美天然氣發(fā)電為何能撼動(dòng)燃煤地位

11月以來(lái)，中國(guó)東北、華北地區(qū)多次遭遇嚴(yán)重霧霾天氣。上周，北京發(fā)布首個(gè)霧霾紅色預(yù)警，啟動(dòng)最高級(jí)別預(yù)警措施。等大風(fēng)吹來(lái)幾日藍(lán)天后，本周北京頭頂?shù)奶炜杖耘f灰霾一片。

▲霧霾中的北京長(zhǎng)安街

事實(shí)上，西方一些發(fā)達(dá)國(guó)家也曾經(jīng)歷與中國(guó)當(dāng)下類(lèi)似的情況，比如美國(guó)。“二戰(zhàn)”結(jié)束后的前十年，美國(guó)的工業(yè)和交通業(yè)飛速發(fā)展，這一時(shí)期美國(guó)工業(yè)生產(chǎn)和居民生活燃料以煤炭為主，因而釀成多起嚴(yán)重的燃煤大氣污染公害事件。

如今，美國(guó)的空氣質(zhì)量得到較大改善，特別是匹茲堡，在1948年發(fā)生了嚴(yán)重的霧霾事件后，現(xiàn)在匹茲堡已經(jīng)完全摘掉了污染的帽子，這與美國(guó)大力發(fā)展天然氣發(fā)電息息相關(guān)。

20世紀(jì)90年代至今，天然氣發(fā)電在美國(guó)得到迅速發(fā)展。2015年4月，美國(guó)天然氣發(fā)電量首次超過(guò)燃煤發(fā)電量，達(dá)到總發(fā)電量的31%(燃煤發(fā)電量為30%)。支撐美國(guó)氣電發(fā)展的因素究竟有哪些?本文與大家共同探討。

環(huán)境政策是關(guān)鍵

1948年，美國(guó)賓夕法尼亞州匹茲堡市的工業(yè)小鎮(zhèn)多諾拉因燃煤產(chǎn)生的煙霧無(wú)法及時(shí)擴(kuò)散，釀成20人死亡、6000人患病(患病人數(shù)占全鎮(zhèn)居民人口總數(shù)的43%)的慘劇。

▲多諾拉煙霧事件

環(huán)境日益惡化以及空氣的嚴(yán)重污染迫使美國(guó)加強(qiáng)環(huán)保方面的立法和政策制定。

1955年，美國(guó)制定了第一部有關(guān)空氣污染的聯(lián)邦法規(guī)《空氣污染控制法》，此后又出臺(tái)多項(xiàng)法案和修正案;1970年，《清潔空氣法》出臺(tái);1977年和1990年，《清潔空氣法》經(jīng)歷了兩次修訂。

除了出臺(tái)法律法規(guī)以外，1970年12月專(zhuān)門(mén)的環(huán)境政策制定和執(zhí)行部門(mén)——美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局(EPA)成立，聯(lián)邦政府在空氣污染治理中的作用得到空前加強(qiáng)。EPA逐步建立起成熟的污染控制體系，對(duì)發(fā)電行業(yè)的多個(gè)污染物排放逐一進(jìn)行控制。

根據(jù)1990年《清潔空氣法》修正案，EPA先后推出了包括《清潔空氣市場(chǎng)計(jì)劃》、《區(qū)域霧霾治理計(jì)劃》等多項(xiàng)環(huán)境政策，并逐步建立起成熟的污染控制體系。2015年8月份出臺(tái)的《現(xiàn)有碳排放源排放標(biāo)準(zhǔn)》即"清潔電力計(jì)劃"(CPP)，更是首次推出了全國(guó)性的二氧化碳排放限制體系。

正是通過(guò)這些政策，極大地抑制了美國(guó)燃煤發(fā)電的發(fā)展，推動(dòng)了天然氣發(fā)電的快速發(fā)展。

綜合發(fā)電成本低于煤電

發(fā)電成本通常由三部分構(gòu)成：固定投資成本(即電廠建造成本)、運(yùn)行維護(hù)成本和燃料成本。

▲多諾拉鋼鐵廠內(nèi)，工人正在熔爐前操作

在美國(guó)，由于政策支持和技術(shù)進(jìn)步，雖然燃料成本較高，但投資和運(yùn)維成本低的優(yōu)勢(shì)使得天然氣發(fā)電的綜合成本仍然低于燃煤發(fā)電，這是本世紀(jì)初天然氣發(fā)電在美國(guó)得以快速發(fā)展的重要原因。

首先，燃料的高成本沒(méi)有影響天然氣發(fā)電的快速增長(zhǎng)。

在本世紀(jì)初，由于電力需求快速增長(zhǎng)，加上核電機(jī)組和燃煤機(jī)組迎來(lái)退役高峰，美國(guó)掀起了一波電廠興建熱潮。雖然同期美國(guó)天然氣價(jià)格不僅大幅高于煤炭，也高于世界其他地區(qū)，但并沒(méi)有妨礙投資者對(duì)燃?xì)怆姀S的青睞。

