1 问题的提出
自2012年冬季以来，全国持续出现大范围雾霾天气，京津冀地区尤为严重。燃煤被视为头号元凶，作为治理雾霾的重要手段之一的减小煤炭消费比例，逐渐成为社会共识，而天然气成为比较现实且易于实现的替代清洁能源。《大气污染防治行动计划》(国发[2013]37号)指出，到2017年煤炭占能源消费总量的比例要降低到65%以下。为此，许多地方政府出台了具体的优惠政策，助推当地煤改气(燃煤改烧天然气)进程，其中一项重要措施就是将现有燃煤热电机组改为燃气热电机组。北京市更是提出：到2017年将全面关停燃煤热电厂。但从2013年实际情况看，大规模煤改气带来的结果是全国天然气供应严重告急，各地调峰压力加大，已建燃气热电厂利用率较低，甚至出现个别燃气热电厂达到了投产条件，但由于气源紧张至今没有投产的情况。
江亿等人指出，减少氮氧化物排放量是治理细颗粒物(PM2.5)的关键，而热电厂的煤改气措施并不能显著降低氮氧化物排放量，反而会大幅增加天然气用量，造成供用气矛盾，不宜作为治理大气污染的有效措施来大范围推广。因此，京津冀地区燃煤热电厂是否应大规模实施煤改气，需要理性思考。
2 燃煤热电厂大规模实施煤改气的弊端
2.1 弊端1——加大天然气调峰压力
2013年，由于部分地区煤改气改造过于集中，加之个别项目实施前没有落实气源，加剧了天然气供需矛盾和调峰压力。2013年11月2日、3日，国家发改委连发两个通知：《国家能源局关于进一步做好2013年天然气迎峰度冬工作的补充通知》(发改运行[2013]2166号)，第4条指出，新启动的煤改气项目要通过合同落实气源和价格，规划实施的项目也要落实气源规划，气源不落实的，主管部门不予批准，项目不得开工建设。
据报道，2013年我国供需缺口为100×108 m3，华北地区缺口尤为严重。在气源本来就紧张的情况下，2014年各大城市纷纷出台城市气化规划，实施煤改气工程更是直接提高了天然气需求，使供需矛盾加剧，调峰压力进一步加大。据国家发改委统计，2014年全国天然气供需缺口约230×108 m3。
根据中国石油规划总院2013年研究成果预测，若实现京津冀鲁四省市削减煤炭计划目标，2017年仅上述四省市天然气供需缺口就达246×108 m3，季节调峰需求量达到107.3×108m3，虽有大港储气库群和华北储气库群护航，但季节调峰缺口仍会达到30.6×108 m3。预测结果还显示，燃煤热电联供项目的大规模煤改气是加剧这些地区季节调峰压力的重要原因之一，2017年燃气热电联供项目季节调峰需求量将达到63.7×108 m3，占四省市全部季节调峰需求量107.3×108m3的59.4%。
2.2 弊端2——加大政府财政补贴负担
燃气上网电价和成本倒挂问题困扰燃气发电企业，长期给予补贴不现实。我国能源禀赋的突出特点是富煤缺油少气，经过多年发展，目前天然气占我国能源消费总量的比例不到6%，而在部分发达国家这一比例甚至达到30%左右。另外，我国天然气对外依存度呈现加大趋势，2013年已超过30%。
供不应求的市场供需形势，导致我国天然气价格比美国等天然气资源富集国家要高出很多。如美国，天然气门站价格为1.0~1.5 元/m3，而目前中国半数以上省份的天然气门站价格超过3 元/m3，是美国的2~3 倍。较高的天然气门站价格最终反映在燃气上网电价上。若气价取3 元/m3并按目前发电效率测算，燃气发电成本约0.8 元/(kW˙h)，经济性较差。反观目前燃气上网电价，大部分地区的燃气上网电价低于发电成本。因此，燃气发电企业面临燃气上网电价和成本倒挂的问题就不足为奇了。