我國(guó)提出的“爭(zhēng)取2030年碳排放達(dá)峰，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和”將帶來(lái)一場(chǎng)深刻的生產(chǎn)生活方式變革，也將重新塑造我國(guó)能源電力行業(yè)的格局，能源生產(chǎn)清潔化、能源消費(fèi)電氣化將成為必然趨勢(shì)，而以新能源為主體的電力系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)行電力系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行和體制機(jī)制提出了巨大挑戰(zhàn)。在燃煤發(fā)電受限、新能源裝機(jī)持續(xù)增長(zhǎng)的預(yù)期下，清潔且靈活的燃?xì)鈾C(jī)組可以作為一定時(shí)期內(nèi)的過(guò)渡電源，但我國(guó)燃?xì)獍l(fā)電還存在諸多問(wèn)題需要進(jìn)一步明確和解決。

新形勢(shì)下發(fā)展燃?xì)獍l(fā)電的意義

在“雙碳”目標(biāo)約束下，留給煤電的發(fā)展空間已經(jīng)非常有限。多家機(jī)構(gòu)的研究表明，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，煤電要在2025年達(dá)峰，2030年后逐步退出，2060年碳中和時(shí)全部退出，煤電從基礎(chǔ)性、主體性能源向保障性、調(diào)節(jié)性能源轉(zhuǎn)變已成為行業(yè)共識(shí)。

但新能源發(fā)電帶來(lái)的一系列問(wèn)題又需要具有物理慣性的傳統(tǒng)機(jī)組來(lái)解決。2020年底我國(guó)風(fēng)電、光伏裝機(jī)容量5.3億千瓦，為在2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰這一戰(zhàn)略目標(biāo)，未來(lái)十年風(fēng)電、光伏累計(jì)需要完成12億千瓦的目標(biāo)。根據(jù)國(guó)網(wǎng)能源院的研究，2060年我國(guó)陸上風(fēng)電、光伏兩者裝機(jī)容量占比將達(dá)到約60%，發(fā)電量占比將達(dá)到45%。風(fēng)光出力的隨機(jī)性、波動(dòng)性、間歇性將給電力系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)和靈活運(yùn)行帶來(lái)重大挑戰(zhàn)，高比例可再生能源、高比例電力電子設(shè)備導(dǎo)致系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量持續(xù)下降，調(diào)頻、調(diào)壓能力不足，而需求側(cè)冬、夏“雙峰”特征愈加明顯，峰谷差不斷擴(kuò)大，電力保障供應(yīng)的難度逐年加大。

在此背景下，屬于化石能源又排放較少的燃?xì)鈾C(jī)組將在系統(tǒng)轉(zhuǎn)型過(guò)程中提供有力支撐。首先，燃?xì)鈾C(jī)組能為系統(tǒng)提供高比例的有效容量保障。2020年我國(guó)風(fēng)光裝機(jī)容量占比達(dá)到24%，但發(fā)電量占比僅9.8%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，燃煤機(jī)組的有效容量為80%，燃?xì)鈾C(jī)組有效容量能夠達(dá)到90%，而風(fēng)電、光伏的有效容量?jī)H為10%~20%左右，因此可再生能源裝機(jī)占比越高，需要的裝機(jī)冗余量越大。去年底我國(guó)江西、湖南等省份缺電、美國(guó)加州和得州輪流停電事故都反映出高比例可再生能源和負(fù)荷高峰同時(shí)出現(xiàn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)“缺電力不缺電量”的局面。而在新能源裝機(jī)居世界領(lǐng)先的歐盟28國(guó)，傳統(tǒng)電源容量一直保持與最大負(fù)荷相當(dāng)，在我國(guó)嚴(yán)控煤電的大環(huán)境下，新增燃?xì)獍l(fā)電成為可選項(xiàng)。

其次，燃?xì)鈾C(jī)組調(diào)節(jié)性能優(yōu)異，可作為提供多種輔助服務(wù)的靈活性電源。當(dāng)前技術(shù)條件下，依靠大電網(wǎng)模式消納可再生能源是唯一可靠的途徑，而靈活性資源的充裕度對(duì)新能源消納至關(guān)重要。對(duì)比其他靈活性資源，抽水蓄能的建設(shè)周期長(zhǎng)、對(duì)地理環(huán)境有特殊要求、價(jià)格機(jī)制不完善；電化學(xué)儲(chǔ)能的成本和安全性問(wèn)題尚待解決，無(wú)法支撐大規(guī)模可再生能源消納；需求側(cè)資源參與市場(chǎng)程度低、激勵(lì)機(jī)制未建立；煤電靈活性改造可能造成機(jī)組損害和壽命衰減問(wèn)題，導(dǎo)致更多污染物排放。相比而言，燃?xì)鈾C(jī)組啟停更靈活、爬坡速率更快，調(diào)節(jié)性能更好，配合可再生能源發(fā)展是現(xiàn)實(shí)條件下的最優(yōu)選擇。

