天然氣發(fā)電廠經(jīng)營(yíng)指標(biāo)管理的影響因素及對(duì)策

浙江大唐國(guó)際紹興江濱熱電有限責(zé)任公司 陳宏樂(lè)/文

一、問(wèn)題提出的背景

為適應(yīng)環(huán)保要求，浙江省自2011年開(kāi)始大力發(fā)展天然氣發(fā)電。截至2015年底，省統(tǒng)調(diào)天然氣發(fā)電機(jī)組容量到已達(dá)1192.5萬(wàn)千瓦，占統(tǒng)調(diào)總裝機(jī)容量的21.1%。浙江省天然氣發(fā)電行業(yè)發(fā)展在全國(guó)范圍內(nèi)處于前列，各大電力公司在省內(nèi)均有不同的燃機(jī)裝機(jī)份額，其中美國(guó)GE燃機(jī)數(shù)量最多，德國(guó)西門子、日本三菱也有一定的數(shù)量，大部分安裝于杭州、寧波、湖州和紹興等經(jīng)濟(jì)發(fā)展較為發(fā)達(dá)的區(qū)域。浙江紹興江濱熱電公司就是其中之一，該公司建設(shè)兩臺(tái)東方三菱聯(lián)合制造的M701F4型452MW燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，于2013年9月份建成投產(chǎn)。

由于天然氣發(fā)電受電價(jià)和氣量的限制，浙江省已投產(chǎn)燃機(jī)的發(fā)電量和經(jīng)濟(jì)性并不能達(dá)到可行性研究的預(yù)期。近年來(lái)西部水電、風(fēng)電等能源經(jīng)特高壓電網(wǎng)大量接入浙江省電網(wǎng)，也導(dǎo)致天然氣發(fā)電受到較大的沖擊，燃機(jī)利用小時(shí)數(shù)逐年降低，燃機(jī)經(jīng)營(yíng)總體形勢(shì)依然嚴(yán)峻。

二、天然氣發(fā)電的制約因素

一是燃機(jī)發(fā)電規(guī)模有限，缺乏應(yīng)有的影響力。由于國(guó)內(nèi)天然氣發(fā)電在裝備制造技術(shù)方面沒(méi)有突破，燃機(jī)本體大部分熱通道核心部件依靠進(jìn)口，直接導(dǎo)致我國(guó)燃機(jī)發(fā)電工業(yè)發(fā)展較為緩慢。天然氣發(fā)電在各省統(tǒng)調(diào)機(jī)組中占比較小，在各集團(tuán)發(fā)電企業(yè)中份額有限，也未能得到足夠的重視，至今并沒(méi)有像燃煤機(jī)組那樣建立對(duì)標(biāo)體系，也沒(méi)有全國(guó)范圍內(nèi)評(píng)先創(chuàng)金牌創(chuàng)一流機(jī)制，技術(shù)創(chuàng)新投入較少，發(fā)展動(dòng)力受限。

二是燃機(jī)單機(jī)容量偏小。目前國(guó)際J級(jí)燃機(jī)最大容量已達(dá)到了600MW以上，但國(guó)內(nèi)燃機(jī)最大單機(jī)容量為47.5萬(wàn)千瓦，最小單機(jī)容量只有9萬(wàn)千瓦或更小。燃機(jī)容量和數(shù)量相比火電100萬(wàn)、60萬(wàn)機(jī)組來(lái)說(shuō)不具有優(yōu)勢(shì)，在各省網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行中，燃機(jī)都不是主力機(jī)組，定位只是輔助的電量調(diào)峰機(jī)組。

三是盈利能力不足。受制于天然氣價(jià)格相對(duì)于煤價(jià)偏高的影響，氣電價(jià)格遠(yuǎn)高于煤電，政府為燃機(jī)提供的環(huán)保補(bǔ)貼有限，導(dǎo)致燃機(jī)企業(yè)多處于盈虧邊緣。燃料成本居高不下，導(dǎo)致燃機(jī)利用小時(shí)數(shù)不能達(dá)到可研或核準(zhǔn)預(yù)期。同容量的煤機(jī)和燃機(jī)，在前期基建投入具有一定優(yōu)勢(shì)，但在后期盈利上出于較大劣勢(shì)。

