在現代能源供應體系下,作為優質的用戶終端能源,除了電力之外,還有天然氣。盡管,我們一般都認為天然氣是一種一次能源,但它是一種與眾不同的一次能源,是一種能夠滿足用戶更多需求的能源,也是可以替代各種能源的能源。天然氣清潔、高效、靈活,且可以因地制宜確定規模容量,不僅能通過分布式能源就近解決用戶電力、動能需求,還可滿足采暖、工業蒸汽和制冷需求,所能完成的任務不比電少,經濟性也不比電差。所以,不能孤立地進行電力規劃,必須充分考慮到天然氣對能源結構深刻的影響。
工業化國家放棄特高壓因由
在發展特高壓的爭論中,大家忽略了西方國家為什么在上世紀70年代至90年代相繼放棄特高壓的原因,難道真是技術無法實現嗎?今天我們能夠實現的技術,很多還是來自于西方國家的當時的技術積累,顯而易見不是技術原因。或是因為電力需求減少?2007年金融危機前OEDC國家電力需求比1985年仍增加了66.4%,其中歐盟增加了45.4%,日本增加了75.6%,美國增加了61.5%,電力需求沒有停滯不前,這仍不能解釋他們放棄特高壓的原因。市場需求變化的始作俑者究竟是誰?其實就是天然氣對煤炭形成的能源結構性替代。輸電比運煤清潔,而輸氣比運煤、輸電更高效。管道輸送天然氣損耗很小,天然氣在終端利用非常方便且效率高,通常分布式能源或熱電聯產的能源綜合效率可高達80%,而僅將天然氣發電今天的最高運營效率也不過55%。
特高壓交流輸電技術研究始于上世紀60年代后半期。工業化國家電力需求處于快速增長時期,美國、前蘇聯、意大利、加拿大、德國、日本、瑞典等國根據本國經濟增長和電力需求預測,都制定了發展特高壓計劃。美國、前蘇聯、日本、意大利均建設了特高壓試驗站和試驗線段,專門研究特高壓輸變電技術及相關輸變電設備。前蘇聯70年代末建設了1150kV輸電工程,1985年建成埃基巴斯圖茲-科克切塔夫-庫斯坦奈特高壓線路,全長900公里,按1150kV電壓投入運行,理論上可以運行550萬千瓦,至1994年已建成特高壓線路全長2634公里。但由于電力需求不足,最終放棄;日本是世界上第二個采用交流百萬伏電壓等級輸電的國家。1973年開始特高壓輸電研究,日本是一個土地資源極度稀缺的國家,使用1000kV特高壓輸電比500kV系統效率提高4~5倍。1988年日本為了將福島、伯崎600至800萬千瓦核電輸向東京,開始建立1000kV線路。上世紀九十年代日本已建成全長426公里的東京外環特高壓輸電線路。但是,計劃沒有繼續。此外,美國、德國、法國、意大利和瑞典都投入高大量資金在上世紀70至80年代研究規劃過特高壓輸電項目建設,但是都相繼放棄。
1973年石油危機之后,世界各國都出現了能源結構大轉型,最主要的變化是天然氣供應和消費的大幅度增加,能源結構轉型推動了產業結構轉型。1970年前蘇聯天然氣消費量只有1810億立方米,到1991年蘇聯解體時達到6491億立方米;1973年石油危機時,日本天然氣消費只有51億立方米,到2000年天然氣消費達到723億立方米,2013年進一步增加到1169億立方米;歐盟國家1973年天然氣消費1797億立方米,到2000年達到4430億立方米,都比電力需求增加的幅度大得多。而美國是世界上最早大規模開發利用天然氣的國家,1973年消費量就達到6244億立方米。天然氣管道遠距離輸送能耗低、技術要求不高、系統能效高,而且不影響自然景觀,這都直接壓制了大規模遠距離輸電的經濟性和競爭力。這是能源結構性的替代,是行業之間的競爭,是無法阻止的市場選擇,這對于電力企業必將形成新的巨大挑戰。
2014年6月7日國務院辦公廳印發《能源發展戰略行動計劃(2014-2020年)》,提出到2020年,一次能源消費總量控制在48億噸標準煤左右,天然氣比重達到10%以上,這相當于4000億立方米,而2014年中國天然氣表觀消費只有1800億立方米1800億立方米,也就是說將至少翻一番。其中,國內年產常規天然氣1850億立方米;頁巖氣產量力爭超過300億立方米;到2020年,煤層氣產量力爭達到300億立方米。這一行動規劃仍被業界認為沒有體系“能源生產和消費革命”,國土資源部很快就修正提出“如果措施得當,產量有望達到400~600億立方米”。2014年12月26日,國家能源局、環境保護部和工業和信息化部聯合發布《關于促進煤炭安全綠色開發和清潔高效利用的意見》直接提出煤層氣產量400億立方米的目標。由此可見,未來在中國能源結構轉型壓力將越來越大,我們不得不正視。