再次，燃?xì)鈾C(jī)組相對(duì)其他化石能源機(jī)組更加清潔高效。天然氣的主要成分是甲烷，燃燒后的產(chǎn)物只有二氧化碳和水，其中二氧化碳的排放量約為燃煤機(jī)組的42%，燃?xì)鈾C(jī)組沒(méi)有粉塵和硫化物排放，只有空氣中的少量氮?dú)庠谌紵龝r(shí)被氧化為氮氧化物，其排放標(biāo)準(zhǔn)也大幅低于燃煤機(jī)組，大大優(yōu)于加裝了煙氣脫硫裝置的燃煤機(jī)組。國(guó)內(nèi)聯(lián)合循環(huán)燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電氣耗折合標(biāo)煤約240克/千瓦時(shí)，明顯低于燃煤機(jī)組平均發(fā)電煤耗的320克/千瓦時(shí)，且廠用電率只有燃煤機(jī)組的一半，減排效果明顯。此外，燃?xì)鈾C(jī)組還具有占地面積小、用水量少、初始投資小等優(yōu)勢(shì)。

除了大型集中式燃?xì)獍l(fā)電外，分布式燃?xì)鈾C(jī)組可以實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)多能供應(yīng)，大幅提高能源利用效率。分布式燃機(jī)布局靈活、運(yùn)營(yíng)高效，通過(guò)能源的合理梯級(jí)利用，采用發(fā)電后的廢熱進(jìn)行制冷和供熱，可將傳統(tǒng)火電機(jī)組的效率由35%~40%提升到70%~90%。通過(guò)在負(fù)荷中心就近提供多種能源供應(yīng)，大幅減少輸配電和輸熱損耗，適合在數(shù)據(jù)中心、商業(yè)綜合體、醫(yī)院等對(duì)多種能源均有穩(wěn)定需求的場(chǎng)景開(kāi)展綜合能源服務(wù)。

天然氣達(dá)峰及燃?xì)獍l(fā)電的定位

受限于我國(guó)“富煤貧油少氣”的資源稟賦，天然氣在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占比較小。2020年，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)天然氣1888億立方米，比上年增長(zhǎng)9.8%，連續(xù)4年增產(chǎn)超過(guò)100億立方米。2020年，國(guó)內(nèi)天然氣表觀消費(fèi)量3259.3億立方米，同比增長(zhǎng)7.6%，對(duì)外依存度達(dá)到42%，即42%的天然氣需求要通過(guò)進(jìn)口LNG或管道天然氣滿足，在帶來(lái)能源安全問(wèn)題的同時(shí)導(dǎo)致天然氣使用成本居高不下。

在新的碳排放形勢(shì)下，化石能源消費(fèi)將陸續(xù)達(dá)峰并逐漸下降。由于天然氣產(chǎn)生的碳排放強(qiáng)度較低，在過(guò)渡期以低碳化石能源代替高碳化石能源的路徑將使得天然氣達(dá)峰時(shí)間點(diǎn)在煤炭和石油之后。我國(guó)化石能源中煤炭、石油、天然氣產(chǎn)生的碳排放占比為76.6%、17.0%、6.4%，預(yù)計(jì)煤炭、石油、天然氣分別于2025、2030、2040年左右達(dá)峰。中國(guó)石油技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院的研究表明，按照此前的政策形勢(shì)判斷，天然氣將在2050年前后達(dá)峰，峰值接近7000億立方米/年，而在碳中和情境下中國(guó)的天然氣需求將在2040年前后進(jìn)入峰值平臺(tái)期，峰值約5500億立方米/年，達(dá)峰時(shí)間提前的同時(shí)，峰值也相應(yīng)下降。

2017年13部委聯(lián)合發(fā)布的《加快推進(jìn)天然氣利用的意見(jiàn)》中提出“逐步將天然氣培育成為我國(guó)現(xiàn)代清潔能源體系的主體能源之一”的發(fā)展目標(biāo)，加快推進(jìn)天然氣在城鎮(zhèn)燃?xì)狻⒐I(yè)燃料、燃?xì)獍l(fā)電、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的大規(guī)模高效科學(xué)利用，從實(shí)際情況來(lái)看，近幾年天然氣的發(fā)展并不樂(lè)觀。2019年天然氣在我國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比僅為8.3%，遠(yuǎn)低于世界平均水平24%，其中一個(gè)主要原因在于燃?xì)獍l(fā)電占比較低，據(jù)中石油技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究院統(tǒng)計(jì)，2019年底我國(guó)天然氣消費(fèi)結(jié)構(gòu)中發(fā)電占比為17.9%，遠(yuǎn)低于全球37%的平均水平。

