關于天然氣分布式能源發(fā)展的思考

2011年，《關于發(fā)展天然氣分布式能源的指導意見》（發(fā)改能源〔2011〕2196號）正式印發(fā)。以此為標志揭開了我國天然氣分布式能源發(fā)展的序幕。但歷經十年，我國天然氣分布式能源發(fā)展依然舉步維艱，指導意見提出的2020年發(fā)展目標已完全落空。在跨入新的十年之際，我們有必要重新反思天然氣分布式能源的發(fā)展問題。本文力求從管理部門的角度，梳理天然氣分布式能源發(fā)展的瓶頸，探討推動天然氣分布式能源高質量發(fā)展的可行道路。

天然氣分布式能源的三個特征

天然氣分布式能源作為一個全新的領域，業(yè)內對其有著不同的理解。理解上的差異帶來了認識上的混亂，造成了發(fā)展上的亂象?！笆厣髡?，偽詐自止”。推進天然氣分布式能源發(fā)展，首要的是為天然氣分布式能源正名，否則“名不正，則言不順；言不順，則事不成”。

目前，國內關于天然氣分布式能源的官方定義出自國家發(fā)展改革委等四部委《關于發(fā)展天然氣分布式能源的指導意見》（發(fā)改能源〔2011〕2196號）。文件將天然氣分布式能源定義為利用天然氣為燃料，通過冷熱電三聯(lián)供等方式實現(xiàn)能源的梯級利用，綜合能源利用效率在70%以上，并在負荷中心就近實現(xiàn)能源供應的現(xiàn)代能源供應方式。同時，國家發(fā)展改革委在《分布式發(fā)電管理暫行辦法》（發(fā)改能源〔2013〕1381號）中對分布式發(fā)電也做出了定義，即分布式發(fā)電是指在用戶所在場地或附近建設安裝、運行方式以用戶端自發(fā)自用為主、多余電量上網，且在配電網系統(tǒng)平衡調節(jié)為特征的發(fā)電設施或有電力輸出的能量綜合梯級利用多聯(lián)供設施。

結合上述兩個定義，我們可以總結天然氣分布式能源的三個特征，即“配電網并網”“就近消納”“通過梯級利用實現(xiàn)較高的綜合能源利用效率”。符合這三個特征的天然氣機組就可以界定為天然氣分布式能源。

（一）配電網并網，也即發(fā)電機組在110千伏以下配電網并網，而不是在220千伏以上輸電網并網。從這個特征出發(fā)，我們可以把并入輸電網的天然氣機組排除在天然氣分布式之外。

天然氣分布式常見的并網電壓等級一般在35千伏以下。在某些大型工業(yè)園區(qū)或者大型工業(yè)企業(yè)，應當允許在110千伏電壓等級并網。配電網并網事實上也限制了分布式機組的較大發(fā)電能力。按照DL/T 5729-2016《配電網規(guī)劃設計技術導則》規(guī)定，接入10千伏電網的電源不超過0.6萬千瓦，接入110千伏電網的電源不超過5萬千瓦。

（二）就近消納，也即電力在機組并入的配電網供區(qū)內消納，而不應進入輸電網進行遠距離輸送。從這個特征出發(fā)，我們可以把雖然并入配電網，但電力需要上送輸電網的天然氣機組排除在天然氣分布式之外。

就近消納存在三種形式，一種是全部電力直接供應一個產業(yè)項目；第二種是一部分電力直接供應產業(yè)項目，另一部分電力通過配電網進行消納；第三種是全部電力都在配電網消納。實踐中有“并網不上網”“并網又上網”“區(qū)域型分布式機組”“隔墻售電”等各種各樣的表述，但就近消納的為數(shù)不過特征就是僅在單一配電網供區(qū)內完成電力消納。

（三）通過梯級利用實現(xiàn)較高的綜合能源利用效率。從這個特征出發(fā)，我們可以把雖然并入配電網，電力也在配電網內消納，但不實施梯級利用的天然氣機組排除在天然氣分布式之外。

天然氣分布式較高的綜合能源利用效率來自于兩種途徑。其中重要的途徑是梯級利用。在采用冷熱電三聯(lián)供方式下，按照溫度對口、梯級用能的模式，天然氣分布式首先可以獲得30%-40％發(fā)電效率，再利用發(fā)電后的余熱來制熱、制冷，可以將能源綜合利用效率提高至70%以上，甚至80％以上，遠超大型火電廠40%-50％的能源利用效率。以上海迪士尼為例，其分布式能源采用5臺燃氣內燃機發(fā)電機組和5臺煙氣熱水型溴化鋰吸收式冷熱水機組，發(fā)電效率可達45.4%，綜合能源利用率可達85.9%。另一途徑是電網線損的減少。由于天然氣分布式位于用戶側，不需要建設大電網進行遠距離輸電，避免了升降壓和輸送導致的能量損失。2018年國網綜合線損率高達6.47%，而分布式機組的線損幾乎可以忽略不計。

