佘文学
淮河能源燃气集团，安徽淮南 232001
摘要：随着世界经济的发展，化石能源消费不断增长，环境问题日益突出，国内社会关注雾霾天气问题。作为相对清洁能源，天然气的发展和消费，当前受到了全球的青睐。本文对天然气发电优势，国内发展近况、问题、前景、作用等进行阐述并提出几点建议供参考。
关键词：天然气发电；电力系统；作用
引言
与燃煤发电相比，天然气发电具有多重优势。燃气发电几乎不排放SO2及烟尘，氮氧化物排放量仅为燃煤发电的1/10，具有很高的环保价值。此外，燃气机组启停灵活，便于为电网调峰，且燃气电厂占地面积小，能够在城市负荷中心实现就地供电。随着我国天然气产业的快速发展及全国各地建设“美丽中国”的环保诉求不断增强，我国燃气发电装机规模迅速增加，发电用气量占天然气消费总量的比例约为18%。
??? 1天然气发电的优势
? ? 1.1 燃气发电热力学优势??
? ? 燃气发电常规都采用燃气-蒸汽联合循环方式，这是由于循环热效率高，发电热耗率(标煤耗率)低的原因。联合循环由布雷顿循环与朗肯循环组成，当今燃气轮机进气温度可高达1300°C以上，排烟温度500~600°C，简单循环热效率高达45%~50%。余热锅炉为进一步回收余热，提高热效率，一般为双压或三压系统。???
? ? 1.2 环境效益好??
燃用清洁燃料天然气几乎无粉尘(PM2.5)排放，SO2排放极低，经低氮燃烧器和烟气脱硝装置后NOx排放非常低，CO2等温室气体排放也是燃煤电厂的一半左右，环保优势十分突出。
1.3优化能源结构
目前我国主要以煤炭、水力资源发电为主，随着我国政策推出，能源结构调整正在逐步深化，天然气在一次能源消费中的比重将不断上升，天然气的利用也更加多样。利用燃气进行发电，特别是东南沿海地区适时引进天然气发电，能够有效优化和调整能源结构，实现发电能源的多样化。
? ? 1.4 运行灵活，启停迅速??
? ? 天然气发电厂启停灵活，在夏季用电高峰期适于调节，调峰作用十分突出，调峰性能将进一步得到发挥。近年来，东部沿海地区正在进行电力结构优化调整，防止雾霾天气，“控煤限煤”禁止新上或扩建燃煤电厂，对现役燃煤电厂节能增效要求“升级改造”、污染排放要求“超低排放”，达到燃气发电排放限值标准。然而，改造投入耗资巨大。因此电力结构向清洁化、多元化优化调整进程中，发展天然气发电、核电和可再生能源发电便成为必然选择，但是核电选址难和建设周期较长；可再生能源有间断性、不稳定性和容量较小的特点，适于分布式电源，且须具有储能与调节电力装置。???
