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1、大卫与露茜尔派克德基金会威廉与佛洛拉休利特基金会 合盟能 源 基 金 会 项目资助号：G-0301-06701北京天然气热电冷联产激励政策研究Incentive Policy Study for Beijing Natural Gas Tri-generationI目录第一章 课题背景以及课题的主要研究内容 .3第二章 北京市实施热电冷联供的外部环境 .8第 1 节 北京市的燃气环境 .8第 2 节 北京市的电力环境 .11第 3 节 北京市发展天然气热电冷联供的可能性 .15第三章 国内三联供的应用状况 .18第 1 节 北京的应用情况 .18第 2 节 上海地区的应用情况 .21第 3 节
2、 国外的天然气热电冷联产系统 .22第四章 中小型天然气热电冷联供系统的节能、环保、经济评价 .25第 1 节 天然气热电冷联产的节能情况 .25第 2 节 天然气热电联产系统的环保性能 .32第 3 节 热电冷联产系统的经济性 .36第 4 节 小结 .39第五章 燃气热电联产系统配置的若干问题 .42第 1 节 系统配置的复杂性 .43第 2 节 逐时模拟的必要性及逐时热电冷负荷的计算方法 .47第 3 节 系统配置的一些基本原则 .58第 4 节 系统的模拟方法介绍 .63第 5 节 案例分析 .70第六章 中小型天然气热电冷联供系统在北京发展政策建议 .77第 1 节 北京市发展天然气
3、热电冷联供系统遇到的困难 .77第 2 节 北京市发展天然气热电 冷联供系统的若干建议 .79- 2 - -第一章 课题背景以及课题的主要研究内容北京是中国的首都，也是一个特大型工业化城市，北京的能源消费总量中60以上用于工业生产，而居民(包括农村)仅占 13%左右，长期以来，受国家能源战略和能源结构的限制，北京市的能源结构中煤炭一直占据主导地位，以煤为主导的能源结构是造成北京市大气严重污染的重要根源之一，北京是世界卫生组织公布的 1998 年世界十大污染最严重的城市之一，改善北京大气环境质量一直是北京市政府近几年的工作重点之一，获得 2008 年奥运会主办权后改善北京市的大气环境的紧迫性更加
4、凸现。与此同时，随着我国西部多个储气量大的天然气气田的发现和开采，以及陕气进京工程的实施,北京迎来了利用天然气改善北京市大气环境的契机，在这种情况下，北京市确定了以天然气等清洁能源替代燃煤的能源消费结构调整方案。北京市能源结构调整的方向是：坚持可持续发展战略，以改善大气环境质量为中心，兼顾经济合理性，大力引进和发展清洁能源，用优质能源替代燃煤，逐步减小并严格控制燃煤总量，将目前以原煤为主的污染型能源结构逐步转变为以天然气、电力等优质能源为主的清洁型能源结构。加快产业、产品结构调整的步伐，降低能源消费的增长速度。重点是把工业部门的能源消费比重降下来，逐步提高第三产业和城市生活能源消费比重，把北京
5、建设成节能型的清洁优美的现代化国际大都市，同时加强高新技术在能源供应和消费领域的推广应用，降低单位产品能耗，提高能源综合利用效率。为北京市的生态环境及全球的生态环境改善作贡献。北京市能源结构调整的目标是：2008 年优质能源在终端能源消费结构中所占的比重达到 80%以上，煤和焦碳在燃料消费结构中的比重控制在 48%左右，实现优质能源占居主导地位的能源结构目标，为实现大气环境质量达到世界一流水平奠定基础。2008 年全市煤炭消费量控制在 1500 万吨以下，其中市区燃料用煤控制在 850 万吨左右，取消终端燃煤。2001 年2008 年，终端能源总消费量年均增长 1.4%，工业用能增长速度降至
