多重價格因素影響下的燃氣分布式能源

王澤明

（國家能源分布式能源技術(shù)研發(fā)中心，浙江杭州 310030）

0 引言

燃氣分布式能源系統(tǒng)是指布置在用戶附近，以燃氣為一次能源，用于供給用戶冷、熱、電能源的分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)。當(dāng)前已運行和正在建設(shè)中的分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)，多采用天然氣作為燃料，因此本文僅針對以天然氣為燃料的分布式能源系統(tǒng)。

《燃氣冷熱電三聯(lián)供工程技術(shù)規(guī)程》[2]適用范圍為15MW以下的分布式能源供應(yīng)系統(tǒng)，而《分布式供能技術(shù)規(guī)程》[3]適用范圍為6MW以下分布式供能系統(tǒng)，《關(guān)于做好分布式電源并網(wǎng)服務(wù)工作的意見》將分布式電源定義為10千伏及以下電壓等級接入電網(wǎng)，且單個并網(wǎng)點總裝機容量不超過6MW的發(fā)電項目。本文在此對容量不做限定，分析各種價格因素變化對燃氣分布式能源系統(tǒng)的影響。

1 燃氣分布式能源系統(tǒng)概述

某燃氣分布式能源與傳統(tǒng)集中供能的對比如圖1所示，可知在滿足同樣冷、熱、電需求的情況下，分布式供能所需的燃料是傳統(tǒng)供能方式的85.23%。主要原因在于，分布式供能可以直接向用戶供電，減少了電網(wǎng)傳輸損失；充分利用發(fā)電后的余熱制取所需冷、熱能，實現(xiàn)能源的梯級利用，提高能源利用率。分布式供能方式可顯著提高燃料的利用率，實現(xiàn)能源梯級利用的科學(xué)用能，是當(dāng)前最具發(fā)展?jié)摿Φ墓┠芊绞健?/p>

2 影響燃氣分布式能源系統(tǒng)的主要價格因素

參照現(xiàn)有分布式能源項目的可行性研究報告，可知影響燃氣分布式能源系統(tǒng)的主要價格因素有：總投資、燃氣價格、供電價格、供冷價格、供熱價格，另外設(shè)備年運行小時數(shù)等也會對項目的經(jīng)濟性產(chǎn)生較大影響，本文不做分析。

A項目為某地區(qū)域式燃氣分布式能源項目，在此以A項目為例，對以上因素進行逐一分析。

2.1 總投資

A項目電價對總投資的敏感度系數(shù)為0.24左右[4]，隨著總投資提高，電價提高。綜合分析幾個相似項目的總投資構(gòu)成，引進設(shè)備（燃氣機）占總投資的30%左右，是總投資中最重要的一部分。由于燃氣輪機、燃氣內(nèi)燃機大量依賴進口，在國內(nèi)產(chǎn)出同等高品質(zhì)的產(chǎn)品前，該部分將占有成本的較大比例。

對比樓宇式分布式能源項目，主機設(shè)備隨著機組容量減小，單位容量投資增大，總投資的敏感度系數(shù)會相應(yīng)提高?？刂瓶偼顿Y是樓宇分布式能源項目需要更多關(guān)注的內(nèi)容。

圖2 A項目的總投資與電價

2.2 燃氣價格

對電價的燃氣價格敏感度系數(shù)在0.83左右[4]，隨著燃氣價格上升，電價快速上漲[4]。當(dāng)前燃氣價格上漲壓力較大，該部分對分布式能源系統(tǒng)經(jīng)濟性影響具有決定性作用。優(yōu)化系統(tǒng)運行，提高系統(tǒng)能源綜合利用率，并合理設(shè)定熱（冷）電比，是在同等條件下，削減燃氣價格不利影響的主動手段。

2.3 供電價格

A項目供電價格為0.594元/kWh。參照同類項目的供電價格在0.5～0.9元/kWh[1]，針對自發(fā)自用的分布式能源項目，當(dāng)前用戶用電價格多采用階梯電價，分為高峰和低谷等3～4檔，各地根據(jù)實際情況制定相應(yīng)的用電收費標(biāo)準，電價0.2～1.2元不等，用戶可據(jù)此對比分布式能源供電價格與電網(wǎng)供電價格；針對余電上網(wǎng)的分布式能源項目，國家暫未出臺相應(yīng)的余電上網(wǎng)收購標(biāo)準，仍需進一步關(guān)注。