燃?xì)獍l(fā)電可同時(shí)實(shí)現(xiàn)天然氣發(fā)展和電能替代兩大目標(biāo)。截至2020年12月底，中國(guó)燃?xì)獍l(fā)電裝機(jī)容量約為1億千瓦，占全國(guó)發(fā)電裝機(jī)總量的比例僅4.5%，沒(méi)有完成《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中2020年燃?xì)獍l(fā)電裝機(jī)規(guī)模1.1億千瓦的目標(biāo)。牛津能源研究所預(yù)計(jì)，到2025年中國(guó)燃?xì)獍l(fā)電裝機(jī)容量將新增0.4~0.5億千瓦，總量達(dá)到1.4~1.5億千瓦；電力部門(mén)的天然氣消費(fèi)量將增長(zhǎng)40%~50%，達(dá)到750~800億立方米/年。可見(jiàn)，在“十四五”時(shí)期燃?xì)獍l(fā)電裝機(jī)仍有50%左右的增長(zhǎng)空間，在嚴(yán)控煤電、碳捕集封存技術(shù)未成熟、靈活性資源稀缺的能源轉(zhuǎn)型過(guò)渡和換擋期，燃?xì)獍l(fā)電的各方面綜合優(yōu)勢(shì)突出，可在承上啟下過(guò)程中發(fā)揮中流砥柱的關(guān)鍵作用。

燃?xì)獍l(fā)電的運(yùn)行困境

當(dāng)前我國(guó)燃?xì)鈾C(jī)組在運(yùn)行中面臨多方面的不利因素，生存和發(fā)展較為困難。燃?xì)鈾C(jī)組的盈利分析可以從營(yíng)業(yè)收入和營(yíng)業(yè)成本兩方面考慮，營(yíng)業(yè)收入分為電能量收入與輔助服務(wù)收入，電能量收入由上網(wǎng)電價(jià)與上網(wǎng)電量決定，由于目前我國(guó)電力市場(chǎng)保持雙軌制運(yùn)行，因此燃?xì)鈾C(jī)組存在“計(jì)劃電”與“市場(chǎng)電”的區(qū)別，而營(yíng)業(yè)成本則以燃料成本為主。燃料成本、上網(wǎng)電價(jià)、利用小時(shí)數(shù)均是決定燃?xì)鈾C(jī)組運(yùn)行和盈利能力的關(guān)鍵參數(shù)，也正是這幾方面的不利因素造成了當(dāng)下燃?xì)鈾C(jī)組的運(yùn)行困境。

燃料成本和運(yùn)行維護(hù)成本高昂是國(guó)內(nèi)燃?xì)鈾C(jī)組不得不面對(duì)的現(xiàn)實(shí)。燃機(jī)發(fā)電成本中燃料成本占比最高，約為67%，根據(jù)典型燃機(jī)數(shù)據(jù)分析，純凝發(fā)電成本約0.6元/千瓦時(shí)、熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電成本約0.56元/千瓦時(shí)，是燃煤機(jī)組成本的2.4~2.8倍。受限于我國(guó)天然氣資源不夠充裕、對(duì)外依存度高的現(xiàn)狀，且受到石化企業(yè)與海外LNG供應(yīng)商簽訂的長(zhǎng)期協(xié)議價(jià)格、燃?xì)夤芫W(wǎng)分段管理的層層加價(jià)問(wèn)題等因素影響，雖然國(guó)家油氣管網(wǎng)公司已經(jīng)成立，但我國(guó)天然氣改革尚未到位，國(guó)際油氣現(xiàn)貨價(jià)格與燃?xì)鈾C(jī)組的燃料成本之間沒(méi)有形成有效的傳導(dǎo)機(jī)制。燃?xì)庠O(shè)備國(guó)產(chǎn)化程度較低，修理維護(hù)工作長(zhǎng)期被國(guó)外廠家技術(shù)人員壟斷，維護(hù)費(fèi)用高昂。