6、1.0%以内。2008 年单位 GDP 的节能率达到 6%以上，单位 GDP 能耗和人均能耗达到同期国内先进水平，约为 0.865吨标煤/万元和 3.318 吨标煤/人。- 3 - -随着能源消费结构的调整，清洁能源的比重逐年增加，仅天然气的用气量就以每年 30%的速度递增：1997 年天然气年消费量仅为 1.8 亿 m3，2000 年天然气消费量增加到近 11 亿 m3，2002 年天然气年消费量达 18 亿 m3，预计到 2005年北京市的天然气年消费量将达到 40 亿 m3。如今，煤的比重已下降到 50%左右，天然气的使用量 2002 年已达到 18 亿 m3。然而，天然气在北京的推广应
7、用过程中，仍然存在许多重要问题需要解决：大量分散的小型燃煤采暖设施是北京市冬季大气污染的一个重要原因，因此北京市政府近年来的工作重点一直是将燃煤锅炉改烧天然气。天然气大量应用于采暖直接导致北京市天然气季节性峰谷差逐年增加，2003 年消耗 20 亿立米，其中，用于各种规模的采暖锅炉的为 11.9 亿立米，占天然气总消耗量的 60%左右,冬季天然气消耗量为春，夏，秋季燃气消耗量之和的 4 倍，这种巨大的季节性峰谷差导致管网的年平均输气率仅为设计的最大输气能力的 30%40%，市政府不得不花费巨额资金投资兴建地下储气库以缓解这种季节性峰谷差，这些因素导致燃气价格居高不下；对于供热公司而言，现有的煤
8、改气的直接后果就是天然气采暖的燃料消耗成本在整个采暖成本中的比重大幅增加，以热力公司为例，近年对其所属的燃煤锅炉进行了燃气化改造，使供热燃料成本加大，2001年采暖费从 18 元/(m 2.采暖期)上涨到 30 元/(m 2.采暖期)，许多采暖用户难以承受这一价格，采暖费收取困难，政府不得不支出大量资金进行补贴。 由于天然气的价格是燃煤的 34 倍，而且目前的天然气的利用模式不是很合理，很多燃煤锅炉单位为了享受低成本的供热，通过各种渠道抵制“煤改气”或拖延改造时间，尽管政府出台了很多配套的激励政策，但是这一政策并未对煤改气带来很大的激励作用。到目前仍然有 4500 台燃煤锅炉需要强制执行煤改气
9、工作，2001 年市政府从世界银行用于治理大气污染贷款 3.49 亿美元中拿出1.67 亿美元用于煤改气，并且规定每一蒸吨燃煤锅炉改造为燃气锅炉，市财政将给予补贴 5.5 万元人民币，但是 2001 年仅有 231 台锅炉使用了世行贷款，总金额约 700 万美元。为了解决天然气应用过程中存在的上述问题，北京市开始寻求高效合理的天然气应用方式。由于天然气的主要目的是服务于缓解北京市严重的大气污染，可预计的将来天然气消耗仍然会有相当大一部分应用于冬季采暖，尽管现在天然气的季节性峰谷差比较大，但是天然气的季节性峰谷差只能设法降低到一个比较合理的范围，而不能从根本上消除。要想解决这一问题，除了应该大力
10、发展夏季用气- 4 - -外（比如支持燃气直燃机、燃气空调、燃气热泵等技术），还有一个比较好的方法就是大力发展天然气热电联产。世界各国利用天然气几十年的经验说明，大力发展天然气热电联产是合理利用天然气资源最有效的途径之一，热电（冷）联产在满足人们用电、用热、用冷需求的同时，可以实现能源的合理梯级利用；可以大幅度降低了 CO2 和其它大气污染物的排放，从而有效改善环境质量；由于能源利用效率的提高，运行成本可以大大降低，为提高天然气应用的经济性创造条件；另外，由于这种能源系统不仅用于满足冬季采暖，而且可以夏季运行来满足空调用冷和发电，不仅可以消减天然气消耗的季节性峰谷差，而且可以消减空调引起的夏季
