山西煤層氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)可行性分析

石悅 郭文朋 許明鶴

煤層氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)對于能源利用，保護生態(tài)環(huán)境、拉動地方經(jīng)濟等方面都具有重要意義。該文從山西省煤層氣資源儲量、發(fā)電技術(shù)與設(shè)備、發(fā)電盈利模式和國家相關(guān)政策等多方面對煤層氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)進行了可行性分析；同時，還對現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)定位、運營模式和潛在風險進行了評估預(yù)測，為積極籌建和開展的煤層氣利用項目提供一定的參考和指導(dǎo)作用。

山西；煤層氣發(fā)電；產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀；發(fā)展模式；可行性分析

【作者簡介】石悅（1982—），2009年碩士畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）油氣儲運專業(yè)，現(xiàn)主要從事油田、天然氣及煤層氣等生產(chǎn)、集輸工作。

煤層氣俗稱煤礦瓦斯，其主要成分是甲烷。當甲烷在空氣中濃度達到5～16%時，遇明火就會爆炸，因此，煤礦瓦斯一直是煤礦生產(chǎn)的主要災(zāi)害和危害煤礦職工生命的“第一殺手”。但另一方面，甲烷本身是一種極具利用價值的能源，國家鼓勵各類企業(yè)利用多種方式開發(fā)利用煤層氣，旨在大力推進煤礦瓦斯綜合利用工作，保障煤礦生產(chǎn)安全，節(jié)約利用能源，保護生態(tài)環(huán)境。因此，將煤層氣發(fā)電作為煤礦瓦斯綜合利用規(guī)劃的一項內(nèi)容，從生態(tài)環(huán)境及生產(chǎn)安全等角度都具有重要意義。

1.產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析

A.煤層氣資源概況

資源狀況。煤層氣是煤層在漫長的煤化變質(zhì)過程中形成的與煤層共生的以甲烷為主要成分的非常規(guī)天然氣。豐富的煤炭資源使得山西省在煤層氣資源利用方面占有絕對優(yōu)勢。經(jīng)調(diào)查，山西省每噸煤層中煤層氣含量大于2m3/t以上，埋藏深度小于2000m的煤層氣資源量約為9.1萬億m3，占資源量的91%。在六大煤田中，除大同煤田屬貧甲烷區(qū)外，沁水、河?xùn)|、西山、霍西、寧武等煤田均有煤層氣賦存，其中沁水盆地面積約32000km2，資源量為685萬億m3占全國煤層氣總量的20%。

開發(fā)現(xiàn)狀。山西省不斷加大煤層氣資源開發(fā)力度，在技術(shù)研發(fā)、管網(wǎng)建設(shè)、氣站配置和推廣利用等方面都做了大量工作，并取得了明顯成效。截至2010年底，全省累計完成地面煤層氣鉆井5000多口，建成輸氣管網(wǎng)1500公里，建成加氣站56座；抽采煤層氣40.7億m3，占全國的47.7%。

煤層氣利用項目。截止到2004年，山西煤層氣利用項目中，包括寺河井下煤層氣抽放、12萬kW煤層氣抽放發(fā)電、內(nèi)部電網(wǎng)改造、晉城市燃氣輸配和輸氣管道項目已全面展開，成為國內(nèi)最大井下煤層氣抽采利用項目，這標志著山西省井下煤層氣抽放利用進入了一個新的發(fā)展階段。

B.國家扶持政策

2007年4月，國家發(fā)展改革委出臺了《關(guān)于利用煤層氣（煤礦瓦斯）發(fā)電工作的實施意見》（發(fā)改能源〔2007〕721號）。根據(jù)《意見》，電力產(chǎn)業(yè)政策鼓勵煤礦坑口煤礦瓦斯發(fā)電項目建設(shè)，鼓勵采用單機容量500千瓦及以上煤礦瓦斯發(fā)電機組，開發(fā)單機容量1000千瓦及以上的內(nèi)燃機組，以及大功率、高參數(shù)和高效率的煤層氣燃氣輪機（煤礦瓦斯）發(fā)電機組。此外，電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)當為煤層氣（煤礦瓦斯）電廠接入系統(tǒng)，提供各種便利條件。與此同時，為控制煤礦瓦斯事故，充分利用煤層氣（煤礦瓦斯），減少溫室效應(yīng)，同年10月，國家環(huán)境保護總局頒布《煤層氣（煤礦瓦斯）排放標準（暫行）》，制定強制性標準促進其抽放。

因此，國家出臺多項政策扶持煤層氣利用項目，同時也迫使各煤礦企業(yè)減少煤層氣排放，積極爭取煤層氣利用項目。

2.產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式

產(chǎn)業(yè)定位。在煤炭開采過程中，根據(jù)開發(fā)形式不同，常把煤層氣分成三類：地面開發(fā)煤層氣、煤礦井下抽放煤層氣、報廢礦井煤層氣。通過地面鉆井開采的煤層氣甲烷濃度高，適于壓縮和長距離輸送，但產(chǎn)品價格偏高，用于發(fā)電則很難形成可觀的經(jīng)濟效益；而通過煤礦通風排出的瓦斯，目前很難利用，大都采用排空處理。

井下抽放系統(tǒng)產(chǎn)生的煤層氣，由于抽放方法、抽放對象和抽放時間，即抽放工藝的不同，瓦斯?jié)舛葧谝欢ǚ秶鷥?nèi)波動，一般在30%～60%之間波動，且氣源分散，無法長距離輸送，因此，這部分氣源可作為煤層氣發(fā)電的原料氣主要來源。