實踐中，要注意區(qū)別天然氣分布式與天然氣熱電聯(lián)產、天然氣自備機組的差別。

我們平常所說的天然氣熱電聯(lián)產，實質上指的是燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組。這類機組強調“以熱定電”，以保障熱能供應為靠前要務；所發(fā)電力不要求在單一配電網供區(qū)內消納，需要并入（或者上送）輸電網進行全網消納。而天然氣分布式強調“梯級利用”，要綜合考慮電、熱、冷的供應，以實現(xiàn)較高的綜合能源利用效率為靠前要務；所發(fā)電力應在單一配電網供區(qū)內消納。

天然氣分布式與天然氣自備機組也不是等同關系，兩者沒有同一性。天然氣分布式是從并網形式、消納方式、技術指標的角度對天然氣機組的劃分；天然氣自備機組是從產權屬性的角度對天然氣機組的劃分。天然氣分布式既可以由產業(yè)業(yè)主投資建設，也可以由非產業(yè)業(yè)主投資建設；既可以直接向產業(yè)項目供電，也可以向區(qū)域供電。只有產業(yè)業(yè)主投資建設的為產業(yè)項目服務的天然氣分布式機組才屬于自備機組。

發(fā)展天然氣分布式能源的能源整體觀意義

正名，不僅要正名實，也要正名分。我們不僅要講明白什么是天然氣分布式能源，也要理解為什么要發(fā)展天然氣分布式能源。管理部門應更多的從能源整體觀的角度去認識和看待天然氣分布式。所謂能源整體觀，就是把能源全行業(yè)、全品種、全鏈條看成統(tǒng)一的整體，從全局角度觀察事物、考慮問題。

（一）天然氣分布式在提升能源全系統(tǒng)效率上具有明顯優(yōu)勢。從能源整體觀出發(fā)，提高能源全系統(tǒng)效率始終是能源發(fā)展的核心目標。這就要求我們不能僅僅關注于某一環(huán)節(jié)、某一產業(yè)、某一類型機組的節(jié)能，更要在選用高效能源、降低系統(tǒng)損耗、優(yōu)化系統(tǒng)結構上做文章。天然氣分布式能夠綜合保障一定區(qū)域的常規(guī)用能，較大程度節(jié)省一次能源的消耗，有效降低電力傳輸損耗，在提升能源全系統(tǒng)效率上具有明顯優(yōu)勢。

（二）天然氣分布式在能源系統(tǒng)自身優(yōu)化迭代中具有特殊作用。從能源整體觀出發(fā)，能源系統(tǒng)作為一個整體，始終處于發(fā)展變化、優(yōu)化迭代中。我國當前的電力體系是一個以大機組、大電網為主要特征的集中式體系。歷史的看，集中式電力體系確實有效保障了電力供應，為經濟社會發(fā)展做出了巨大貢獻。現(xiàn)實的看，集中式電力體系與經濟社會發(fā)展的矛盾正趨于尖銳。主要表現(xiàn)在：一是電網復雜程度指數(shù)上升，調度運行越發(fā)困難，全網事故隱患如影隨形；二是在國土高度開發(fā)地區(qū)，特別是東部省份，電網建設與其他建設“搶地”情況突出，電網建設日益困難；三是遠距離輸送、多級別降壓，也使得電力傳輸效率降低，線損率難以控制。電力體系由過去的集中式向集中式和分布式并重轉型已勢在必行。天然氣分布式的低碳性、穩(wěn)定性、成熟性，使其在構建分布式供能系統(tǒng)中居于基礎和核心地位。離開了天然氣分布式，就很難發(fā)展起分布式供能系統(tǒng)。

（三）天然氣分布式在能源系統(tǒng)與外部環(huán)境互動中具有正面意義。從能源整體觀出發(fā)，能源系統(tǒng)作為一個整體，始終與外部環(huán)境進行著互動。實現(xiàn)良性互動，比如減少碳排放，始終是我們的目標。天然氣機組作為一種低碳火電機組，在替代燃煤發(fā)電層面具有明顯的減碳優(yōu)勢，對比新能源發(fā)電又具有成熟穩(wěn)定的特點。在天然氣機組中，天然氣分布式相較于天然氣大型機組又具有更高的能源綜合利用效率。天然氣分布式能源在碳達峰進程中，可以而且應該發(fā)揮積極作用，為推動能源系統(tǒng)與外部環(huán)境良性互動做出貢獻。

