西氣東輸電能替代經(jīng)濟(jì)性評(píng)估與模式研究

陳蓉珺，何永秀

（華北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，北京 102206）

西氣東輸電能替代經(jīng)濟(jì)性評(píng)估與模式研究

陳蓉珺，何永秀

（華北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，北京 102206）

不合理的能源結(jié)構(gòu)給中國(guó)帶來(lái)了許多環(huán)境問(wèn)題，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為中國(guó)亟待解決的問(wèn)題。隨著電力市場(chǎng)改革的推進(jìn)，電能替代開(kāi)始得到關(guān)注。電能替代戰(zhàn)略是改善環(huán)境、提升能源利用效率的重要方式。針對(duì)西氣東輸加壓站進(jìn)行電能替代研究，分析電能替代的必要性以及西氣東輸電能替代的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)電加壓的經(jīng)濟(jì)性測(cè)算得出不經(jīng)濟(jì)的結(jié)論，并基于以上結(jié)論設(shè)計(jì)了電能替代模式，分析該模式下對(duì)于電網(wǎng)、用戶、新能源企業(yè)、政府等各方利益的影響情況，發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性是由于電價(jià)優(yōu)惠產(chǎn)生的，因而進(jìn)一步完善大用戶直供電實(shí)施細(xì)則是推進(jìn)電能替代的重點(diǎn)之一。

電能替代；經(jīng)濟(jì)性；可再生能源

0 引言

隨著社會(huì)對(duì)環(huán)保的愈發(fā)重視，使用清潔能源替代化石能源來(lái)減少污染的需求也越來(lái)越大［1］，國(guó)內(nèi)諸多學(xué)者對(duì)電能替代從效益評(píng)價(jià)、推廣策略、替代機(jī)遇與挑戰(zhàn)等多方面進(jìn)行了廣泛而深入的研究［2-5］。隨著電力市場(chǎng)改革的推進(jìn)，電能替代也成為研究熱點(diǎn)。

從電能替代政策的重要性與意義入手，論證西氣東輸電能替代在技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)，并引入競(jìng)爭(zhēng)性分析的指標(biāo)，對(duì)西氣東輸電能替代的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)估，最后設(shè)計(jì)了西氣東輸電能替代的模式，對(duì)政策制定者一定的參考價(jià)值。

1 理論分析

1.1 電能替代的內(nèi)涵與意義

近年來(lái)隨著能源形勢(shì)的日趨緊張，國(guó)家電網(wǎng)公司提出了“以電代煤、以電代油、電從遠(yuǎn)方來(lái)”的電能替代模式。電能替代是指以電能替代煤炭、石油、天然氣等化石燃料，提高電能在終端能源消費(fèi)中的比重，從而改善能源利用的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。加快推進(jìn)電能替代能從一定程度上改善中國(guó)的用能結(jié)構(gòu)。

提高能源利用效率。我國(guó)的能源轉(zhuǎn)換效率十分低下，與發(fā)達(dá)國(guó)家差距極大。提高電能在終端能源中的消費(fèi)比重，提升能源的利用效率是一項(xiàng)極為關(guān)鍵且艱巨的任務(wù)。而風(fēng)能、光伏等清潔能源具有傳輸迅速、利用效率高、清潔等特點(diǎn)，加快這些清潔能源的發(fā)展有助于提升能源利用效率。

改善環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年的燃煤超過(guò)8億t，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國(guó)家，燃燒化石能源帶來(lái)的大氣污染使得人們的生活質(zhì)量與健康水平受到極大的威脅，以清潔能源替代煤炭和石油能有效地改善污染物排放問(wèn)題［6］。

1.2 電加壓技術(shù)

現(xiàn)有西氣東輸加壓站的驅(qū)動(dòng)加壓模式多使用燃?xì)廨啓C(jī)。燃?xì)廨啓C(jī)作為熱力發(fā)動(dòng)機(jī)，主要通過(guò)以下方式做功，首先空氣經(jīng)由壓縮機(jī)進(jìn)入燃燒室，同時(shí)將燃料與之混合燃燒，產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)后膨脹，以此做功來(lái)推動(dòng)動(dòng)力葉片的高速旋轉(zhuǎn)［7］。