在積極對外開放的前提下,為了確保能源安全,中國必須加速自身油氣開發,特別是非常規天然氣的頁巖氣、煤層氣和煤制天然氣的開發。習近平總書記2月10日主持召開中央財經領導小組第九次會議強調:“保障能源安全,要明確責任、狠抓落實、抓出成效,密切跟蹤當前國際能源市場出現的新情況新變化,趨利避害,加快完善石油戰略儲備制度,推進能源價格、石油天然氣體制等改革,大力發展非常規能源。”能源價格和油氣體制改革必然推進市場開發,更多的競爭主體將積極推進油氣投資,特別是非常規天然氣的投資,勢必加速中國能源結構轉型。
電力改革將刺激氣電發展
在討論電力改革和上報電力改革方案中,大家都忽略了一個問題,就是電源結構。2014年,中國火電裝機9.16億千瓦,占裝機13.6億萬千瓦的67.32%;而火電機組發電量占全國總發電量比例超過70%以上。根據中電聯數據統計,截止到2013年底,我國天然氣發電裝機容量達4309萬千瓦,占全國總裝機的3.45%;發電量1143億千瓦時,占總發電量的2.19%。而歐洲的天然氣發電量占比達到20%,北美達到28%。
不久前,我們就電力改革邀請英國能源氣候變化部商務處權威專家杰瑞米·艾倫(Jeremy Allen)介紹英國電力市場化改革情況,在他們PPT報告的第一頁就寫著:“二十世紀九十年代英國大舉投資建設燃氣發電廠”,他們如此醒目地告訴我們這一點,顯而易見是要強調電源結構對于電力競爭市場的重要性。今天,參與英國電力市場競價的電源中,以天然氣為燃料的燃氣蒸汽聯合循環電廠占比高達45%,還有4%燃氣內燃機發電和9%的燃氣熱電聯產,合計達到58%。2013年,天然氣已經占英國一次能源比例的33%,煤炭只有18.3%。我們中國在一次能源結構上,仍停留在第一次工業革命時代,今天的中國幾乎是第一次、第二次和第三次工業革命同時并舉,我們試圖推進一個適應第三次工業革命的市場化改革,如何推進?
電力競價上網需要極強的響應能力,燃煤火電和核電是無法完成的;水電只有在部分省份可以形成規模,但具有很強時令性變化;風電和太陽能發電非常被動,必須有足夠的調節手段。能源結構對于電力改革的影響在美國也可見一斑,市場化程度最高的加州,絕大部分是氣電和水電,響應能力強,競爭充分;而美國中西部地區以煤電為主的各州,市場化競爭程度就明顯落后。
以“放開兩頭,管住中間”為特色的新一輪電力市場化改革,其基調是“四放開、一獨立、一加強”,即輸配以外的經營性電價放開、新增配電業務放開、售電放開、發電計劃放開,交易平臺相對獨立,加強規劃。電網從“總買家和總賣家”退身為公共服務企業,電力交易由供需雙方議價。這就帶來一個挑戰,誰承擔調峰義務?以前在一張大網里,由電網綜合平衡供需關系,負責調峰和電力應急保障。現在供需雙方自主交易,電網既沒有手段也沒有責任承擔調節和應急責任,而用戶用電存在非常大的不確定性和峰谷變化,這就要求發電企業必須擁有足夠的“靈活電源”適應市場變化。
這將帶來三個后果,一是以天然氣為燃料調節靈活的燃氣輪機將成為新增電源主力,而這些電源沒有必要建設在特高壓電網的另一端;二是供需雙方自主議價將使電力成本透明化,而在透明的電價體系之下,東部沿海經濟發達地區高耗能企業將更加難以生存,加之節能減排壓力將可能促使一些高污染、高耗能企業不得不另擇棲身之地或關閉轉型;三是一些優質能源用戶將更加熱衷于發展分布式能源。這三個后果都可能改變電力供需格局,直接影響電力規劃是落實。
十二五規劃以來,天然氣發電的發展明顯放緩,主要是天然氣價格不斷上漲。2015年2月28日,國家發改委價格司在完善市場化天然氣價格改革中,大幅度下調增量天然氣價格,實現價格并軌試點開放直供用戶用價格。天然氣增量價格下降0.44元/立方米,并完全開放直供用戶自主議價,這必然刺激中國天然氣發電市場的發展。
一帶一路構架能源新格局
“絲綢之路經濟帶”和“21世紀海上絲綢之路”已成為中國未來長期經濟發展的重大戰略,也是影響世界地緣政治格局的重大舉措。由此形成中國向周邊國家和絲路沿線國家開放市場,這些國家向中國供應原料和基礎產品,消費中國工業產品,承接中國產業轉移的互聯互通互充有無的新戰略格局。