破解天然氣分布式能源發(fā)展的兩大瓶頸

理想很豐滿，現(xiàn)實很骨感。天然氣分布式要突破發(fā)展困境，需要解決好經濟性和應用場景兩大問題。

（一）辯證分析天然氣分布式的經濟性

天然氣分布式要取得發(fā)展，必須具有一定的經濟性。業(yè)界普遍認為，天然氣分布式基本上是虧損項目，不具有投資價值。對此，應當辯證分析。

首先，同等條件下，天然氣分布式的經濟性要優(yōu)于傳統(tǒng)的天然氣熱電聯(lián)產。雖然天然氣分布式在單位造價上高于天然氣熱電聯(lián)產，但考慮到天然氣分布式配電成本接近于0，而天然氣熱電聯(lián)產的輸配電價高達0.2303元/千瓦時（以浙江10千伏一般工商業(yè)為例），天然氣熱電聯(lián)產實際終端電價遠高于天然氣分布式。天然氣熱電聯(lián)產的發(fā)展，高度依賴于政策性補貼。以浙江為例，每年給予1200萬千瓦天然氣機組的補貼高達67.5億元。天然氣分布式長期以來處于“草根”狀態(tài)，是其無法快速發(fā)展的重要因素。反之，在已經出臺補貼政策的上海等地，天然氣分布式已經取得了不錯的發(fā)展。

其次，“草根”狀態(tài)的天然氣分布式，依然具有一定的競爭力。以浙江10千伏一般工商業(yè)用戶為例，其銷售電價為0.6656元/千瓦時（尖峰1.2064、高峰0.9014、低谷0.3784，尖高峰時段合計11小時）?？梢钥吹?，采用分時電價模式時，天然氣分布式在尖高峰時段具有完全的價格競爭力；采用電度電價模式時，如能控制成本，依然具備價格競爭力。

再次，影響天然氣分布式經濟性的核心要素是天然氣價格水平。我國的天然氣價格水平偏高，對天然氣分布式的生存發(fā)展造成了很大壓力。以浙江10千伏一般工商業(yè)用戶銷售電價為0.6656元/千瓦時計算，完全不考慮天然氣分布式固定成本情況下，天然氣到廠價格的極限在2.4元/方。而要將天然氣到廠價格控制在較低水平，難度極大。我國天然氣對外依存度高、國內開發(fā)成本大，導致氣源價格居高不下；多級配網架構導致的層層加價和配網管輸價格偏高，進一步推高了管輸成本。

（二）圍繞經濟性做出更大努力

1.從天然氣價格入手，努力降低天然氣分布式運行成本。降低天然氣價格的希望在推進天然氣體制改革。目前，我國天然氣體制改革已經取得了一定進展，國家管網公司已經完成組建。期待天然氣體制改革在以下幾個方面繼續(xù)取得突破：一是研究建立天然氣集中交易市場，鼓勵支持包括天然氣分布式能源在內的大型用氣企業(yè)直接向氣源企業(yè)采購；二是抓緊推進天然氣配網扁平化改革，剝離現(xiàn)有配網企業(yè)的配網資產，實施區(qū)域性兼并重組，減少配網層級；三是抓緊推進輸配氣價改革，從緊核定各級氣網輸配氣價；四是加快天然氣接收站、儲運站建設，支持接收站、儲運站作為氣源主體參與市場交易，鼓勵接收站、儲運站提供代卸、代儲業(yè)務。項目業(yè)主也要把天然氣采購作為降本增效的核心，多渠道、市場化采購低價天然氣，與國內氣源企業(yè)建立長期合作關系，利用好海外LNG現(xiàn)貨交易。

2.從項目本身入手，較大限度提升綜合能源利用效率和發(fā)電效率。效益來自于效率，對天然氣分布式這樣的綜合供能系統(tǒng)更要強調綜合能源利用效率。同時，能源是具有質量屬性的，能源質量是指將該能源轉換為其他形式能源的可能性，特別是轉換為機械能的可能性。作為第二次工業(yè)革命的成果，電力依然是目前具有質量的能源形式。從物盡其用的角度出發(fā)，寶貴的天然氣資源要優(yōu)先轉化為高品位的電力。多項研究和實踐也表明，發(fā)電效率直接關系機組的經濟性。為了較大限度提高綜合能源利用效率和發(fā)電效率，必須從項目謀劃階段開始，就扎扎實實的開展研究和論證，找到合適的系統(tǒng)配置和運行方式。

