分布式燃气电站综合能源项目经济性分析

分布式燃气电站综合能源项目经济性分析

王黎锋 

山东电力建设第三工程有限公司   山东   青岛   266100

摘要:近年来，在以火电(主要是煤电)为主的电力系统建设过程中，燃气-蒸汽联合循环发电由于其高效、低碳、启停灵活等特性，在我国东部及南部等发达省份获得了快速的发展。

关键词:电力系统;新能源;分布式;燃气电站;光伏电站

在传统火电向新能源转型的特殊时期，分布式燃气电站综合能源项目由于灵活的启停调峰特性和较好的经济性，发挥得桥梁作用和在电力中的支撑作用将更加凸显。

1能源转型过程中分布式燃气电站的应用

在以新能源为主体的新型电力系统中，普遍认为保障电网安全供电的灵活调节手段主要有以下三个方面。

1.1储能电站地大规模应用

储能被认为是未来解决新能源发电不稳定的最主要工具，其既可以实现削峰填谷，又可以为重要负荷提供紧急保安电源。目前，储能电站主要有抽水蓄能电站和化学电池储能电站两种方式。抽水蓄能电站受地域和投资经济性的限制;化学电池储能电站由于储能技术尚处于发展初期，储能电池存在比功率小、寿命短、造价高等一系列问题，因此从装机规模、经济性等多方面考虑，在储能技术获得重大突破前，化学储能电站将无法大规模广泛应用，因此也就无法彻底解决新能源电网系统的灵活调节问题。

1.2能源数字化地应用

电网公司将未来新型电力系统定义为能源互联网，通过利用数字化手段，打通源、网、荷、储各个环节，从而把海量的分布式能源站通过数字化手段形成一个虚拟的大型能源调节中心，进而帮助可再生能源的高比例接入和使用。然而我们认为能源互联网对系统的调节依然有限，由于电网通道地限制，通过跨区域输送电力本身存在一定的局限性，加之分布式能源站大部分为屋面光伏，依然存在供电不稳定的缺陷，因此能源数字化本身也无法从根本上解决新能源电网系统的灵活调节问题。

1.3分布式燃气电站综合能源项目地接入和应用

能源低碳转型是一个渐进的过程，如今小型、高效的燃气轮机技术已在世界各国得到广泛应用。其中冷、热、电联供的6F型燃气联合循环机组热效率更是高达80%左右，而其碳排放强度则不到传统燃煤机组的一半。在负荷中心侧构建一批以小型分布式燃气电站为主体，以风、光、储能电站为辅的多能互补型综合能源项目，由于分布式燃气电站良好的启停、调峰特性，以及光伏和储能电站对燃气电站调峰、调频性能的辅助加成作用，项目不但能有效为新能源电网系统提供灵活的调节电源，确保大用户的用电安全，通过为电网提供调峰、调频及需求侧响应服务，还能为项目投资商带来良好的投资经济回报。

2分布式燃气电站综合能源项目应用场合及经济性分析

2.1分布式燃气电站综合能源项目应用场合分析

在以新能源为主体的新型电力系统中，对电网构成的不稳定因素主要是大型的集中式风、光电站基地以及遍及各地的分布式新能源项目。因此在电源侧和负荷侧建设燃气电站项目，都是解决电网安全和灵活调节的有效途径。单就投资回报而言，在大型的集中式风、光电站基地建设燃气电站显然并不经济。在大型的集中式风、光电站基地建设燃气电站，燃气电站只能作为风光电站的备用容量应用，其利用率极低。大型的集中式风、光电站基地大都分布在西北或各省偏远地区，水资源匮乏，燃气管网一般难以到达，同时由于很难配套供冷、供热，燃气电站的热效率相对较低，投资成本高昂。在负荷中心建设分布式燃气电站综合能源项目是兼顾电网系统灵活调节和项目经济性的最佳选择。以工业园区为例，保证安全可靠的电力、热力、冷能等能源供应，是工业园区能源中心最基本的功能。在工业园区配套建设以分布式燃气电站为主体，风、光和储能电站为辅的冷、热、电联供综合能源项目，由于电力、热力可以就地消纳，因此项目的电价、发电利用时长、机组利用率和热效率均有相应保障，加之项目还能提供调峰、调频以及需求侧响应服务，项目能最大化发挥整体加成效益。据初步统计，我国现有200余个国家级产业园区，1300余个省级产业园区，上万个县级产业园区，通过实施分布式综合能源项目将出现千亿级的市场空间。

