蔡潔聰，韓高巖，國(guó)旭濤，王 偉

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院，杭州 310014；2.杭州意能電力技術(shù)有限公司，杭州 310012）

0 引言

與煤炭、石油等能源形式相比，天然氣具有安全、熱值高、潔凈等優(yōu)勢(shì)。相比煤炭，天然氣能減少二氧化硫和粉塵排放量近100%，減少二氧化碳排放量60%和氮氧化物排放量50%[1]。《天然氣發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中指出：隨著我國(guó)天然氣產(chǎn)量增加和進(jìn)口能力增強(qiáng)，天然氣供求呈寬平衡狀態(tài)，為天然氣分布式能源的發(fā)展提供較為充足的氣源保障?！赌茉窗l(fā)展“十三五”規(guī)劃》中指出：天然氣分布式能源可實(shí)現(xiàn)能量階梯利用，能滿足用戶多種需求的綜合能源系統(tǒng)，具有高效、環(huán)保、削峰填谷、靈活性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，順應(yīng)了能源發(fā)展趨勢(shì)，成為能源發(fā)展的一大熱點(diǎn)。天然氣分布式能源供能在未來還能夠借助互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息化和智慧化提升，充分挖掘其節(jié)能減排潛能[2，3]。

浙江省是能源消耗大省，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有的能源資源，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，緊跟發(fā)展趨勢(shì)，提高能源綜合利用率，擴(kuò)大天然氣等分布式能源的利用范圍[4]。

1 浙江省天然氣分布式能源發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)天然氣分布式能源發(fā)展較好的地區(qū)主要集中在北京、上海、江蘇、廣東。浙江省天然氣分布式能源發(fā)展相對(duì)滯后，目前只有少數(shù)天然氣分布式能源項(xiàng)目正式運(yùn)行，其中一個(gè)典型的天然氣分布式能源項(xiàng)目位于衢州市龍游城南工業(yè)區(qū)[5，6]。該項(xiàng)目配置1臺(tái)8 MW的燃?xì)廨啓C(jī)、1臺(tái)16.4 t/h的余熱鍋爐和3臺(tái)15 t/h的燃?xì)忮仩t，屬于熱、電兩聯(lián)供。燃?xì)廨啓C(jī)所發(fā)電量通過園區(qū)電網(wǎng)并網(wǎng)，余熱鍋爐和燃?xì)忮仩t產(chǎn)生的蒸汽解決園區(qū)用汽需求。

浙江省首個(gè)大容量天然氣分布式能源項(xiàng)目（德清天然氣分布式能源項(xiàng)目）正在建設(shè)中，該分布式能源項(xiàng)目配置7臺(tái)4 275 kW內(nèi)燃機(jī)及7臺(tái)配套的4 505 kW溴化鋰制冷機(jī)組，還有10臺(tái)4 571 kW電制冷冷水機(jī)組、11臺(tái)1 820 kW柴油發(fā)電機(jī)組及相關(guān)輔助設(shè)備。該天然氣分布式能源屬于冷、電兩聯(lián)供系統(tǒng)。采用“以冷定電”“并網(wǎng)上網(wǎng)”原則，全天候向中國(guó)聯(lián)通數(shù)據(jù)中心供冷，以10 kV電壓等級(jí)并網(wǎng)供電，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的能源綜合利用效率可達(dá)到86%。

此外，浙江省還有海正藥業(yè)、寧波科元塑料、長(zhǎng)興和平鎮(zhèn)城南工業(yè)園等十幾個(gè)天然氣分布式能源項(xiàng)目正在積極籌備。浙江省近幾年將會(huì)進(jìn)入天然氣分布式能源項(xiàng)目建設(shè)的高峰期。

現(xiàn)階段，浙江省對(duì)于天然氣分布式能源項(xiàng)目還未出臺(tái)專項(xiàng)補(bǔ)貼政策，但是已經(jīng)出臺(tái)了《浙江省天然氣發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2018—2020年）》相關(guān)支持文件。

2 天然氣分布式能源發(fā)展存在問題

天然氣分布式能源項(xiàng)目盈利性弱的缺點(diǎn)制約其發(fā)展，設(shè)備價(jià)格、燃料價(jià)格及用戶負(fù)荷需求的變動(dòng)都會(huì)對(duì)項(xiàng)目產(chǎn)生很大的影響[7]。