11、电力峰值；最后发展天然气热电（冷）产系统，对电网形成分布式电源结构，可以增强北京市电力供应的安全性。因此，合理发展天然气热电（冷）联产，对于解决上述天然气应用过程中所存在的问题具有积极的推动作用。为此，在北京市能源结构调整规划和北京市“十五”时期环境保护规划中，提出要建设一批大型的天然气热电联产系统，目前草桥、太阳宫、亦庄、电子城等若干个总容量近 1000MW 的天然气联合循环热电厂工程都正在或已通过方案论证，同时，一些中小型的楼宇式热电冷联供系统也在积极地筹建过程中。然而，如此先进的能源系统在北京得到真正科学合理的推广应用，还存在一系列问题需要解决，这主要包括：1、人们对天然气热电联产系统的
12、认识和了解还不够。由于这种系统在中国的应用极少，已有项目的经济性均不是十分理想上，许多用户对该能源系统技术成熟性和经济可行性尚持有疑虑，这从某种程度上限制了它的应用和推广。因此，需要针对北京市的外部环境，调研分析已有项目的经验教训，在准确把握天然气热电冷联供系统的经济、环保、节能性的基础上从方法论的高度提出一个系统的解决方法，以合理引导这种先进能源系统的推广。2、天然气热电联产系统的环保优势不能体现为经济优势。天然气能源系统与燃煤电厂相比，整体污染排放大大降低，但这种环境影响因素并没有在经济上得到充分体现；同时，天然气现有的价格体系不具有导向性，不能做到鼓励夏季用气，调节季节性峰谷差。因此热电
13、联产的高效清洁和对天然气的负荷差的调节作用没有能够在经济上得到体现，这些因素都在一定程度上制约了一些用户的积极性。3、天然气热电联产在北京推广应用的外部环境和保障机制尚不成熟和完善。国家有关法规和文件，诸如节能法和国家四部位联合颁发的 1268 号文关于热电联产的规定等，对热电联产提出明确支持。但这些法规和文件的- 5 - -可操作性差，为推动天然气热电联产的高效、合理利用，政府应该在价格、税收、法规和政策等方面的保障措施和机制进一步进行完善。4、缺乏可操作的电力并网、环保法规目前对于天然气热电冷联供系统，更加迫切的问题是缺乏明确的电力并网和环境保护的可操作的法律法规，虽然国家有关文件对热电联
14、产系统的上网表示了明确的支持，但在具体的操作过程中，仍然常常遇到来自电力部门的阻力，大部分在役的天然气热电冷联产项目基本上都是费尽周折才实现并网但不上网的原则。在环境排放方面，北京尚没有针对天然气热电联产装置的排放标准，而是不分情况一律沿用燃气锅炉的排放标准（200ppm），对于燃气轮机，这一标准比较容易满足，但是现有的技术水平下，内燃机的排放标准仍然远远超过这一标准（内燃机的排放一般在 250ppm），但是即使是最为严格的加州，相应的标准也比中国宽松（加州标准为 250ppm），这样一来，很多本来有利于改善环境的高效先进能源系统在工程应用中往往被环境部门轻易否定，更谈不上由于 CO2减少排放而给予经济上的补贴了。北京市正在酝酿和实施一些天然气热电联产系统，这无疑对天然气的高效利用是件好事情。但是，由于缺乏系统的规划，天然气热电联产又有一哄而上的趋势。如果在没有充分认识清楚天然气热电冷联供系统的环保、经济意义，已有项目的经验教训以及如何合理地解决这些问题的情况下盲目推广天然气热电冷联供系统对于这一技术的可持续发展是不利的。对于中国，为什么很多在役的天然气热电冷联供系统的经济性不尽人意？如何评定一个区域适宜不适宜采用天然气热电冷联供系统？如果适宜，那么合理的系统匹配应该是什么样的？该天然气热电冷联供系统的节能环保经济性能如何？这些问题是我们