2.4 供冷價格

A項目的供冷平均價格為0.7831元/kWh，參考大多數(shù)項目的供冷價格在75～90元/GJ（合0.27～0.324元/kWh）[1]，該供冷價格偏高。由于集中供冷發(fā)展尚不完善，且并無集中供冷相關(guān)的價格規(guī)范，因此可參考傳統(tǒng)空調(diào)供冷的成本。取家用空調(diào)COP1值為2.5和工商用空調(diào)COP2值為4.5，則制冷耗電量為0.4～0.22kWh（電）/kWh（冷），當(dāng)前電價平均為民用0.5元/kWh工業(yè)1.0元/kWh，則傳統(tǒng)空調(diào)制冷價格為0.2～0.22元/kWh，空調(diào)投資成本較運行成本低很多，均攤到各年的費用較少，均攤到每度電的費用更少，因此考慮初投資后的傳統(tǒng)制冷成本為0.25～0.35元/kWh，現(xiàn)有的大多數(shù)供冷價格較為合理。

2.5 供熱價格

A項目的供熱價格為60元/GJ（合0.216元kWh），相比同類其它項目的70～85元/GJ[1]，定價偏低，當(dāng)前分戶計量的供熱價格，計量部分為0.1～0.2元/kWh，如北京市發(fā)改委發(fā)布的熱計量供熱價格，基本熱價為18元/m2，計量熱價為55.56元/GJ，（合0.2元/kWh），西安等地的計量熱價均為40～60元/GJ。相比現(xiàn)有熱力公司的供熱價格，現(xiàn)有的分布式能源項目熱價偏高。

圖3 A項目的燃氣價格與電價

A項目熱價敏感性分析來看，隨著發(fā)電量增加，熱價迅速降低，這是由機組的發(fā)電收益增加，熱價具有較強的競爭力。隨著氣價上漲，熱價呈顯著地上漲趨勢。

圖5 A項目供電價格敏感度分析

3 燃氣價格地域分析

燃氣分布式能源適用對象主要包括酒店、機場、大學(xué)、工業(yè)園區(qū)等能源利用大戶，在東部沿海和中西部的大城市，這樣的用戶均比較集中。雖然當(dāng)前大多燃氣分布式能源的典型項目均坐落于東南沿海發(fā)達地區(qū)，但隨著項目的不斷完善和推廣，燃氣價格的主導(dǎo)作用會愈加凸顯，將打破當(dāng)前燃氣分布式能源項目的格局。

2013年2 ～5 月國內(nèi)主要省份平均燃氣價格如圖6所示，由圖可知，燃氣價格在全國各地差異較大，浙江、廣西、廣東的工業(yè)管道燃氣價格達到了4～5元/Nm3，而新疆、內(nèi)蒙古、重慶等地的價格均低于2元/Nm3，當(dāng)前除上海等少數(shù)地區(qū)推出了針對燃氣分布式能源的用氣優(yōu)惠政策，其它各地均沒有出臺相應(yīng)的政策，分布式能源用氣價格多取決于建設(shè)單位與供氣企業(yè)的談判，談判價格多參考燃氣聯(lián)合循環(huán)電站和工業(yè)用氣的價格。

在此價格分布圖基礎(chǔ)上可分析燃氣分布式能源發(fā)展，當(dāng)前大力發(fā)展分布式能源項目的廣東、廣西、上海等地，在燃氣價格方面均處于

劣勢，相比而言，東南沿海的江蘇、福建、京津冀地區(qū)，有較好的燃氣價格優(yōu)勢，將會迎來分布式能源的較快發(fā)展。隨著西部大開發(fā)的深入，東南沿海的加工制造業(yè)西遷，西部地區(qū)的工業(yè)園等會陸續(xù)發(fā)展起來，另外大學(xué)、機場等場所也有同樣的冷熱電需求，該地區(qū)的燃氣分布式能源有更大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