值得注意的是，美國(guó)氣電的燃料成本雖然顯著高于煤電，但是與其他部門(mén)的用氣成本相比，發(fā)電用氣成本仍是最低的。因?yàn)榕c居民和商業(yè)部門(mén)相比，發(fā)電用氣的分輸環(huán)節(jié)少，成本低。中國(guó)的情況正好與此相反。

其次，燃?xì)怆姀S固定投資成本大幅低于燃煤電廠。

根據(jù)EIA的2012年數(shù)據(jù)，美國(guó)燃煤機(jī)組的單位產(chǎn)能隔夜成本是燃?xì)鈾C(jī)組的3.2倍，燃?xì)怆姀S的固定投資成本優(yōu)勢(shì)非常顯著。主要原因在于：一方面，美國(guó)政府制訂的一系列環(huán)保政策直接和間接地抬高了燃煤電廠的建造成本;另一方面，隨著輪機(jī)抗高溫材料和進(jìn)氣冷卻技術(shù)的不斷突破，燃?xì)鈾C(jī)組的發(fā)電效率不斷提高，單位產(chǎn)能的建造成本隨之下降。

▲多諾拉煙霧事件紀(jì)念牌

最后，美國(guó)燃?xì)怆姀S的運(yùn)行維護(hù)成本同樣大幅低于燃煤電廠。

歐美三大燃?xì)廨啓C(jī)主機(jī)制造商(通用電氣、西門(mén)子、三菱重工)不僅壟斷了新機(jī)市場(chǎng)，也壟斷了服務(wù)市場(chǎng)。

中國(guó)燃機(jī)的調(diào)試、檢修、維護(hù)等工作幾乎全部由國(guó)外燃機(jī)制造企業(yè)完成，每年動(dòng)輒要付出上億元的費(fèi)用，部分燃機(jī)維修費(fèi)用甚至超過(guò)設(shè)備采購(gòu)費(fèi)用。相比之下，美國(guó)同等條件下的燃?xì)鈾C(jī)組維修費(fèi)用僅為燃煤機(jī)組的25%。

電力市場(chǎng)化改革提供動(dòng)力

因電力市場(chǎng)改革而進(jìn)入發(fā)電市場(chǎng)的獨(dú)立發(fā)電公司是氣電產(chǎn)能增長(zhǎng)的主力軍。

1996年，F(xiàn)ERC依照能源政策法頒布888號(hào)令，要求所有輸電商開(kāi)放電網(wǎng)，并推行發(fā)電部門(mén)市場(chǎng)定價(jià)。隨后紐約等地率先進(jìn)行市場(chǎng)化改革，大批的獨(dú)立發(fā)電公司進(jìn)入發(fā)電市場(chǎng)。

特別是在21世紀(jì)初電力供應(yīng)偏緊的情況下，追逐低成本和高效率的獨(dú)立發(fā)電公司紛紛把目光投向了綜合成本低、建造用時(shí)短的燃?xì)鈾C(jī)組。美國(guó)天然氣發(fā)電裝機(jī)容量在2000-2005年快速增長(zhǎng)，其中78%來(lái)自獨(dú)立發(fā)電公司，綜合電業(yè)公司占比僅為15%。

按照美國(guó)的電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)，之前由于天然氣價(jià)格相對(duì)煤炭較高，燃?xì)鈾C(jī)組通常充當(dāng)決定批發(fā)電價(jià)的角色。這樣的電價(jià)機(jī)制和電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)使燃?xì)鈾C(jī)組發(fā)電不會(huì)虧損。

以新英格蘭區(qū)為例，燃?xì)怆姀S平均發(fā)電成本和電力批發(fā)電價(jià)關(guān)系緊密，且批發(fā)電價(jià)持續(xù)高于燃?xì)鈾C(jī)組的平均運(yùn)行成本，從而使天然氣發(fā)電獲得了有力支撐。

▲天然氣發(fā)電

以上分析表明，支撐美國(guó)氣電發(fā)展的因素是多重的。

首先，環(huán)境政策不僅使天然氣發(fā)電得到了迅速的發(fā)展，也在一定程度上抑制了煤電;其次，雖然天然氣作為發(fā)電原料的價(jià)格比煤炭高，但受益于建設(shè)投資和運(yùn)行維護(hù)的低成本優(yōu)勢(shì)，天然氣發(fā)電的綜合成本比煤電要低;再次，氣電成本可通過(guò)電價(jià)得到疏導(dǎo)，使得天然氣發(fā)電企業(yè)留有邊際利潤(rùn)，為氣電發(fā)展創(chuàng)造了良好的環(huán)境。