2014年1月20日，北京、天津先后上调了燃气上网电价，北京天然气发电企业临时结算上网电价上调至0.65 元/(kW˙h);天津城南燃气热电、武清福源热电公司等4个新建天然气发电企业上网电价为0.65 元/(kW˙h)，滨海燃气电厂上网电价上调至0.687 9 元/(kW˙h)。目前，北京市天然气发电用气价格为2.67 元/m3，年使用时间按3 500 h进行测算，上网电价应该在0.75 元/(kW˙h)左右;天津市天然气发电用气价格按增量气门站价3.14 元/m3执行，年使用时间按3 500 h进行测算，上网电价应该在0.85 元/(kW˙h)左右。由此可知，两市上调后的上网电价仍然低于测算上网电价，仍需要政府给予补贴才能正常运转。因此，补贴已成为维持燃气热电厂运行的决定性条件。
政府给予补贴与调高燃气上网电价的目的在于鼓励天然气发电，但这并不能使燃气发电项目实现赢利，而且长期提供补贴不现实。2017年，北京市燃气热电联供项目的天然气需求量预计将达到99.85×108 m3，按1 m3天然气发电能力为5 kW˙h进行测算，2017年北京市燃气热电联供机组发电量约499×108 kW˙h。按北京市2013年0.14 元/(kW˙h)的差价补贴标准进行补贴，北京市政府则需要补贴近70×108 元。2013年，华能北京热电厂已运行的燃气热电机组，由于政府补贴未到位，就出现了亏损。
2.3 弊端3——对雾霾的治理效果不明显
造成雾霾天气的主要原因是细颗粒物，而细颗粒物包括一次颗粒物、二次颗粒物，二次颗粒物约占细颗粒物的50%~80%，是造成雾霾天气的主要污染物。其中一次颗粒物由工业、建筑、交通、电力、其他生产活动和生活活动以及天然源排放。氮氧化物在阳光(主要为紫外线)的作用下能发生光化学反应，生成臭氧和大量各种自由基，使大气的氧化性大幅增强，促使一次颗粒物转化成二次细颗粒物。因此，氮氧化物排放是导致雾霾天气的主要原因之一。
事实上，经过多年科技创新和实践，我国大型燃煤电厂的污染控制水平和能源利用效率已经达到较高水平。
2.4 弊端4——造成优质能源浪费
天然气的首要任务应是替代民用及工业燃煤，其次是通过电力用气实现燃气季节调峰，最后才是用于基础负荷及热电联供。若在现有条件下盲目大规模实施燃煤热电厂煤改气，是对天然气这种优质能源的巨大浪费。因此，在天然气气源紧张、成本高的前提下，应慎重决策天然气替代燃煤。不应盲目关停燃煤发电机组尤其是热电机组，而应从全社会节能减排需要、电力系统整体效率和安全、电厂全生命周期管理等方面出发，对燃煤热电机组进行综合评价，使其充分发挥应有的作用。
3 建议
应坚持“煤气并举”的方式发展热电联供项目。大型城市的供热不能完全依赖天然气热电联供项目，应大力推广采用我国自主研发的高效清洁煤燃烧技术的燃煤热电机组，积极推进煤炭高效清洁利用。这样，不仅能高效、清洁地利用我国丰富的煤炭资源，还能减少对天然气的依赖程度。
对于燃煤热电厂实施煤改气应持理性适度发展态度，应本着稳步有序的原则推进，先落实气源和优惠政策，在保障项目有经济效益的前提下建设。在天然气满足居民生活和工业用气之前，不应将天然气大规模用于替代燃煤发电。
相关研究表明，燃煤污染主要来自于钢铁、小锅炉、小窑炉以及民用燃煤等散烧利用方式。用天然气替代这些散烧的煤炭具有更好的环境效益和经济效益。因此在天然气资源有限的情况下，宜优先对煤炭散烧用户实施煤改气。
(刘勇 郭杰 王占黎 薛欢庆 焦中良 第一作者单位：中国石油规划总院)
原标题：【论文精选】燃煤热电厂大规模实施煤改气的理性思考
