山西煤層氣發電產業可行性分析

石悅 郭文朋 許明鶴

煤層氣發電產業對于能源利用，保護生態環境、拉動地方經濟等方面都具有重要意義。該文從山西省煤層氣資源儲量、發電技術與設備、發電盈利模式和國家相關政策等多方面對煤層氣發電產業進行了可行性分析；同時，還對現階段產業定位、運營模式和潛在風險進行了評估預測，為積極籌建和開展的煤層氣利用項目提供一定的參考和指導作用。

山西；煤層氣發電；產業現狀；發展模式；可行性分析

【作者簡介】石悅（1982—），2009年碩士畢業于中國石油大學（北京）油氣儲運專業，現主要從事油田、天然氣及煤層氣等生產、集輸工作。

煤層氣俗稱煤礦瓦斯，其主要成分是甲烷。當甲烷在空氣中濃度達到5～16%時，遇明火就會爆炸，因此，煤礦瓦斯一直是煤礦生產的主要災害和危害煤礦職工生命的“第一殺手”。但另一方面，甲烷本身是一種極具利用價值的能源，國家鼓勵各類企業利用多種方式開發利用煤層氣，旨在大力推進煤礦瓦斯綜合利用工作，保障煤礦生產安全，節約利用能源，保護生態環境。因此，將煤層氣發電作為煤礦瓦斯綜合利用規劃的一項內容，從生態環境及生產安全等角度都具有重要意義。

1.產業現狀分析

A.煤層氣資源概況

資源狀況。煤層氣是煤層在漫長的煤化變質過程中形成的與煤層共生的以甲烷為主要成分的非常規天然氣。豐富的煤炭資源使得山西省在煤層氣資源利用方面占有絕對優勢。經調查，山西省每噸煤層中煤層氣含量大于2m3/t以上，埋藏深度小于2000m的煤層氣資源量約為9.1萬億m3，占資源量的91%。在六大煤田中，除大同煤田屬貧甲烷區外，沁水、河東、西山、霍西、寧武等煤田均有煤層氣賦存，其中沁水盆地面積約32000km2，資源量為685萬億m3占全國煤層氣總量的20%。

開發現狀。山西省不斷加大煤層氣資源開發力度，在技術研發、管網建設、氣站配置和推廣利用等方面都做了大量工作，并取得了明顯成效。截至2010年底，全省累計完成地面煤層氣鉆井5000多口，建成輸氣管網1500公里，建成加氣站56座；抽采煤層氣40.7億m3，占全國的47.7%。

煤層氣利用項目。截止到2004年，山西煤層氣利用項目中，包括寺河井下煤層氣抽放、12萬kW煤層氣抽放發電、內部電網改造、晉城市燃氣輸配和輸氣管道項目已全面展開，成為國內最大井下煤層氣抽采利用項目，這標志著山西省井下煤層氣抽放利用進入了一個新的發展階段。

B.國家扶持政策

2007年4月，國家發展改革委出臺了《關于利用煤層氣（煤礦瓦斯）發電工作的實施意見》（發改能源〔2007〕721號）。根據《意見》，電力產業政策鼓勵煤礦坑口煤礦瓦斯發電項目建設，鼓勵采用單機容量500千瓦及以上煤礦瓦斯發電機組，開發單機容量1000千瓦及以上的內燃機組，以及大功率、高參數和高效率的煤層氣燃氣輪機（煤礦瓦斯）發電機組。此外，電網企業應當為煤層氣（煤礦瓦斯）電廠接入系統，提供各種便利條件。與此同時，為控制煤礦瓦斯事故，充分利用煤層氣（煤礦瓦斯），減少溫室效應，同年10月，國家環境保護總局頒布《煤層氣（煤礦瓦斯）排放標準（暫行）》，制定強制性標準促進其抽放。

因此，國家出臺多項政策扶持煤層氣利用項目，同時也迫使各煤礦企業減少煤層氣排放，積極爭取煤層氣利用項目。

2.產業發展模式

產業定位。在煤炭開采過程中，根據開發形式不同，常把煤層氣分成三類：地面開發煤層氣、煤礦井下抽放煤層氣、報廢礦井煤層氣。通過地面鉆井開采的煤層氣甲烷濃度高，適于壓縮和長距離輸送，但產品價格偏高，用于發電則很難形成可觀的經濟效益；而通過煤礦通風排出的瓦斯，目前很難利用，大都采用排空處理。