2.1 受天然氣源及氣價(jià)制約

我國(guó)天然氣價(jià)格相比歐美國(guó)家較高，導(dǎo)致天然氣發(fā)電成本是普通燃煤電站的2～3倍，在與傳統(tǒng)能源的價(jià)格博弈中，天然氣分布式能源難以盈利和發(fā)展。

城市樓宇型的天然氣分布式能源項(xiàng)目的氣源主要來自城市燃?xì)夤芫W(wǎng)，由于燃?xì)夤芫W(wǎng)最初設(shè)計(jì)的輸送能力主要是滿足居民和商業(yè)用氣，輸送能力有限，導(dǎo)致冬季用氣高峰時(shí)會(huì)面臨氣源緊張，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目停產(chǎn)。而新的開發(fā)區(qū)常常無燃?xì)夤芫W(wǎng)可用，鋪設(shè)新管網(wǎng)的投資大、回收期長(zhǎng)，進(jìn)程緩慢。如何保證天然氣分布式能源項(xiàng)目的連續(xù)穩(wěn)定供汽，是天然氣發(fā)展過程中急需解決的問題[8-10]。

2.2 上網(wǎng)電價(jià)低

天然氣分布式能源項(xiàng)目所發(fā)電量除自用外只能上網(wǎng)，不能銷售給周邊用戶?，F(xiàn)階段，浙江省天然氣分布式能源發(fā)電的上網(wǎng)電價(jià)為每千瓦時(shí)0.415 3元，暫無政策補(bǔ)貼。如按此價(jià)格余電上網(wǎng)的話，絕大多數(shù)天然氣分布式項(xiàng)目是難以盈利的。

2.3 投資成本高

天然氣分布式能源的部分核心設(shè)備主要靠進(jìn)口，國(guó)外具有壟斷優(yōu)勢(shì)致使投資建設(shè)成本較高。隨著國(guó)內(nèi)設(shè)備廠家對(duì)燃?xì)饫錈犭娙?lián)供設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，國(guó)產(chǎn)設(shè)備將與進(jìn)口設(shè)備形成良性競(jìng)爭(zhēng)，核心設(shè)備的價(jià)格也將隨之降低。目前進(jìn)口設(shè)備中燃?xì)廨啓C(jī)的價(jià)格在2 000～4 000元/kW，燃?xì)廨啓C(jī)功率越小，單位千瓦的價(jià)格越貴[11]。

2.4 用戶負(fù)荷不確定性

系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)際負(fù)荷的匹配仍是當(dāng)前難點(diǎn)，負(fù)荷精準(zhǔn)預(yù)測(cè)能力有待加強(qiáng)。負(fù)荷需求分析是分布式能源項(xiàng)目的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)負(fù)荷、建設(shè)規(guī)模一定要與實(shí)際負(fù)荷需求相匹配[12]。

在上海的天然氣分布式能源項(xiàng)目中，有多個(gè)項(xiàng)目因負(fù)荷預(yù)測(cè)過大而停產(chǎn)或調(diào)整，有部分項(xiàng)目因?yàn)樨?fù)荷預(yù)測(cè)不準(zhǔn)而延長(zhǎng)了回收期，也有個(gè)別項(xiàng)目在建成后用戶負(fù)荷因限產(chǎn)停建、需求變更、動(dòng)遷搬遷等沒有達(dá)到預(yù)期，進(jìn)而影響負(fù)荷需求。

此外，對(duì)于區(qū)域性天然氣分布式能源項(xiàng)目，其建設(shè)實(shí)現(xiàn)供能早于區(qū)域地塊項(xiàng)目建設(shè)，用戶負(fù)荷存在較大不確定性，在這段時(shí)間內(nèi)，天然氣分布式供能項(xiàng)目面臨著較大的運(yùn)營(yíng)壓力。