圖4 A項目供熱價格敏感度分析

4 階梯電價對燃氣分布式能源的影響分析

燃氣分布式能源供應(yīng)的主要能源形式有冷、熱、電，而電是用戶最重要的用能，現(xiàn)有的空調(diào)、制冷設(shè)備，均可方便地利用電能產(chǎn)生用戶所需的冷熱，用戶生產(chǎn)生活均離不開電能，因此市場電價對燃氣分布式能源的適用性分析至關(guān)重要。

以某市2009年公布的銷售普通工業(yè)電價為例，階梯電價見表1。

表1 某省峰谷電價（＜1kV）

普通工業(yè)的尖峰電價高達1.3元/kWh以上，谷電價格與居民峰電價格相當(dāng)，在0.55元/kWh左右。雖然燃氣分布式能源的發(fā)電價格較高，為0.5～0.9元/kWh，由于直供用電企業(yè)，且可以將余熱直接供應(yīng)當(dāng)?shù)仄髽I(yè)，因此燃氣分布式能源針對該省份的工業(yè)用戶，仍然具有較好的價格適用性。

在此定義峰谷電價差，即用戶購電峰谷電價與燃氣分布式能源售電價格的差值。當(dāng)取燃氣發(fā)電供電價格0.594元/kWh，則針對該省尖峰時段的峰谷電價差0.721元/kWh，此時段用戶可以收獲較大的收益；針對低谷時段，峰谷電價差為-0.041元/kWh，即燃氣發(fā)電成本比購電成本高。

燃氣分布式能源系統(tǒng)需考慮余熱利用產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。取熱電比為1∶1，售熱價格0.216元/kWh，將受熱與售電合并作為出售收入，則補償后的峰谷電價差0.175元/kWh。當(dāng)部分余熱用于制冷時，由于單位制冷量與熱量基本持平（吸收式制冷機的COP為0.7～1.4），冷價較熱價高，可獲得更高的峰谷電價差。此時運行燃氣分布式能源，仍比直接從市場購電、冷、熱，有較好的經(jīng)濟性，但此時獲得收益微薄。

當(dāng)售電價格偏高，如達到分析的幾個案例中的最高值0.9元/kWh，則峰谷電價差在谷電時段，即便考慮熱價補償，仍小于0，購買市電和所需冷、熱，會有更好的經(jīng)濟性。因此根據(jù)峰谷電價差分時曲線，合理安排分布式能源的運行，是實現(xiàn)分布式能源在峰谷電價環(huán)境下得到良好應(yīng)用的重要保障。

參照峰谷電價差，優(yōu)化機組運行，當(dāng)峰谷電價差大于0時，可開啟分布式能源系統(tǒng)，用戶可獲得收益，當(dāng)峰谷電價差小于0時，應(yīng)關(guān)閉分布式能源系統(tǒng)。峰谷電價差越大，則用戶從分布式能源供能系統(tǒng)獲得的收益越大。

5 結(jié)語

市場供冷價格仍處于不規(guī)范狀態(tài)，按照市場化運作規(guī)律，供冷價格宜定在0.3元/kWh左右，供熱價格參照現(xiàn)有供熱計量收費標(biāo)準，不應(yīng)高于60元/GJ（合0.216元/kWh）。

燃氣價格對分布式能源具有決定性作用，依據(jù)燃氣價格分布情況，燃氣分布式能源的發(fā)展應(yīng)偏向中西部等燃氣價格較低的區(qū)域。

針對各地峰谷電價政策，應(yīng)在峰谷電價差的基礎(chǔ)上，避開谷電時段，盡量在峰電時段供能，科學(xué)制定分布式能源運行策略，實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟運行。

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[1]李先瑞.天然氣分布式能源系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)注意的幾個問題[J].發(fā)電與空調(diào)，2012（3）.

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.燃氣冷熱電三聯(lián)供工程技術(shù)規(guī)程[M].2010，8.

[3]上海市建設(shè)和交通委員會.分布式供能系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程[M].2008，7.

[4]金紅光，等.分布式冷熱點聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)裝置及應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2010，2.

[5]華賁.天然氣分布式供能與“十二五”區(qū)域能源規(guī)劃[M].華南理工大學(xué)出版社，2012，7.