? ? 1.5 发电厂厂址选择余地大
? ? 燃气发电设备比燃煤发电设备紧凑，无占厂区巨大地面的燃煤系统，代之以面积较小天然气供应系统，耗用水资源也只占燃煤电厂三分之一左右。由于清洁环保，可放在城市经济开发区或热力电力负荷中心，节省供热管网和高压输电设备与线路走廊用地，降低了投资和运营成本，提高了经济效益。
2我国天然气发电进展概况
从我国天然气发电发展的历程来看，可以主要分为两个阶段。第一阶段主要是油气田附近自备电厂进行燃气发电，规模较小，分布较为集中，这一阶段到1999年为止，我国天然气发电装机容量为7.2GW，分布在80多家小型的燃气电厂，占全国总装机容量的2%。第二阶段是由广东LNG项目和西气东送项目推动了配套气电项目的发展。随着电力负荷特性的变化以及两个主导项目的配套工程开始，天然气发电呈现一个迅速发展的趋势。这一领域正处于一个中期高潮阶段。
现有的集中式燃气发电厂基本上位于经济发达的地区，包括：京津塘、长三角、珠三角、东部沿海等地，在这些地区地方政府财政承受能力强，尤其是在前期天然气发电经济性不高时，能够为发电企业提供大量补贴，维持机组的基本运行。近两年，随着我国各地环保压力不断加大，山西、宁夏、重庆等地也陆续有燃气电厂投产，燃气电厂分布更加广泛。截至2017年底，天然气发电装机容量为8128万千瓦，占全国装机容量的4.57%，增速6.5%。2017年，全国气电发电量1560亿千瓦时，占全国发电量的2.4%。据中国天然气发展“十三五”规划，到2020年，国内天然气发电装机规模将达到1.1亿千瓦以上，占发电总装机比例超过5%。
3天然气发电项目在电力系统中发挥的作用
3.1燃气发电装机容量不断增加，未来发展空间大
我国的燃气发电起始于上世纪60年代，但总的看发展速度缓慢，到2000年底燃气发电装机规模600万千瓦，在全国装机规模中占比微乎其微，主要分布在东部经济发达地区。从“十五”规划开始，我国利用天然气战略发生了较大调整，“十五”规划纲要确定，“加快天然气勘察、开发和利用，统筹生产基地，输送管线和用气工程建设，引用国外天然气，提高天然气消费比重”。“十五”期间国家采取集中招标、中外合作、引进技术、落实项目。
近年来，随着我国天然气资源的大规模开发利用，国家“西气东输”、近海天然气开发和引进国外液化天然气等工作全面展开，燃气发电产业持续发展，燃气发电装机容量不断增加，机组运行总体平稳。除部分地区供热机组外，我国燃气发电机多以调峰调频为主，采用昼开夜停的两班制运行方式。
我国电力装机容量已领跑全球，但其中天然气发电所占比例并不算高。据统计，截至2017年底，我国燃气发电装机容量达到7580万千瓦，占全国总装机的4.25%。2018年燃气发电装机容量为8375万千瓦，同比增长10.49%。与此同时，根据我国天然气发展“十三五”规划，到2020年，天然气发电装机容量将达1.1亿千瓦，占总装机比例超过5%。
3.2 燃气发电装机容量增加，发电将成天然气需求增量最大行业
伴随中国天然气供应保障能力的进一步提升和再电气化进程的持续推进，清洁能源将逐步成为电力供应主体。经济性仍是气电发展的最大挑战，但积极因素正在显现;国际天然气市场供需宽松，新增天然气进口价格相对较低，中国天然气市场化改革加速，多元供应主体、新的商业模式将有效促进天然气价格市场化。预期天然气发电具有较好的发展前景。过去十年中国天然气发电装机和发电量都得到稳健增长，年均增速分别高达15%和14%，其中装机增速高于同期中国总电力装机增速7个百分点。前瞻预计到2025年，我国燃气发电装机容量达到约1.4亿千瓦，到2035年达到2.4亿千瓦。
4发展展望
天然气发电具有减排效果，这使得天然气作为一种灵活的过渡燃料逐渐取代发电用煤。在IEA发布的《2019年世界能源展望》的可持续发展情景(SDS)下，全球天然气发电量将在本世纪20年代后期超过燃煤发电量，但IEA认为，如果天然气发电行业不采用CCUS技术，此后天然气发电量将稳步下降。与此同时，作为天然气的低碳替代品，可再生能源将在2030年前取代天然气，加速引领全球发电量增长。到2040年，可再生能源发电将占全球电力供应的三分之二。
在2020年9月发布的《BP世界能源展望》(2020年版)中，BP表示，天然气发电在能源系统的低碳转型中，有如下两项潜在的重要作用：一是在经济快速增长的发展中国家，这些国家可再生能源及其他非化石能源的增速不足以替代煤炭需求，天然气的利用可以减少煤炭的使用;二是天然气结合CCUS技术，可实现零碳或近零碳发电。全球天然气需求将分别在21世纪30年代中期和20年代中期达峰，且到2050年分别降至2018年水平和比2018年低三分之一，届时结合CCUS的天然气需求分别占到一次能源的8%～10%。