3 天然氣分布式能源項(xiàng)目綜合分析

評(píng)估天然氣分布式能源項(xiàng)目是否具有投資價(jià)值的重要指標(biāo)之一是項(xiàng)目投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率（以下簡(jiǎn)稱項(xiàng)目收益率），一般情況下，項(xiàng)目收益率大于等于基礎(chǔ)收益率（一般為8%）時(shí)，項(xiàng)目可行。項(xiàng)目收益率越大，該項(xiàng)目投資價(jià)值越大。以下通過浙江省某大型制藥企業(yè)的天然氣分布式能源項(xiàng)目，來分析各個(gè)參數(shù)對(duì)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性的影響[13，14]。

該項(xiàng)目的裝機(jī)方案為2×12 MW+1×8 MW級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組配備2×24 t/h+1×15 t/h余熱鍋爐，外加2×15 t/h燃?xì)忮仩t。該項(xiàng)目的工程估算總投資為29 282萬元，發(fā)電設(shè)備年利用小時(shí)數(shù)為6 000 h，項(xiàng)目所發(fā)電量全部企業(yè)消納，不產(chǎn)生余電上網(wǎng)，電量不足時(shí)由市電補(bǔ)充，蒸汽不足時(shí)由燃?xì)忮仩t補(bǔ)充。企業(yè)先前用電成本為每兆瓦時(shí)650元，用蒸汽成本為每噸220元，天然氣價(jià)格為每立方米2.47元，該項(xiàng)目收益率為8.77%，投資回收期為10.5年。

3.1 天然氣價(jià)格的影響

在天然氣分布式能源項(xiàng)目中，天然氣的成本占運(yùn)營(yíng)成本大于60%，天然氣價(jià)格對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益影響很大。圖1所示是天然氣價(jià)格對(duì)項(xiàng)目收益率的影響，項(xiàng)目收益率與天然氣價(jià)格成反比關(guān)系，天然氣價(jià)格降低，項(xiàng)目收益率就增加。天然氣價(jià)格下降10%，項(xiàng)目收益率可提高約5%。

圖1 天然氣價(jià)格對(duì)項(xiàng)目收益率的影響

3.2 上網(wǎng)電價(jià)的影響

圖2 所示是上網(wǎng)電價(jià)對(duì)項(xiàng)目收益率的影響，從圖中可以看出，隨著上網(wǎng)電價(jià)的增加，項(xiàng)目總收益增大，相應(yīng)的投資回收期縮短。目前該項(xiàng)目采用以電定熱的運(yùn)行模式，燃?xì)廨啓C(jī)所發(fā)電量剛好用于企業(yè)消納，不產(chǎn)生余電，供汽不足部分用燃?xì)忮仩t補(bǔ)給。企業(yè)先前直購(gòu)電平均用電成本是每兆瓦時(shí)650元，浙江省天然氣分布式能源發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)是每兆瓦時(shí)415.3元，如企業(yè)按此電價(jià)余電上網(wǎng)，再向電網(wǎng)購(gòu)電，項(xiàng)目的整個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)的收益率為負(fù)，項(xiàng)目是虧損的。如企業(yè)按照上海市的天然氣分布式上網(wǎng)電價(jià)每兆瓦時(shí)765.5元先上網(wǎng)，再向電網(wǎng)購(gòu)電，則發(fā)電收益遠(yuǎn)大于用電成本，整個(gè)項(xiàng)目的收益將大大增加，投資回收期將縮短，項(xiàng)目的收益率可達(dá)12.45%。

圖2 上網(wǎng)電價(jià)對(duì)項(xiàng)目收益的影響

3.3 供汽價(jià)格的影響

圖3 為供熱蒸汽價(jià)格波動(dòng)對(duì)項(xiàng)目收益率的影響。其他影響因數(shù)不變時(shí)，供熱蒸汽價(jià)格為每噸214元，該項(xiàng)目收益率為8%。當(dāng)蒸汽價(jià)格降低時(shí)，項(xiàng)目收益率降低，項(xiàng)目不可行。

圖3 蒸汽價(jià)格對(duì)項(xiàng)目收益的影響

3.4 初始投資費(fèi)用影響

項(xiàng)目的初始投資費(fèi)用由建筑工程費(fèi)、設(shè)備購(gòu)置費(fèi)、安裝工程費(fèi)及工程建設(shè)其他費(fèi)用組成，其中設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用超過50%。初始投資費(fèi)用的多少，會(huì)影響項(xiàng)目前期的投入資金，但對(duì)項(xiàng)目投運(yùn)后的收入基本沒有影響。項(xiàng)目初始投資減少，可以縮短項(xiàng)目的投資回收期，降低項(xiàng)目的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素。

