即使以行政特權的方式獲得裝機份額,燃氣發電生存狀況也會堪憂。而這在長期,無疑意味著一個扭曲的電源結構,一個更大成本的電力系統,也會使得長期清潔低碳的轉型愈加困難。
因為長期依賴煤炭發電的緣故,電力規劃的方法基本是圍繞煤炭展開的,其他的電源發展在多數規劃中是外生給定的,不存在內生的選擇。
2015年4月,美國月度發電量統計顯示,燃氣電廠發電量首次超過了燃煤。這是美國歷史上的第一次,其出現的原因在于低廉的天然氣價格(部分地區低過煤炭)與燃煤發電日益提高的成本。
在我國,天然氣比煤貴,而且天然氣發電成本至少是煤炭兩倍的認知仍是主流。現實情況是:如果以等價熱值算,天然氣的確可能比煤炭貴幾倍;但氣電成本是火電的兩倍則完全是誤導性的。天然氣發電度電成本比煤貴還是便宜,這完全取決于機組工作在何種位置,是峰荷、腰荷還是基荷,利用小時數有多少。基于基荷甚至不同發電小時數的比較缺乏任何含義。
過去,電力行業的規劃模式、定價模式與調度模式共同導致了天然氣電廠在我國生存艱難,而這往往意味著結構的扭曲與系統總成本的增加,以及長期的環境不可持續。燃氣發電行業的停滯不前,使得上游燃機制造業也未實現完全突破,國產化仍舊是個目標。
基于一個最優系統的標準,天然氣發電的份額是嚴重偏低的,即使不考慮它的環境特性,以及靈活爬坡性能等。
影響系統優化
一個電力系統的基本概念是電力需求隨時波動的。峰谷差可能超過50%,而未來可能還要大。如果可再生能源占據系統顯著份額,比如超過20%,由于可再生能源的波動性出力,可能系統就沒有基荷了。這也就意味著,所有的機組的利用小時數都要打很大折扣。
典型的,最高峰的時刻(比如夏季中午傍晚空調用電高峰,冬季傍晚高峰)每年也就幾百個小時,這部分需求電量極其有限,但是容量要求非常高。巨大的一次固定資產投資要在有限的時間內攤銷,那么這部分投資顯然要越小越好,而燃料消耗由于總量小而變得次要,甚至無關緊要。
氣電的單位千瓦投資成本比煤電更低(大約20%-30%)。這種情況下,天然氣機組,特別是單循環機組(能源效率變得無關緊要),是相比煤電機組成本更低、經濟效率更好的選擇,盡管天然氣的單位能量成本還是比煤高很多。
因為長期依賴煤炭發電的緣故,電力規劃的方法基本是圍繞煤炭展開的,其他的電源發展在多數規劃中是外生給定的,不存在內生的選擇。在相當部分規劃中,最大負荷點的容量平衡(比如夏季典型日、冬季典型日)與全年的電量平衡是基本的規劃套路。這種“點”時刻的分析中,往往有限的內生變量就是煤電的容量(滿足剩余負荷)與利用小時數(滿足剩余電量),無法得到關于天然氣發電的任何含義。相應的規劃迫切需要方法論方面的討論與改進。
這一問題突出地體現在非煤能源占據主導地位的地方,比如水電豐富的云南、四川,以及具有本地特點的遼寧、甘肅等地。西南地區的水電一旦建成,其運行成本很低,有足夠的競爭力在能源與電力結構中占據主導的地位,這也是整個系統成本最小化的要求。這種情況下,其他電源形式,無疑將擁有有限的發電小時數,主要應用于枯水期以及備用。這種情況下,本地還存在超過千萬的煤電機組,而天然氣機組少到可以忽略的地步。這種結構是如何形成的,為什么要用煤電來滿足腰荷甚至是峰荷,需要有個歷史性的原因回顧。
基于目前全國各省區的負荷曲線形狀,天然氣機組的份額(主要是單循環機組)總體上要占到最大負荷的接近10%,整個系統才是成本最低的。再考慮相應的備用水平,天然氣裝機至少1.5億才是目前負荷特性與發電技術經濟特點下的最優水平。但是,實際有效的裝機水平還遠低于這一水平。
天然氣發電價值的體現
政府公共政策的目的在于,如何通過設計機制或者政策建立市場激勵,引導投資,以實現上述電力系統成本最小化的目標。
在一個起作用的電力市場中,這一點是基本得到保證的。對于新建設項目的決策,為了實現在負荷高峰階段獲得高電價的能力,建設靈活的天然氣機組是個選擇。同時,這種負荷高峰出現的機會并不多,因此此類機組需要在有限的時間內回收固定成本,因此必須是輕資產的,天然氣電廠符合這一特點。
