然气输运管网等基础性配套设施，但我国相关基础设施建设目前还很不完善，所以发展页岩气发电产业，必须加快页岩气输运管网等基础设施的配套建设。（作者单位：威尼斯9499登录入口电机系）