3.5 項(xiàng)目其他運(yùn)營(yíng)成本的影響

天然氣分布式能源項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)成本主要包括：天然氣費(fèi)用、電費(fèi)、水費(fèi)、運(yùn)營(yíng)人員人工工資及福利、維修費(fèi)用和管理費(fèi)用，其中天然氣費(fèi)用占了整個(gè)運(yùn)營(yíng)成本約2/3，其他費(fèi)用相對(duì)比較固定，對(duì)項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)成本影響較小。

3.6 項(xiàng)目的敏感性分析

在整個(gè)項(xiàng)目評(píng)價(jià)期內(nèi)，對(duì)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生影響的主要因素有：建設(shè)投資、天然氣價(jià)格、供汽收入、產(chǎn)量變化。根據(jù)上述4個(gè)因素上下浮動(dòng)20%對(duì)項(xiàng)目的影響做敏感性分析，如表1所示，可以看出：供汽價(jià)格和天然氣價(jià)格是整個(gè)項(xiàng)目的關(guān)鍵因素；對(duì)于余電上網(wǎng)的項(xiàng)目，上網(wǎng)電價(jià)也是影響項(xiàng)目盈利的另一重要因素。

4 浙江省天然氣分布式能源發(fā)展前景

4.1 燃料保障

我國(guó)天然氣價(jià)格偏高是制約天然氣分布式能源發(fā)展的一個(gè)重要因素。今后隨著國(guó)內(nèi)天然氣管網(wǎng)及國(guó)際天然氣進(jìn)口戰(zhàn)略通道的完善、國(guó)內(nèi)天然氣開采量的增加，以及非常規(guī)天然氣（頁(yè)巖氣和可燃冰）開采技術(shù)的突破，天然氣分布式能源發(fā)展將得到良好燃料供給保障，天然氣的價(jià)格也將會(huì)有所下降。

表1 項(xiàng)目敏感性分析

4.2 進(jìn)口設(shè)備國(guó)產(chǎn)化

近年來隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈及設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的提高，天然氣分布式能源的核心設(shè)備燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)、溴化鋰機(jī)組價(jià)格逐年下降，例如進(jìn)口內(nèi)燃機(jī)的價(jià)格已從3 500～3 800元/kW下降到1 850～3 000元/kW，煙氣型溴化鋰機(jī)組也降低到600元/kW[15]。

4.3 寬松的政策支持

為了推進(jìn)天然氣分布式能源發(fā)展，國(guó)家及部分省市陸續(xù)出臺(tái)了一系列能源扶持、天然氣優(yōu)惠及專項(xiàng)補(bǔ)貼政策，如表2所示。浙江省出臺(tái)的支持文件《浙江省天然氣發(fā)展3年行動(dòng)計(jì)劃（2018—2020年）》，將大力推動(dòng)浙江省天然氣分布式能源的發(fā)展。

5 浙江省天然氣分布式能源發(fā)展建議

5.1 梳理潛在客戶

表2 現(xiàn)階段部分省市天然氣分布式補(bǔ)貼政策

在浙江省內(nèi)對(duì)滿足建設(shè)天然氣分布式能源項(xiàng)目條件的客戶進(jìn)行梳理。首先對(duì)冷熱負(fù)荷需求量大且穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)客戶要大力推廣天然氣分布式能源項(xiàng)目，例如數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院、交通樞紐、工業(yè)園區(qū)等。其次對(duì)于冷熱負(fù)荷需求不確定性大的客戶，要做好負(fù)荷需求預(yù)測(cè)和經(jīng)濟(jì)性分析，在設(shè)計(jì)建設(shè)階段要分批穩(wěn)步建設(shè)，盡量避免過度的超前建設(shè)，進(jìn)而造成分布式項(xiàng)目前期運(yùn)營(yíng)的巨大壓力。

5.2 制定相關(guān)激勵(lì)政策

（1）可依據(jù)自身具體情況，制定出符合本省天然氣分布式能源發(fā)展的補(bǔ)貼政策。例如可根據(jù)各區(qū)域的氣價(jià)、供熱供冷價(jià)格、電力價(jià)格等因素制定出合理的資金補(bǔ)貼政策。