四是燃機(jī)發(fā)展前景尚不明朗。國(guó)際油氣市場(chǎng)天然氣價(jià)格波動(dòng)頻繁，國(guó)內(nèi)政策扶持力度不夠，導(dǎo)致部分燃機(jī)自投產(chǎn)就面臨連續(xù)虧損，燃機(jī)企業(yè)經(jīng)營(yíng)舉步維艱，國(guó)內(nèi)各電力集團(tuán)發(fā)展燃機(jī)還處于試探階段，未真正在全國(guó)范圍內(nèi)進(jìn)行布局。

圖1 浙江省天然氣價(jià)格走勢(shì)

五是未掌握燃機(jī)發(fā)電的核心技術(shù)。燃機(jī)設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)受制于人，空氣熱動(dòng)力學(xué)發(fā)展的相對(duì)落后，燃機(jī)高溫?zé)嵬ǖ篮诵募夹g(shù)未能國(guó)產(chǎn)化，導(dǎo)致維護(hù)依賴于制造廠的燃機(jī)長(zhǎng)協(xié)機(jī)制，燃機(jī)投產(chǎn)后維護(hù)成本高。另外燃機(jī)長(zhǎng)協(xié)費(fèi)用每年多達(dá)3000萬(wàn)左右，燃機(jī)的運(yùn)行維護(hù)也是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題。

三、天然氣發(fā)電成本的影響因素

天然氣發(fā)電成本除了受到環(huán)境溫度、所處海拔等諸多環(huán)境因素的制約外。主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)還受到燃機(jī)機(jī)型、天然氣熱值、燃機(jī)運(yùn)行方式對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響。

1.天然氣氣價(jià)變化幅度

天然氣作為燃機(jī)發(fā)電的燃料，對(duì)天然氣電廠的發(fā)電廠成本有著重要的影響。國(guó)內(nèi)各省天然氣價(jià)格政策不同，浙江省天然氣市場(chǎng)主要有浙江能源集團(tuán)控制，天然氣價(jià)格隨國(guó)內(nèi)天然氣市場(chǎng)價(jià)格變動(dòng)，但有其自身的特點(diǎn)。浙江省近三年內(nèi)氣價(jià)調(diào)整情況如圖1所示。

2.天然氣熱值的影響

天然氣熱值體現(xiàn)的是燃料的品質(zhì)，相同質(zhì)量燃料燃燒熱量的多少?zèng)Q定了熱值的高低。機(jī)組熱耗率=天然氣熱值×氣耗率，在機(jī)組熱耗率（效率）相同的情況下，熱值和氣耗指標(biāo)成反比關(guān)系。

以2015年為例，浙江紹興江濱熱電公司實(shí)際運(yùn)行發(fā)電年平均熱耗為6268kJ/kWh，天然氣年平均熱值為32.73 MJ/Nm3。在機(jī)組發(fā)電熱耗固定的情況下，發(fā)電氣耗隨天然氣熱值成反比關(guān)系。天然氣熱值越低，氣耗越高；反之，天然氣熱值越高，氣耗越低。目前天然氣價(jià)格仍為以氣量計(jì)價(jià)，并未考慮天然氣熱值的影響，因此，天然氣的實(shí)際熱值是影響天然氣電廠發(fā)電成本的重要因素。

3.啟動(dòng)和運(yùn)行方式的影響

發(fā)電熱耗是由機(jī)組綜合運(yùn)行效率決定的，體現(xiàn)的是設(shè)備運(yùn)行水平、設(shè)備維護(hù)水平、設(shè)備調(diào)度水平，其高低很大程度受設(shè)備運(yùn)行條件、設(shè)備健康水平、運(yùn)行操作水平影響。其中燃機(jī)的啟動(dòng)和調(diào)度運(yùn)行方式影響最大。

（1）機(jī)組啟動(dòng)狀態(tài)按照汽輪機(jī)缸溫高低分為三種啟動(dòng)方式，即熱態(tài)、溫態(tài)和冷態(tài)。由表1可以看出，由于燃機(jī)啟動(dòng)方式的不同，燃機(jī)帶滿負(fù)荷所消耗的天然氣量存在著較大差別，冷態(tài)啟動(dòng)所消耗的天然氣量最大，折算成氣耗也最大，相比之下，機(jī)組熱態(tài)或急熱態(tài)啟動(dòng)氣量消耗最小。