多省市降低燃?xì)鈾C(jī)組標(biāo)桿電價(jià)，政府補(bǔ)貼逐步縮減。出于連續(xù)三年降低一般工商業(yè)電價(jià)等考慮，自2018年以來(lái)，湖北、北京、上海、天津、廣東等地區(qū)陸續(xù)降低燃?xì)鈾C(jī)組標(biāo)桿電價(jià)，2020年浙江宣布開(kāi)展天然氣發(fā)電機(jī)組平價(jià)上網(wǎng)改革試點(diǎn)工作。此外，高成本的燃?xì)獍l(fā)電往往需要價(jià)格疏導(dǎo)和財(cái)政補(bǔ)貼，例如根據(jù)《國(guó)家發(fā)改委關(guān)于疏導(dǎo)京津滬燃?xì)怆妰r(jià)矛盾的通知》(發(fā)改價(jià)格[2014]112號(hào))，北京、天津均將燃?xì)怆妰r(jià)疏導(dǎo)至非居民用電，每千瓦時(shí)電銷售電價(jià)提高0.06元左右，但隨著市場(chǎng)化交易的開(kāi)展，原來(lái)承擔(dān)電價(jià)補(bǔ)貼的高價(jià)用戶直接或間接進(jìn)入市場(chǎng)，原先疏導(dǎo)到用戶側(cè)的“燃?xì)饨徊嫜a(bǔ)貼”渠道部分流失，補(bǔ)貼規(guī)模持續(xù)縮減。

高成本燃?xì)鈾C(jī)組在市場(chǎng)化交易中不占優(yōu)勢(shì)，利用小時(shí)數(shù)下降。由于我國(guó)目前開(kāi)展的電力交易以中長(zhǎng)期交易為主，而同質(zhì)化的電量交易往往引起發(fā)電側(cè)的價(jià)格“廝殺”，燃?xì)鈾C(jī)組在價(jià)格比拼中幾乎沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。因此廣東中長(zhǎng)期交易采取“價(jià)差”傳導(dǎo)模式，實(shí)現(xiàn)了燃?xì)鈾C(jī)組和燃煤機(jī)組同臺(tái)競(jìng)價(jià)。而同樣是氣電大省的浙江，雖然中長(zhǎng)期交易參與方中包含燃?xì)鈾C(jī)組，實(shí)際上燃?xì)鈾C(jī)組在中長(zhǎng)期市場(chǎng)基本沒(méi)有成交量。天津則采取了“燃煤燃?xì)?.6∶1”的打捆方式進(jìn)行交易。同時(shí)由于在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中不占優(yōu)勢(shì)，燃?xì)鈾C(jī)組利用小時(shí)數(shù)進(jìn)一步下滑，北方熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組利用小時(shí)數(shù)大約3000小時(shí)，大幅低于煤電機(jī)組，而南方燃?xì)庹{(diào)峰機(jī)組利用小時(shí)數(shù)僅1000小時(shí)上下，設(shè)備利用率嚴(yán)重不足。

輔助服務(wù)市場(chǎng)和碳市場(chǎng)不成熟，燃?xì)鈾C(jī)組低碳和靈活性價(jià)值無(wú)法體現(xiàn)。從歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展燃?xì)獍l(fā)電的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，需要建立充分競(jìng)爭(zhēng)、峰谷電價(jià)差異明顯的現(xiàn)貨市場(chǎng)，燃?xì)鈾C(jī)組通過(guò)靈活調(diào)節(jié)的特性在電能量和輔助服務(wù)市場(chǎng)中獲取收益，疊加較低的碳成本增大被優(yōu)先調(diào)度的概率，才能走上良性發(fā)展的正循環(huán)。雖然目前我國(guó)多個(gè)省份已建立輔助服務(wù)市場(chǎng)，但是由于市場(chǎng)空間有限，在燃煤機(jī)組紛紛開(kāi)展靈活性改造的環(huán)境中燃?xì)鈾C(jī)組的靈活調(diào)節(jié)優(yōu)勢(shì)被削弱，且價(jià)格激勵(lì)不足以覆蓋燃?xì)鈾C(jī)組的調(diào)節(jié)成本。同時(shí)，我國(guó)發(fā)電行業(yè)碳市場(chǎng)剛剛起步，形成合理的碳價(jià)形成機(jī)制尚待時(shí)日，目前我國(guó)碳市場(chǎng)采取的是產(chǎn)出與基準(zhǔn)線控制的方式，對(duì)不同類型的機(jī)組設(shè)置了不同的基準(zhǔn)線，不利于從燃煤到燃?xì)?、可再生能源的電源轉(zhuǎn)換，相比之下歐美采用的碳排放總量控制模式更能促進(jìn)從高碳能源到低碳能源的轉(zhuǎn)換。