但是,目前我國還缺乏電力市場,特別是價格實時波動的短期現貨市場。“定位式”的規劃模式,以及基于基荷思維的行政定價(原則上假定小時數,然后平攤固定成本倒推價格),使得這一系統成本最小化的理性選擇無法實現。
燃氣電廠對于系統價值的體現,在缺乏電力市場的基本條件下,定位為調峰的電站采用容量電價補償投資,用電量電價補償不多的開機機會是個有效的臨時性安排。這也在部分地區得到了檢驗。但是,這些價格如何確定,如何隨著時間而變化,仍舊需要細致的政策設計。
盡管某些地區或者時刻稍有不同,但總體而言,我國電力機組調峰義務普遍很大(比如70%以上都是義務調峰),仍基本維持平均小時數調度的原則,并且存在大量煤電機組開工不足(利用率平均只有50%左右),這在一定程度上增加了調度的自由量裁權,與可以使用的調峰資源。
電力平衡的保證,在大部分地區與大部分情況下,不是通過一般意義上的“平衡市場(輔助服務市場)”,由專門機組(這些機組可能更適合,成本更低)去完成的,而是把這種義務分攤到所有運行機組(包括占2/3的60萬千瓦以上的大機組),讓其平均承擔。
這種系統平衡責任與成本的社會化方式,對于整體系統效率是一種浪費(煤電固定資本大,調峰不夠靈活,損耗大、成本高)。但是如果沒有調度原則與市場份額確定模式的改變,調整的動力也并不存在。
專門的調峰機組在目前的定價體系下,沒有動力去建設專門的新的調峰機組,去實現系統成本最小化,以自身的有限小時數換取其他機組更大的收益。這種系統的收益是全部機組的(最終是消費者的),而成本卻由天然氣機組來承擔。這方面存在著明顯的激勵不足,屬于政策與機制缺失的問題。
當然,這一分析是建立在需求增長情況下的,新建調峰機組(所謂Green Field)應選擇天然氣,而不是煤電的問題。但是,我國目前存在巨大的歷史負擔問題,那就是業已形成的超過一個億的燃煤發電冗余容量。這部分巨大的“沉沒”資產是改變這一調峰范式的極大障礙。沒有燃煤機組的“有效消化”與去產能(負荷進一步增長,或者提前關停),很難有可行的效率改進方案與新的調峰機組建設的空間。這需要結合電力體制改革與市場份額競爭機制的建設,進行頂層設計,打破這種“死鎖”狀態。
如何在財務上變得更加可行
作為電廠 ,從行業與企業的視角,必須把目前的政策與市場環境視為給定的。那么,目前的環境下,由于缺乏隨時間波動的電力價值的體現,缺乏競爭性的市場份額內生機制,缺乏電力能量市場與輔助市場,天然氣發電廠在財務上要可行就成為很困難的事情。爭取優惠的電價水平,以及爭取更多的發電小時數或者容量電價,是最后的辦法。
此外,雖然宏觀整體上氣源的可得、穩定性與否不構成不發展天然氣發電的理由(峰荷位置的天然氣消耗很小,且天然氣不足是個有必要性解決的問題,而不應該成為長期發展的障礙),但是對于具體電廠而言,卻可能是個隱患。因為與電力市場類似,我國的天然氣市場目前也是個管制的市場,特別是管道氣。根據用氣目的確定價格嚴重損害了統一市場的發展,可能在操作層面造成電廠的天然氣保障出現問題,從而影響電廠的經濟收益。這方面可參見作者之前文章的分析。基于系統成本最小化的目標,我國的電力系統無疑存在著煤電過多,而天然氣發電過少的問題。天然氣的“補課式”發展——盡快實現超過1.5億千瓦是應有之義。這需要成為“十三五”規劃的目標,置于整體的電力與能源目標之下。
此外,動態平衡與競爭性原則應是“十三五”規劃的要義,而“定位”與各種形式的“自由量裁”(定需求水平、定小時數、定補貼水平)與此格格不入。如果沒有規劃范式的改變,天然氣的作用與意義將大打折扣,仍舊處于死鎖狀態。即使以行政特權的方式獲得裝機份額,燃氣發電生存狀況也會堪憂。而這在長期,無疑意味著一個扭曲的電源結構,一個更大成本的電力系統,也會使得長期清潔低碳的轉型愈加困難。
電力行業的體制改革,特別是改革價格形成機制、改變調度與交易的關系、改變規劃范式,仍舊是天然氣“補課式”發展的必要前提。 來源:新浪財經