由于天然氣電價(jià)偏高，國(guó)內(nèi)大部分天然氣發(fā)電機(jī)組被定位于電網(wǎng)頂峰發(fā)電，造成了機(jī)組的啟停頻繁，不但會(huì)增加輔機(jī)設(shè)備在機(jī)組啟停階段的投入，還會(huì)導(dǎo)致燃機(jī)運(yùn)行當(dāng)量和運(yùn)行小時(shí)的增加，燃機(jī)壽命減小，燃機(jī)長(zhǎng)協(xié)維護(hù)費(fèi)用大幅增加。

（2）燃機(jī)發(fā)電一般由電網(wǎng)調(diào)度協(xié)調(diào)天然氣公司調(diào)度共同完成，并制定電量和氣量的月度和日發(fā)電計(jì)劃，對(duì)于天然氣電廠而言，當(dāng)日發(fā)電計(jì)劃由天然氣氣量決定。由于在機(jī)組啟停階段天然氣消耗氣量偏大，發(fā)電量有限，因此不同的調(diào)度計(jì)劃對(duì)發(fā)電氣耗有著較大的影響。因此燃機(jī)當(dāng)日的氣耗影響程度取決于當(dāng)日總的氣量，假設(shè)機(jī)組設(shè)計(jì)工況運(yùn)行時(shí)，額定發(fā)電氣耗平均為186.4 Nm3/MWh。電網(wǎng)不同調(diào)度狀態(tài)對(duì)氣耗增加值的影響如表2所示。

4.環(huán)境溫度影響

燃機(jī)發(fā)電受季節(jié)和地域環(huán)境的影響很大，主要原因是因?yàn)樘烊粴庠诜€(wěn)定燃燒中和火焰溫度受到空氣量的制約。外界環(huán)境溫度升高，空氣的密度下降，將導(dǎo)致燃機(jī)進(jìn)口溫度及排氣溫度升高，為維持燃機(jī)的進(jìn)口和排煙溫度，就必須減小燃料量，從而降低了機(jī)組出力。

如圖2所示，紹興江濱熱電燃?xì)鈾C(jī)組在設(shè)計(jì)環(huán)境溫度（16.6℃）下運(yùn)行，發(fā)電熱耗達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行的最佳值，偏離設(shè)計(jì)溫度后，無(wú)論是環(huán)境溫度升高或是降低均會(huì)使發(fā)電熱耗升高。

四、天然氣機(jī)組的發(fā)電策略

雖然目前天然氣發(fā)電的發(fā)展受到一定制約，但天然氣發(fā)電具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性和調(diào)度的靈活性，對(duì)電源的穩(wěn)固起著必要的支持作用，綠色環(huán)保順應(yīng)國(guó)際CDM清潔發(fā)展機(jī)制，這也是西方發(fā)達(dá)國(guó)家將天然氣發(fā)電作為重要電源的主要原因。為此應(yīng)在維持自身生存和穩(wěn)定的前提下，結(jié)合當(dāng)前政策尋求和制定天然氣發(fā)電策略。

1.抓住政策，維持自身的生存和發(fā)展

我國(guó)天然氣發(fā)電歷史較短，燃機(jī)熱通道部件長(zhǎng)期沒(méi)有突破，是造成燃機(jī)電廠建設(shè)成本、維護(hù)成本過(guò)高的直接原因，這也是燃機(jī)不能成為我國(guó)發(fā)電行業(yè)支柱的關(guān)鍵所在。因此，雖然天然氣發(fā)電具有環(huán)保高效的優(yōu)勢(shì)，如果裝備制造沒(méi)有突破，燃機(jī)發(fā)電格局就很難突破。就目前而言，燃機(jī)維持生存并保證健康發(fā)展必須做好以下幾個(gè)方面的工作。