3.從政府引導出發(fā)，考慮給予天然氣分布式適當?shù)恼咝匝a貼。天然氣分布式的經濟性好于天然氣熱電聯(lián)產，也就意味著同樣的補貼，天然氣分布式可以取得更好的經濟效益和社會效益。從這一點出發(fā)，應當考慮給予天然氣分布式政策性補貼?？紤]到政策性補貼的公共性和天然氣分布式受益主體的區(qū)域性，對區(qū)域性供電的天然氣分布式項目可以按照供電量給予補貼，對服務單一產業(yè)項目的天然氣分布式則不給予補貼，政策性補貼的出資主體以天然氣分布式所在地方政府為宜。

（三）具體分析天然氣分布式的應用場景

“ 誰是我們的敵人?誰是我們的朋友?這個問題是革命的首要問題”。在考慮天然氣分布式應用場景時，必須考慮市場主體的立場，找到發(fā)展的同盟軍，發(fā)現(xiàn)建設的突破口。

從產業(yè)角度看，天然氣分布式在特定產業(yè)已經具有應用價值。天然氣分布式的高效特點和低碳屬性，可以有效服務某些產業(yè)；某些產業(yè)基于自身需要和能源政策，也愿意在采用天然氣分布式上有所突破。比如，在微電網和電子、芯片等有電能質量要求的產業(yè)，天然氣分布式可以組建形成微電網，替代第二回輸電線路；在有供熱需求、但受到煤炭消費制約的醫(yī)藥化工等產業(yè)，天然氣分布式可以替代燃煤熱電供熱；在能源消費總量不足、節(jié)能壓力大的數(shù)據(jù)中心等產業(yè)，高效供能可以完美解決問題。這些產業(yè)往往對用能成本不敏感、對節(jié)能和可靠性較敏感，天然氣分布式完全可以發(fā)揮作用。

從電網角度看，增量配電網是天然氣分布式發(fā)展的理想?yún)^(qū)域，國家電網區(qū)域內布局需謹慎。電網企業(yè)對天然氣分布式的態(tài)度主要取決于其經濟利益。由于天然氣分布式電力直接在配電網內消納，電網企業(yè)無法賺取或者只能少量賺取輸配電費，對電網企業(yè)收入影響很大。但增量配電網本身就是配電網，天然氣分布式的就近消納等同于增量配電網全網消納。天然氣分布式的存在不僅有助于提高增量配電網自身調節(jié)能力，有利于系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，增量配電網還能從就近消納中獲得一定的電價差收益。這決定了，增量配電網將成為天然氣分布式的擁護者。而國家電網可以說是天然氣分布式的天然反對者，天然氣分布式對國家電網的經濟利益沖擊較大。國家電網曾提出分布式應采取“全額上網”模式，即由國網按照0.65元/千瓦時（浙江天然氣分布式臨時上網電價）收購全部電量，再按銷售電價反售用戶。按此模式，天然氣分布式將徹底喪失其分布式屬性，與普通機組毫無差別，宏觀上也抬高了全網平均上網電價，使全系統(tǒng)經濟性進一步降低。還需要注意的是，由于氣電并不享受可再生能源“保障性收購”待遇，國網有權拒絕調度和收購天然氣分布式能源?！叭~上網”模式更可能成為天然氣分布式的“坑”。在國家電網轄區(qū)內推進天然氣分布式，依托產業(yè)項目建設反而成為靠前選擇，真正實現(xiàn)就近消納還有賴于能源政策和電力改革的進一步突破。

（四）圍繞應用場景做出更大努力

1.在國網覆蓋區(qū)域內選擇特定行業(yè)發(fā)展“并網不上網”形式的天然氣分布式。在醫(yī)藥化工、數(shù)據(jù)中心、電子制造、商業(yè)綜合體、機場樞紐等行業(yè)，天然氣分布式具有推廣價值，其經濟性又能得到保障。應當依托這些行業(yè)，盡快部署一批以服務單一產業(yè)項目為主的天然氣分布式示范項目，形成發(fā)展的良好氛圍。

2.在增量配電網區(qū)域內全面推進天然氣分布式發(fā)展。在增量配電網內，因地制宜建設天然氣分布式能源，實現(xiàn)就地消納、隔墻售電。為了激勵增量配電網支持天然氣分布式發(fā)展，增量配電網可以33%以下股比參股網內天然氣分布式建設。