在中國過去的兩千年歷史中,作為陸權文明的文明古國,向西進取就是盛世,偏安一隅就是頹勢。一帶一路就是借助古代“絲綢之路”的歷史符號,高舉和平發展大旗,主動發展與沿途國家經濟合作伙伴關系,共同打造政治互信、經濟融合、文化包容的利益共同體、命運共同體和責任共同體。絲路經濟帶就像一把打開的折扇,中國東部沿海制造業中心就像扇軸,向西向北展開的天然氣管路、原油管路、特高壓輸電線路、重軌鐵路和高鐵線路就像扇骨,將彼此的政治、經濟文化和利益相連相織。
這些項目有的已經完成,有的建設施工,有的規劃之中。中俄天然氣管道東線380億立方米,西線300億立方米;中蒙煤制天然氣管道130億立方米;從土庫曼斯坦、烏茲別克斯坦到哈薩克斯坦進入中國北疆的中亞天然氣管道ABC三線已經相繼建成,年供氣550億立方米;從土庫曼斯坦、烏茲別克斯坦到吉爾吉斯坦和塔吉克斯坦進入南疆輸氣300億立方米的中亞D線工程也開始實施。此外,中緬天然氣管道已經全線貫通,未來輸氣能力將提升至120億立方米,這些重要的氣源線路就是絲綢之路經濟帶的扇骨。
中國不僅在加速引進陸上管道天然氣,同時也在積極引進液化天然氣從沿海進入中國市場,進口范圍非常廣泛,進口氣量也非常之大,已經簽署照付不議協議的進口氣量就已達到600至700億立方米。到2020年陸路和海路總體進口天然氣量將達到2000億立方米以上,而且這些供氣協議都是照付不議的貿易協議,價格可以隨行就市,但是氣用不用都要付錢。這就為我們能否及時、大量、經濟、科學地消耗這些天然氣提出了很大的挑戰。
到2020年國際國內天然氣供應能力將在4000至5000億立方米,根據國際經驗,快速科學利用天然氣的最好辦法就是發展天然氣發電和熱電聯產及分布式能源。如果新增的2000至3000億立方米天然氣中有一半用于發電,按照每立方米天然氣平均發電4.5千瓦時,發電設備年平均利用小時4000小時,形成近1.13至1.67億千瓦的燃氣裝機容量。這與中電聯預測2020年天然氣發電裝機規模達1億千瓦的目標非常接近。這就意味著未來5年中,在東部經濟發達地區燃氣發電將成為新增電源的主力,在市場環境下,這對于跨區域遠距離大規模輸電形成競爭,加之這一地區產業結構轉型和電力改革,將大幅度增加了跨區輸電項目投資風險。
第三次工業革命沖擊
杰里米·里夫金設想的第三次工業革命并沒有考慮天然氣,我們在中央電視臺2013年3月31日與里夫金《對話》的節目中,特別談到中國目前還是以煤為主,改善環境我們需要增加清潔的天然氣比例,美國的天然氣占比已經接近30%,而中國僅僅4.5%,在美國和歐洲高效清潔的天然氣分布式能源已經遍地開花,而在中國幾乎連起步都算不上。他表示愿意認真考慮這個問題,各國國家可以根據自己的國情選擇。第三次工業革命是互聯網革命的延伸,而互聯網革命的本質是用戶的廣泛參與,而第三次工業革命在能源領域的一個突出轉變就是能源的消費者也成為生產者,打破了傳統的能源供需關系。
能源消費者通過分布式能源成為能源生產者,不僅滿足了自己的電力、熱力和制冷需求,還提供互聯互通的能源網絡供應和銷售給他人,形成一個智慧的能源互聯網,這就是能源消費革命的本質。這種消費輸送生產一體化模式將能源吃光用盡,實現了能源的“溫度對口,梯級利用”,與網絡結合有進一步實現了“各盡所能,各得所需”。盡管中國現行能源體制下的既得利益者們,阻礙這一能源革命進程長達15年之久,但這些“革命的絆腳石”越來越陷入四面楚歌,革命的車輪不可能被阻擋。
目前,全球油價陷入低迷,與油價掛鉤的進口天然氣價格也在不斷下降,但是國內氣價不降反升,逆勢而行,導致需求極速萎縮,增長明顯放緩,天然氣分布式能源全面凋零。與壟斷利益集團沆瀣一氣的價格制定者們在反腐的大潮中幾乎全軍覆沒,價格改革勢在必行,打破壟斷將成為趨勢,讓人民為壟斷經營者的低效腐敗買單的時代必將一去不復返。
在天然氣回歸真實價值的新的市場競爭環境下,分布式能源的發展一定會風起云涌。天然氣分布式能源也不是孤軍奮戰,太陽能和資源綜合利用的分布式能源也會蓬勃發展,這是人類新技術革命的必然趨勢,不會被現行能源系統的利益既得者所長期左右。而它對我們的電源和電網規劃都形成新的沖擊,這是我們必須面對的現實。
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責任編輯: 張磊