表1 M701F4型燃機(jī)不同啟動(dòng)方式下的氣耗和壽命損耗

表2 M701F4型燃機(jī)不同氣量計(jì)劃和啟動(dòng)方式下的氣耗變化情況

（1）爭(zhēng)取氣電浮動(dòng)機(jī)制。

天然氣價(jià)格是影響燃機(jī)發(fā)電成本的關(guān)鍵，如果實(shí)行氣電浮動(dòng)機(jī)制，在天然氣價(jià)格變動(dòng)的同時(shí)，對(duì)天然氣發(fā)電價(jià)格進(jìn)行調(diào)整，則能夠在一定程度上緩解天然氣發(fā)電企業(yè)的經(jīng)營(yíng)壓力。建立符合市場(chǎng)規(guī)律的運(yùn)行機(jī)制，出臺(tái)相應(yīng)的氣電浮動(dòng)機(jī)制能促進(jìn)天然氣發(fā)電廠健康成長(zhǎng)。

雖然國(guó)家出臺(tái)了天然氣價(jià)格調(diào)控政策，但各省對(duì)天然氣發(fā)電策略不同，造成了天然氣仍有較大的價(jià)格差異。目前各省采取的天然氣發(fā)電補(bǔ)貼和電價(jià)疏導(dǎo)兩種方式，對(duì)天然氣發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)高出燃煤標(biāo)桿電價(jià)部分，采用政府補(bǔ)貼和上調(diào)電價(jià)全網(wǎng)平攤，來(lái)消化天燃?xì)獍l(fā)電電價(jià)補(bǔ)貼。

（2）取得環(huán)保補(bǔ)貼。

在上世紀(jì)末期《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》組織出臺(tái)了CDM清潔發(fā)展機(jī)制，國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家為引進(jìn)綠色環(huán)保的工業(yè)產(chǎn)業(yè)提供一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償，同時(shí)國(guó)內(nèi)也出臺(tái)了相應(yīng)的扶持綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)的相關(guān)政策。因此積極研究相關(guān)政策，落實(shí)天然氣電廠向政府環(huán)保部門獲得應(yīng)有的補(bǔ)貼費(fèi)用，可以在一定程度上減小天然氣電廠經(jīng)營(yíng)壓力。

（3）爭(zhēng)取輔助補(bǔ)償。

天然氣發(fā)電廠機(jī)組啟動(dòng)靈活，能夠快速適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)峰的需求，特別是對(duì)保障電網(wǎng)安全，天然氣發(fā)電廠能夠在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到電網(wǎng)的負(fù)荷，這是普通燃煤發(fā)電無(wú)法比擬的。當(dāng)前先進(jìn)的J型天然氣發(fā)電機(jī)組出力已達(dá)600MW以上，小時(shí)發(fā)電量接近國(guó)內(nèi)煤機(jī)主流機(jī)型，無(wú)論是在基本符合還是調(diào)峰負(fù)荷均具有一定的優(yōu)勢(shì)，尤其是作為夏季或冬季大負(fù)荷期間的調(diào)峰機(jī)組更有優(yōu)勢(shì)。因此，天然氣發(fā)電機(jī)組對(duì)提高電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性能夠發(fā)揮更大的優(yōu)勢(shì)，可以更大程度的彌補(bǔ)其他綠色發(fā)電如水電、風(fēng)電的不足，減少棄水、棄風(fēng)的發(fā)生。

圖2 在環(huán)境溫度變化時(shí)燃機(jī)負(fù)荷、熱耗率變化走勢(shì)圖

2.強(qiáng)化內(nèi)部控制，建立有效的發(fā)展機(jī)制

（1）建立有效的電量管理制度。

天然氣發(fā)電企業(yè)要生存發(fā)展，就必須要適應(yīng)當(dāng)前所面臨的外界條件，建立適合自身發(fā)展的經(jīng)營(yíng)管理策略。作為企業(yè)，首先要保證自己的生存，多發(fā)效益電，爭(zhēng)取合理的經(jīng)營(yíng)效益。

對(duì)自身的發(fā)電成本、運(yùn)行成本進(jìn)行正確的評(píng)估。目前天然氣價(jià)格下調(diào)，燃機(jī)發(fā)電整體形勢(shì)有所改觀，但電價(jià)的聯(lián)動(dòng)機(jī)制造成燃機(jī)企業(yè)仍處于保本運(yùn)行的狀態(tài)，如果運(yùn)行和經(jīng)營(yíng)管理措施失當(dāng)，同樣會(huì)造成企業(yè)的經(jīng)營(yíng)虧損，直接威脅企業(yè)的生存。因此必須建立有效的經(jīng)營(yíng)成本和電量管理制度，對(duì)企業(yè)的發(fā)電盈利能力進(jìn)行正確的分析，在經(jīng)營(yíng)成本允許的情況下要多發(fā)效益電，向電網(wǎng)爭(zhēng)取合理的發(fā)電高峰電價(jià)補(bǔ)償；不能盲目的爭(zhēng)取電量，搶的越多，虧空越大，增加企業(yè)的經(jīng)營(yíng)負(fù)擔(dān)。