井下抽放系統產生的煤層氣，由于抽放方法、抽放對象和抽放時間，即抽放工藝的不同，瓦斯濃度會在一定范圍內波動，一般在30%～60%之間波動，且氣源分散，無法長距離輸送，因此，這部分氣源可作為煤層氣發電的原料氣主要來源。

表1不同開采方式下煤層氣甲烷濃度

煤層氣發電技術及設備。由于煤礦井下瓦斯抽采系統抽采的瓦斯濃度隨著抽采地點和方式的不同而變化，這就要求煤層氣電站設備要有較強的適應性，運行靈活，能夠適合煤層氣供應系統的特點。

煤層氣發電采用的主機設備主要有以下三種形式：蒸汽輪機發電機組；燃氣輪機發電機組；燃氣內燃機發電機組。三種發電機組的技術特性比較見表2。目前煤層氣發電的主機設備一般選擇燃氣內燃發電機組，其中進口機組發電效率、性能穩定、無故障運行時間上占有優勢，國產機組在對煤層氣的適用范圍、價格等方面占有一定優勢，因此煤層氣發電項目在主機設備選擇時，應針對不同的資源供應情況和業主的資金狀況綜合考慮。

表2煤層氣發電機組技術特性

運營模式及盈利空間。山西省由于其特殊的歷史條件，中小型煤礦星羅棋布，其中有許多不具備安全生產條件，瓦斯抽放標準不達標，煤層氣發電為其提供了很好的合作空間。因此，應充分發揮山西省能源優勢及國家的扶持政策，聯合地方政府，及中小型煤礦，打造山西乃至全國跨行業、跨區域的多礦一體化煤礦瓦斯發電企業。

從一定程度上講，煤層氣發電的利潤空間決定著該產業的發展前景。電廠的利潤主要受投資及運行成本和發電收益二大部分影響：

電廠投資運行成本。氣源：氣源直接決定著煤層氣發電生產成本的高低。民用煤層氣出廠價格由供需雙方協商確定，現基本在1.0元/Nm3左右波動。電廠建設：包括設備購置費，建筑安裝費等在內，投資約可折合為3000～4000元/KW。運行成本：煤層氣電廠運行成本主要包括：水電消耗、人工費、設備維護及折舊等，約可折合為0.1元/KWh。

發電收益。煤層氣電廠不參與市場競價，不承擔電網調峰任務，參考山西省扶持政策及已建項目，上網電價約為0.5～0.7元/KWh。若以年運轉6000小時，發電300萬KWh的發電機組為例，則年發電收益可達150～210萬元。扣除投資及運行成本外，煤層氣發電項目存在0.35～0.15元/KWh的利潤空間。

3.風險分析

利用煤層氣發電，符合國家能源政策，環境效益，社會效益高，項目是可行的，也是必要的。

利用現有煤礦瓦斯發電，不僅減少有害氣體污染排放，而且改善當地環境條件，節約能源，變廢為寶，符合國家能源政策。日益成熟的發電技術和設備為煤層氣發電產業提供客觀保障。煤層氣發電產業0.15～0.35元/KWh的利潤空間，將吸引更多的資金流入，有利于該產業的做大做強。電站可滿足煤礦部分用電需要，降低煤礦用電成本，促進企業發展。

增加就業渠道，帶動當地經濟發展。利用煤層氣發電，形成煤層氣產業，對經濟的拉動作用是顯而易見的，但是由于某些客觀因素，該產業還存在一定的風險因素：與煤礦企業合作：部分中小型煤礦不愿參與煤層氣發電項目，

或因煤礦企業違約等原因而致氣源不穩定。

國家鼓勵煤層氣發電的相關補貼政策沒有落實：暫可參考國家發展和改革委員會《可再生能源發電價格和費用分攤管理試行辦法》中的規定：生物質發電項目上網電價實行政府定價的，電價標準由各省（自治區、直轄市）2005年脫硫燃煤機組標桿上網電價加每千瓦時0.25元補貼電價組成。

安全風險。國家制定的低濃度瓦斯輸送規范，可能將對煤層氣發電項目帶來一定影響。

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