（2）將天然氣分布式能源項(xiàng)目的節(jié)能和環(huán)保優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)收益[16]。研究天然氣分布式能源項(xiàng)目的碳減排方法，將碳排放納入碳交易市場(chǎng)。

（3）應(yīng)在冷、熱、電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及預(yù)測(cè)時(shí)考慮用戶項(xiàng)目投產(chǎn)的不確定性。多數(shù)天然氣分布式能源項(xiàng)目停運(yùn)主要原因是冷熱負(fù)荷預(yù)測(cè)與實(shí)際偏差較大。

（4）促進(jìn)天然氣分布式能源設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，打破國(guó)外對(duì)于原動(dòng)機(jī)、制冷設(shè)備等核心技術(shù)的壟斷。

5.3 優(yōu)化運(yùn)行方式

現(xiàn)階段浙江省天然氣分布式上網(wǎng)電價(jià)較低，多數(shù)以熱定電、余電上網(wǎng)的項(xiàng)目盈利性較弱，甚至有可能虧損。這些項(xiàng)目可以通過調(diào)整設(shè)計(jì)實(shí)施方案及優(yōu)化運(yùn)行方式的方法來提高項(xiàng)目盈利能力。對(duì)于設(shè)計(jì)按余電上網(wǎng)的項(xiàng)目，實(shí)際運(yùn)行時(shí)可采用以電定熱的運(yùn)行方式，供熱或供冷不足部分有其他設(shè)備補(bǔ)充[17，18]。對(duì)于部分熱、電聯(lián)供項(xiàng)目，可以考慮先用燃?xì)忮仩t解決供熱需求，待上網(wǎng)電價(jià)調(diào)整后再投建燃?xì)廨啓C(jī)及余熱鍋爐機(jī)組聯(lián)合供熱供電。對(duì)于冷、電聯(lián)供的機(jī)組，可以考慮溴化鋰和電制冷組合運(yùn)行的方式，峰電時(shí)段可采用燃?xì)廨啓C(jī)或內(nèi)燃機(jī)所發(fā)多余電量來驅(qū)動(dòng)電制冷、谷電時(shí)段用市電驅(qū)動(dòng)電制冷進(jìn)行制冷的運(yùn)行方式。

5.4 注重人才發(fā)現(xiàn)、培養(yǎng)和儲(chǔ)備

加強(qiáng)與分布式能源起步較早城市的學(xué)習(xí)與交流，通過舉辦專業(yè)培訓(xùn)等方式培養(yǎng)一批分布式能源規(guī)劃設(shè)計(jì)、能源服務(wù)人才。同時(shí)，對(duì)接浙江省內(nèi)外高校相關(guān)專業(yè)，推動(dòng)分布式能源專業(yè)進(jìn)校園，形成良性的人才梯度儲(chǔ)備。

6 結(jié)語(yǔ)

目前浙江省天然氣分布式能源發(fā)展相對(duì)滯后，只有少數(shù)幾家已建或在建的天然氣分布式能源項(xiàng)目。本文選取浙江省內(nèi)某大型制藥企業(yè)的天然氣分布式能源項(xiàng)目，分析了天然氣價(jià)格、發(fā)電價(jià)格、供汽價(jià)格、投資成本、運(yùn)營(yíng)成本等因素對(duì)項(xiàng)目收益率的影響。通過敏感性分析，總結(jié)出氣價(jià)、汽價(jià)和電價(jià)是影響項(xiàng)目是否具有投資價(jià)值的關(guān)鍵因素。

通過對(duì)浙江省天然氣分布式能源發(fā)展前景的分析，提出良好的燃料保障、進(jìn)口設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化及寬松的政策支持有利于推動(dòng)浙江省分布式天然氣能源項(xiàng)目的發(fā)展。

針對(duì)天然氣分布式能源發(fā)展中面臨的問題，對(duì)浙江省天然氣分布式能源發(fā)展提出了梳理優(yōu)質(zhì)客戶、制定激勵(lì)措施、優(yōu)化運(yùn)行方法、注重人才培養(yǎng)等建議，進(jìn)而更好的推動(dòng)浙江省天然氣分布式能源健康有序的發(fā)展。