西氣東輸?shù)碾娔芴娲桨钢饕性陔娂訅杭夹g(shù)替代原有燃?xì)饧訅杭夹g(shù)。隨著電加壓相關(guān)技術(shù)的日趨成熟，電驅(qū)機(jī)組已經(jīng)可以勝任長(zhǎng)輸管道增壓驅(qū)動(dòng)的工作。變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、壓縮機(jī)及輔助系統(tǒng)3個(gè)部分就構(gòu)成一個(gè)電驅(qū)加壓機(jī)組。其額定功率為22MW，額定電壓 4.8kV，轉(zhuǎn)速為 3 120～4 800r／min，最高轉(zhuǎn)速可達(dá) 5 040r／min［8］。 電驅(qū)壓縮機(jī)具有諸多優(yōu)勢(shì)，如可靠性高、加壓效率高、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，除此，電驅(qū)機(jī)組還有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2 西氣東輸電加壓的經(jīng)濟(jì)性評(píng)估

2.1 評(píng)估指標(biāo)

為了對(duì)電能替代方案的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行定量研究，建立以下競(jìng)爭(zhēng)性分析模型，其中設(shè)電能替代其他能源的臨界電價(jià)為Ps，臨界電價(jià)與該行業(yè)所適用的實(shí)際電價(jià)差額為e，若e為正，則該種電能替代在電價(jià)上較為經(jīng)濟(jì)。

式中：Qs為用電的熱值；Qv為所替代能源的熱值；ηs為用電的效率；ηv為所替代能源的效率；Pv為所替代能源的能源價(jià)格。

2.2 經(jīng)濟(jì)性測(cè)算

電機(jī)驅(qū)動(dòng)和燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的效率分別為95.8％和 35％，天然氣的熱值為 3.57×107J／m3，電的熱值為3.6×106J／kWh，天然氣的價(jià)格為 1.5 元 ／m3，基于上述數(shù)據(jù)，結(jié)合公式（1）可以得到電能替代的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。

由于在高峰時(shí)段電價(jià)較高而西氣東輸加壓無(wú)法避免高峰時(shí)段用電成本，且天然氣熱值較高，西氣東輸中使用電能替代燃?xì)獾慕?jīng)濟(jì)性不高［9］。

本文從投資、價(jià)格等角度設(shè)計(jì)西氣東輸電能替代模式，以促進(jìn)電能替代的推廣。

3 西氣東輸電加壓模式設(shè)計(jì)

西氣東輸加壓站用能大，如果參與電能替代每年可替代用電量較大。設(shè)計(jì)了如圖1所示的撮合融資租賃模式鼓勵(lì)加壓站電能替代。

圖1 撮合融資租賃模式

首先使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的加壓站可以申請(qǐng)免向電網(wǎng)公司繳納入網(wǎng)費(fèi)，電網(wǎng)從未來(lái)的增量售電收入利潤(rùn)中逐步補(bǔ)償配網(wǎng)改造成本。同時(shí)加壓站與融資公司簽訂協(xié)議，向融資公司租入其電驅(qū)設(shè)備，在合同結(jié)束后，設(shè)備所有權(quán)歸加壓站所有。其次，考慮到用電能替代天然氣后，企業(yè)的用能成本較高，在目前我國(guó)棄風(fēng)棄光現(xiàn)象較為嚴(yán)重的背景下，應(yīng)鼓勵(lì)加壓站與新能源企業(yè)簽訂直供電協(xié)議，促進(jìn)風(fēng)、光消納，改善雙方財(cái)務(wù)狀況。

加壓站采用燃驅(qū)機(jī)組與電驅(qū)機(jī)組的費(fèi)用參數(shù)如表 1 所示［10］。

表1 燃驅(qū)機(jī)組與電驅(qū)機(jī)組參數(shù)比較

討論在現(xiàn)有政策的基礎(chǔ)上，分別改進(jìn)投資模式、增加價(jià)格優(yōu)惠力度對(duì)用戶、電網(wǎng)公司、政府以及新能源企業(yè)等的利益影響。