2.2分布式燃气电站综合能源项目经济性分析

通过对中国天然气市场发展趋势及全球LNG市场发展趋势进行分析，未来五年全球及国内天然气市场总体仍处于供不应求的态势预测“十四五”期间国内天然气平均市场价格将继续维持在2．0元/m3左右。由于天然气成本相对较高，因此单一的天然气发电机组只有在政策地支持下获得较好的上网电价(0．5元/(kW·h)以上)，才具有一定的经济性。对分布式光伏电站来说，随着新能源的快速发展，光伏电站的建造成本将大幅降低，光伏组件寿命和发电效率也将大幅提升，在满足自发自用的前提下，光伏电站将具有较好的经济性。对储能电站来说，虽然单位造价较高且输出的电力有限，但通过与燃气电站结合后，既能通过峰谷电价差和参与需求侧响应交易赚取收益，还能大幅提升燃气机组的调频性能，进而有效提升燃气机组的调频收入。因此，储能电站总体对综合能源项目的经济性起到了正面加成作用。今年以来，美国德州电网因冰冻发生的大面积停电事件，以及在我国湖南、江西、浙江等省份发生的电力紧张限电事件，给我国的用电安全敲响了警钟。为了保障电网用电安全，在用户端开展需求侧响应交易被提上日程。根据广东省2021年4月发布的《广东省市场化需求响应实施方案(试行)》，广东省拟从2021年5月起正式开展需求侧响应交易，其中削峰需求响应的价格暂定为0～4500元/(MW·h)，填谷需求响应的价格暂定为0～120元/(MW·h)。综合来看，在负荷中心建设小型、高效的分布式燃气电、热、冷联供电站综合能源项目，应能获得较好的经济效益。下面以广东珠三角地区用电量20亿kW·h的工业园区为例，建设两座6F级(2×120MW)燃气热、电联供电站，同时在区域内配套60MW的分布式屋面光伏电站以及20MW的化学电池储能电站，预计项目总投资约为11．26亿元。该项目投资经济性分析如下。项目采用GE生产的6F．03型燃气-蒸汽热电联产联合循环机组，在标准工况下，燃气轮机单循环出力79MW，效率36．0%，压气机共分为18级，透平为3级，采用DLN2．6燃烧室，氮氧化物排放量为15mg/L，排烟温度为603℃，排气流量为762t/h，“1拖1”联合循环出力为120MW，联合循环在纯凝工况下效率＞55%，供热工况效率在80%左右。

3大力发展分布式燃气电站综合能源项目相关政策建议

3.1在宏观政策上进行引导和鼓励发展

在国家及各省、地、市能源发展“十四五”规划及相关能源政策文件中，应大力鼓励和引导发展分布式燃气电站综合能源项目，同时各地方政府和电网企业在项目引进、审批、并网等多方面，应给予大力支持并为分布式燃气电站综合能源项目提供一定的便利条件。

3.2在电价、电力市场政策上给予支持

当前，由于天然气成本仍然较高，因此须要各省、地方政府结合当地的实际情况，在电价、天然气发电利用时长、电力市场政策等层面上给予相应支持。

4结语

构建以新能源为主体的新型电力系统，其根本目的是为了早日实现“碳达峰”和“碳中和”的目标。在能源转型过程中，由于受投资经济性、科技水平等多方面条件的限制，应该在保障电网安全、有序供电的前提下，依照循序渐进、科学的原则逐步由传统火电过渡到新能源。

参考文献:

［1］王康．电化学储能的商业模式之困与投资风险分析［EB/OL］．(2021-01-27)［2021-05-14］．

［2］单宏胜．发电企业如何转型为综合能源服务商［EB/OL］．(2021-01-26)［2021-05-14］．