采取合理的經(jīng)營(yíng)管理方式。為了降低企業(yè)發(fā)電成本，必須要進(jìn)行運(yùn)行技術(shù)研究和經(jīng)營(yíng)方面的改進(jìn)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化，以及采取合理經(jīng)營(yíng)管理方式。設(shè)備改造可以在小的技術(shù)投入方面取得更大的收益，從紹興熱電公司投產(chǎn)后的設(shè)備改造狀況看，循環(huán)水系統(tǒng)改造、鍋爐保養(yǎng)系統(tǒng)改造均取得了良好的效果，經(jīng)測(cè)算2年來(lái)已取得2000多萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)收益。因此設(shè)備的技術(shù)改造不容忽視，通過(guò)調(diào)研對(duì)設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，是降本增效的必由之路。運(yùn)行優(yōu)化可以在機(jī)組啟動(dòng)和運(yùn)行階段減少天然氣量、廠用電和工業(yè)水的消耗，在同樣運(yùn)行投入的情況下增加機(jī)組的發(fā)電量，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。

（2）在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中爭(zhēng)取主動(dòng)。

由于大部分天然氣發(fā)電價(jià)格過(guò)高，目前被定位于調(diào)峰機(jī)組，這一現(xiàn)狀在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法改變。但國(guó)家從節(jié)能環(huán)保角度出發(fā)，也為天然氣發(fā)電提供了一定程度的政策支持，對(duì)天然氣電廠的政策正確進(jìn)行分析有利于天然氣公司在發(fā)電市場(chǎng)的爭(zhēng)取到一定的主動(dòng)地位。

不同的地域環(huán)境、線路條件差異，在不同時(shí)間階段，天然氣發(fā)電可能具有一定優(yōu)勢(shì)，能夠爭(zhēng)取得到更多的發(fā)電份額。如紹興熱電公司在2015年下半年至2016年上半年，由于該區(qū)域電網(wǎng)線路的增容改造，公司因供電線路上的優(yōu)勢(shì)得到了更多的電量，提高了公司的經(jīng)營(yíng)效益。因此定期了解電網(wǎng)整體狀況，進(jìn)行發(fā)電策略研究，分析和掌握電網(wǎng)的各項(xiàng)增容、檢修計(jì)劃也是獲得更多發(fā)電量的來(lái)源之一。

五、結(jié)束語(yǔ)

鑒于我國(guó)目前未能掌握天然氣發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)，油氣資源開(kāi)采能力有限，天然氣發(fā)電還不可能取代燃煤機(jī)組成為發(fā)電行業(yè)的主力方式。但隨著節(jié)能環(huán)保的進(jìn)一步壓力，天然氣儲(chǔ)量的探明和開(kāi)采能力的增強(qiáng)，國(guó)際氣價(jià)的下降，天然氣發(fā)電終將在國(guó)內(nèi)電力市場(chǎng)爭(zhēng)取到更大的份額。

為了維持工業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，天然氣發(fā)電排放指標(biāo)優(yōu)越，粉塵、二氧化硫、氮氧化物等遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于燃煤機(jī)組，作為當(dāng)前先進(jìn)的清潔能源，天然氣發(fā)電所占的份額必然會(huì)持續(xù)增大，天然氣發(fā)電的發(fā)展必將推動(dòng)我國(guó)電力行業(yè)格局的變化。因此研究國(guó)家電力和環(huán)保政策，取得國(guó)際和國(guó)內(nèi)的環(huán)保支持，減少自身經(jīng)營(yíng)壓力是保證企業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵。本文以紹興江濱熱電公司為例，對(duì)天然氣發(fā)電成本和面臨的形勢(shì)進(jìn)行了研究，為天然氣發(fā)電廠的發(fā)電決策和經(jīng)營(yíng)管理提供了一定的借鑒。