3.1 改進(jìn)投資模式

加壓站與融資租賃公司簽訂融資租賃合同，合同周期為10年，加壓站每年付給融資租賃公司648萬(wàn)元租金，合同到期后機(jī)組所有權(quán)歸加壓站所有。測(cè)算可得加壓站每年將向電網(wǎng)繳納電費(fèi)2 282萬(wàn)元；每年設(shè)備維修費(fèi)用3 000元。年平均成本為電費(fèi)、維修費(fèi)以及將租賃費(fèi)平攤至壽命周期每一年的費(fèi)用之和，因而，采用電驅(qū)機(jī)組的年平均成本為2 282+648×10／15＋0.3＝2 714（萬(wàn)元）。雖然相對(duì)于采用燃驅(qū)機(jī)組第一年免去支付高昂的設(shè)備費(fèi)用，但是在以后年度的用電成本要顯著高于用天然氣的成本1 601萬(wàn)元。

3.2 價(jià)格優(yōu)惠模式

若加壓站可與新能源發(fā)電企業(yè)進(jìn)行直購(gòu)電交易，參考某省2016年大用戶直購(gòu)電交易結(jié)果，在實(shí)際電價(jià)0.474 9元／kWh基礎(chǔ)上優(yōu)惠 0.297 8元／kWh，實(shí)際優(yōu)惠電價(jià)為0.177 1元／kWh，每年加壓站承擔(dān)電費(fèi)850.82萬(wàn)元?？梢杂?jì)算得出加壓站的年平均成本為1 283萬(wàn)元，相對(duì)于采用燃驅(qū)機(jī)組每年可節(jié)省成本318萬(wàn)元，即采用電驅(qū)機(jī)組具有經(jīng)濟(jì)性。

由于加壓站采用電驅(qū)機(jī)組，每年可以新增48.05 GWh的電量，電網(wǎng)因此每年可以獲得新增851萬(wàn)元電費(fèi)收入。

表2給出了天然氣加壓站采用燃驅(qū)機(jī)組與價(jià)格政策變動(dòng)后運(yùn)用撮合融資租賃模式采用電驅(qū)機(jī)組的年成本比較?？梢钥闯鰞r(jià)格優(yōu)惠后采用電驅(qū)機(jī)組比燃驅(qū)機(jī)組每年節(jié)省近1 000萬(wàn)元的成本。

表2 天然氣加壓站考慮大用戶直供電后年成本 萬(wàn)元

表3給出了加壓站、電網(wǎng)公司、融資租賃公司3方在采用撮合融資租賃模式后的利益情況，各方均可接受該情景下的利益分配。

表3 考慮大用戶直供電后各方利益

4 結(jié)語(yǔ)

加壓站需要不間斷用電，其用電成本略高于采用燃?xì)?，政府?yīng)當(dāng)鼓勵(lì)加壓站采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，促進(jìn)清潔能源的消納。

追求經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，因此用電經(jīng)濟(jì)性是成功推行電能替代的關(guān)鍵一步。

企業(yè)在加入了大用戶直供電后，用電成本顯著下降，若加以考慮國(guó)家、省政府給予的相應(yīng)補(bǔ)貼，企業(yè)用電相對(duì)于用燃?xì)怛?qū)動(dòng)具有顯著經(jīng)濟(jì)性。

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Economic Evaluation and Mode Study of Electricity Substitution for West-to-East Gas Transmission

CHEN Rongjun，HE Yongxiu
（School of Economics and Management，North China Electric Power University，Beijing 102206，China）

The improper energy structure causes many environmental problems to China.Optimizing the energy structure becomes an urgent task to be fulfilled.Energy substitution is an important way to improve the environment and enhance energy efficiency.As the electricity market reform deepening，the energy substituion is attracting more and more attentions.This paper analyzes the necessity of the west-to-east gas transmission and the application of technologies associated with energy substitute to serve the program.In this paper，analysis is carried out on the effieciency of applying energy substitution to the west-east gas transmission station.The results shows that it is not economical.Based on this conclusion，this paper designs the mode of electric substitution，and analyzes the impact brought by this model on the profits of the grid，the users，the new energy enterprises，government and other parties and finding that the profit is mainly coming from price incentives.Therefore，further improvment on the implementation details about direct electric power supply to the large consumers is one of the key issues to promote electric substitution.

electric power substitution；economy；new energy

F426

：A

：1007－9904（2017）07－0025－03

2017-02-20

陳蓉珺（1994），女，碩士，研究方向?yàn)榧夹g(shù)經(jīng)濟(jì)及管理；

何永秀（1970），女，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)槟茉唇?jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。