表1不同開采方式下煤層氣甲烷濃度

煤層氣發(fā)電技術(shù)及設(shè)備。由于煤礦井下瓦斯抽采系統(tǒng)抽采的瓦斯?jié)舛入S著抽采地點和方式的不同而變化，這就要求煤層氣電站設(shè)備要有較強的適應(yīng)性，運行靈活，能夠適合煤層氣供應(yīng)系統(tǒng)的特點。

煤層氣發(fā)電采用的主機設(shè)備主要有以下三種形式：蒸汽輪機發(fā)電機組；燃氣輪機發(fā)電機組；燃氣內(nèi)燃機發(fā)電機組。三種發(fā)電機組的技術(shù)特性比較見表2。目前煤層氣發(fā)電的主機設(shè)備一般選擇燃氣內(nèi)燃發(fā)電機組，其中進口機組發(fā)電效率、性能穩(wěn)定、無故障運行時間上占有優(yōu)勢，國產(chǎn)機組在對煤層氣的適用范圍、價格等方面占有一定優(yōu)勢，因此煤層氣發(fā)電項目在主機設(shè)備選擇時，應(yīng)針對不同的資源供應(yīng)情況和業(yè)主的資金狀況綜合考慮。

表2煤層氣發(fā)電機組技術(shù)特性

運營模式及盈利空間。山西省由于其特殊的歷史條件，中小型煤礦星羅棋布，其中有許多不具備安全生產(chǎn)條件，瓦斯抽放標準不達標，煤層氣發(fā)電為其提供了很好的合作空間。因此，應(yīng)充分發(fā)揮山西省能源優(yōu)勢及國家的扶持政策，聯(lián)合地方政府，及中小型煤礦，打造山西乃至全國跨行業(yè)、跨區(qū)域的多礦一體化煤礦瓦斯發(fā)電企業(yè)。

從一定程度上講，煤層氣發(fā)電的利潤空間決定著該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景。電廠的利潤主要受投資及運行成本和發(fā)電收益二大部分影響：

電廠投資運行成本。氣源：氣源直接決定著煤層氣發(fā)電生產(chǎn)成本的高低。民用煤層氣出廠價格由供需雙方協(xié)商確定，現(xiàn)基本在1.0元/Nm3左右波動。電廠建設(shè)：包括設(shè)備購置費，建筑安裝費等在內(nèi)，投資約可折合為3000～4000元/KW。運行成本：煤層氣電廠運行成本主要包括：水電消耗、人工費、設(shè)備維護及折舊等，約可折合為0.1元/KWh。

發(fā)電收益。煤層氣電廠不參與市場競價，不承擔電網(wǎng)調(diào)峰任務(wù)，參考山西省扶持政策及已建項目，上網(wǎng)電價約為0.5～0.7元/KWh。若以年運轉(zhuǎn)6000小時，發(fā)電300萬KWh的發(fā)電機組為例，則年發(fā)電收益可達150～210萬元?？鄢顿Y及運行成本外，煤層氣發(fā)電項目存在0.35～0.15元/KWh的利潤空間。

3.風險分析

利用煤層氣發(fā)電，符合國家能源政策，環(huán)境效益，社會效益高，項目是可行的，也是必要的。

利用現(xiàn)有煤礦瓦斯發(fā)電，不僅減少有害氣體污染排放，而且改善當?shù)丨h(huán)境條件，節(jié)約能源，變廢為寶，符合國家能源政策。日益成熟的發(fā)電技術(shù)和設(shè)備為煤層氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)提供客觀保障。煤層氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)0.15～0.35元/KWh的利潤空間，將吸引更多的資金流入，有利于該產(chǎn)業(yè)的做大做強。電站可滿足煤礦部分用電需要，降低煤礦用電成本，促進企業(yè)發(fā)展。

增加就業(yè)渠道，帶動當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展。利用煤層氣發(fā)電，形成煤層氣產(chǎn)業(yè)，對經(jīng)濟的拉動作用是顯而易見的，但是由于某些客觀因素，該產(chǎn)業(yè)還存在一定的風險因素：與煤礦企業(yè)合作：部分中小型煤礦不愿參與煤層氣發(fā)電項目，

或因煤礦企業(yè)違約等原因而致氣源不穩(wěn)定。

國家鼓勵煤層氣發(fā)電的相關(guān)補貼政策沒有落實：暫可參考國家發(fā)展和改革委員會《可再生能源發(fā)電價格和費用分攤管理試行辦法》中的規(guī)定：生物質(zhì)發(fā)電項目上網(wǎng)電價實行政府定價的，電價標準由各?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）2005年脫硫燃煤機組標桿上網(wǎng)電價加每千瓦時0.25元補貼電價組成。

安全風險。國家制定的低濃度瓦斯輸送規(guī)范，可能將對煤層氣發(fā)電項目帶來一定影響。

[1]霍喜福.關(guān)于山西煤層氣發(fā)電價格的調(diào)查[J].中國能源，2008.02

[2]毛慶國，陳貴峰等.中國煤層氣利用途徑[J].潔凈煤技術(shù)，2009.04

[3]吳限，張國榮.煤層氣開發(fā)利用的研究和探討[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2002.05