對(duì)于進(jìn)一步發(fā)展燃?xì)獍l(fā)電的政策建議

一是在“十四五”規(guī)劃中明確燃?xì)獍l(fā)電發(fā)展目標(biāo)和定位。充分認(rèn)識(shí)到“雙碳”目標(biāo)下發(fā)展燃?xì)獍l(fā)電對(duì)于電力系統(tǒng)穩(wěn)定和天然氣發(fā)展的重要意義，確定合理的發(fā)展目標(biāo)，明確燃?xì)鈾C(jī)組在電力、天然氣和供熱市場(chǎng)中分別承擔(dān)的功能和定位，加大燃?xì)獍l(fā)電在天然氣消費(fèi)中的占比，鼓勵(lì)發(fā)展天然氣調(diào)峰電站，體現(xiàn)其清潔靈活的價(jià)值。

二是持續(xù)推進(jìn)油氣改革，理順天然氣價(jià)格形成機(jī)制。加快推進(jìn)“管住中間，放開(kāi)兩頭”改革，減少供氣中間環(huán)節(jié)，有效降低各環(huán)節(jié)輸配費(fèi)用，深化天然氣價(jià)格改革，建立與國(guó)際天然氣現(xiàn)貨的關(guān)聯(lián)度。建設(shè)儲(chǔ)氣調(diào)峰設(shè)施，避免氣價(jià)季節(jié)性大幅波動(dòng)。統(tǒng)籌天然氣供應(yīng)企業(yè)與燃?xì)獍l(fā)電企業(yè)利益，鼓勵(lì)天然氣供應(yīng)企業(yè)與燃?xì)獍l(fā)電企業(yè)進(jìn)行股權(quán)合作。

三是實(shí)行氣電聯(lián)動(dòng)和兩部制電價(jià)等燃?xì)怆妰r(jià)支撐政策。建議建立天然氣價(jià)格與燃?xì)鈾C(jī)組上網(wǎng)電價(jià)聯(lián)動(dòng)機(jī)制，明確價(jià)格調(diào)整的啟動(dòng)條件、調(diào)整周期等內(nèi)容，根據(jù)天然氣價(jià)格變化及時(shí)調(diào)整上網(wǎng)電價(jià)，及時(shí)疏導(dǎo)上下游成本變化。通過(guò)兩部制電價(jià)政策保證燃?xì)怆姀S固定成本的回收，降低燃?xì)怆姀S的經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，保障燃?xì)怆姀S的盈利空間。

四是盡快推進(jìn)現(xiàn)貨市場(chǎng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)建設(shè)。燃?xì)鈾C(jī)組參與中長(zhǎng)期市場(chǎng)的困境主要來(lái)自中長(zhǎng)期電量交易無(wú)法靈活反映電力的瞬時(shí)平衡特性，無(wú)法體現(xiàn)其靈活調(diào)整出力的優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)中的問(wèn)題恰恰需要通過(guò)市場(chǎng)的發(fā)展來(lái)解決。進(jìn)一步推動(dòng)電力市場(chǎng)化改革，擴(kuò)大市場(chǎng)化交易規(guī)模，鼓勵(lì)在中長(zhǎng)期帶曲線交易體現(xiàn)電力的時(shí)間價(jià)值，建立能反映電力實(shí)時(shí)平衡的現(xiàn)貨市場(chǎng)，同時(shí)建立配套的調(diào)頻、備用輔助服務(wù)市場(chǎng)，以使燃?xì)鈾C(jī)組實(shí)現(xiàn)在各個(gè)市場(chǎng)中的綜合利益最大化。

五是推進(jìn)碳市場(chǎng)建設(shè)，體現(xiàn)燃?xì)獾吞純r(jià)值。待碳市場(chǎng)初步建立、合理的碳價(jià)機(jī)制初步形成后，逐步加大有償配額比例，統(tǒng)一不同類型機(jī)組的基準(zhǔn)線或采用總量控制型碳市場(chǎng)機(jī)制，利用市場(chǎng)機(jī)制推動(dòng)從燃煤到燃?xì)獾娇稍偕茉吹霓D(zhuǎn)換。推動(dòng)碳市場(chǎng)與電力市場(chǎng)耦合發(fā)展，將碳成本納入發(fā)電成本，給予高效低碳機(jī)組更多的發(fā)電機(jī)會(huì)。

本文刊載于《中國(guó)電力企業(yè)管理》2021年06期，作者單位：中國(guó)華電集團(tuán)有限公司天津分公司