燃气发电的优势正在挑战风电发展：继续降本才能站稳未来电源主力位置

今天的主题是我最近在思考的一个主题，由于涉及火电领域，内容和观点理解比较肤浅，不对和不妥之处，请各位给与指正。

2020年11月11日，钦州市政府与华能集团、西门子在南宁签署华能西门子广西北部湾海上风电产业大基地化开发项目合作框架协议。大家可能更多的关注到了西门子投资海上风电装备的新闻，却没注意到华能集团总经理邓建玲在签约仪式上的发言几个核心内容：华能集团将借助广西多重战略发展机遇，务实推进华能西门子广西北部湾海上风电产业大基地化开发项目，打造特色品牌，积极拓展天然气等方面合作，携手将在桂新能源产业做深做强做实。其中邓总提出了：积极拓展天然气方面的合作，就是指的燃气发电。

运行中的广东某燃气发电厂（照片来自网络）

大家都知道西门子是海上风电装备霸主，却不知道西门子还是燃气发电装备的世界霸主之一，全球的燃气发电装备两个供应商就是GE和西门子，西门子的H级燃气轮机已经进入中国，此次钦州投资就有一个目标燃气发电业务在中国的拓展。

在碳中和和30-60的环保目标下，我这里谈燃气发电，估计业内人士会认为这不是与国家有关政策导向相背离吗，我们先看看燃气发电：

燃气发电是介于火电和新能源之间最有竞争力的电源

燃气轮机从 20 世纪50 年代登上发电工业舞台以来，其发电效率和热效率都有很大提高，特别是燃气——蒸汽联合循环机组日渐成熟。天然气联合循环发电集天然气洁净与联合循环高效于一身，具有诸多优点，成为当今世界最受青睐的实用发电技术。目前全世界每年增长的发电容量中，有35%-36%为燃气——蒸汽联合循环机组，而美国为48%，在美国2000 年～2004年新建电厂中，天然气电厂占93% 。

• 具有更好的电网友好性：欧美国家的经验表明：从安全和调峰的要求出发，在电网中安装功率份额为8%～10%的燃气轮机发电机组是必要的。相比可再生能源，气电供应更加稳定、灵活，有优秀的调峰性能，随着波动性强的风电光电上网比例越来越高，建设一定比例的气电，有利于维持电网安全稳定运行。我国许多地区电网的峰谷差相差较大，急需启动快、调峰性能好、建设周期短的燃气轮机及其联合循环来适应建设的需要，特别是在沿海开放地区更是如此。
• 具有更高的能源转换效率：天然气发电具有较高热效率。目前各大公司刚刚推出或正在研制的“G”级和“H”级燃气轮机，燃气初温达1427℃，简单循环单机容量为280MW，联合循环容量达520MW 左右，热效率已超过60%。
• 具有更加廉价竞争力的单位投资价格：天然气发电的单位装机容量所需投资少，造价便宜，目前每千瓦的投资费用仅为3000 元/KW左右，而燃气发电的小时数基本上是风电的一倍左右，即使同样的造价，燃气发电也具有个好的价格优势。占地面积小，一般为燃煤电厂的50%；耗水量也仅为燃煤电厂的30%左右。
• 具有更少的运维成本：燃气发电厂高度自动化，运行人员可大大减少。所需日常运行管理人员仅为一般燃煤电厂的2%，可用于风电媲美。

当然，燃气发电并不是完美的，也有致命的不足：首先是天然气是有限的资源，排放还是会产生一定的碳排放（相对煤电，同时气源的供应以及气价的波动都是天然气发电一个不确定性因素。但在气源供应稳定的情况下，燃气发电具有更大的竞争力。

经济发达省份的燃气发电或有巨大潜力

全球来看，美国的气电装机占总装机量的35％，欧盟在25％左右。国内来看，燃气发电的发展不及预期，截至2019年底，全国天然气发电装机容量达到9022万千瓦，占总装机比例约为4.5％，发电量为2380亿度，占比约为3.3％。2016年底发布的《能源发展“十三五”规划》，2020年气电装机规模要达到1.1亿千瓦，目前尚未达到1亿千瓦，这一目标显然已经无法完成，但近几年的发展速度也是非常之快，无疑对风电也是一种无形的挑战。

燃气发电的发展前景，取决于各地在能源供应的清洁、廉价和稳定之间做出何种选择。燃气发电之所以能在沿海省份率先发展，主要原因在于其技术进步带来的发电建设成本，根据官方公布的最低单位千瓦造价已经低于3000元/kw,触底2800元/可谓（静态投资），而最低发电小时数都基本超过3000h，在经济发达的省市区，调峰和调频压力较大，规划建设一定比例的燃气发电，是解决调峰调频的最佳解决方案。

燃气发电在经济发电省份优势明显，低成本投资，辅助调峰。

广东为例，省能源“十三五”规划明确提出，珠三角地区禁止新建、扩建煤电机组和企业自备电厂，实施珠三角地区煤炭消费减量管理。鼓励天然气发电则提出根据电力调峰和工业园区、产业集聚区集中供热需求进一步扩大天然气发展规模，到2020年燃气发电规模达到2300万千瓦，显然这个目标很难实现。沿海经济发达省份的一个重要特点是外购电力高达30%以上，从南到北，莫不如此。

风电面临燃气发电的巨大挑战

如此高比例的外购电力比例，用电安全极大面临的风险，为此，沿海各省市区纷纷规划海上风电，从目前来看，规划海上风电容量接近2亿千瓦，如此大规模的海上风电同样面临一个调峰调频问题，虽然是绿色电源，但是其造价即使在未来5-10年内，也无法与燃气发电竞争，增加电化学储能以及抽水蓄能等储能措施，无疑更加增加了电源的单位造价成本。

从2060年碳中和的目标来看，并不是不发展化石能源，火电范畴实际也包含了燃气发电，燃煤机组的逐步退出，也面临这燃气发电的逐步加码，为此，国家非常重视重燃机组的开发问题，国家把重燃机组的研发纳入国家重大科研装备计划：

• 大唐，国家电投都成立了专门的重燃装备公司研发制造燃气发电装备。
• GE与哈尔滨电气在2018年成立合资公司，将实现9F.05级和9HA级燃机热通道部件、燃烧室部件等本地化生产；
• 由国家电投牵头成立的中国联合重型燃气轮机技术有限公司是国产化主力，国内三大动力（哈尔滨电气、上海电气、东方电气）都是重燃公司股东。重燃公司的目标是，到2023年完成300MW级F级重型燃气轮机产品研制和定型，2030年完成400MW级G/H级产品研制。
• 中国电力装备老大-上海电气，早在2014年上海电气收购意大利安萨尔多40％股权，后者是GE、西门子、三菱之后的第四大燃机制造商。收购之后，上海电气与安萨尔多成立了两家合资公司，一家负责整机研发、生产，一家负责高温热部件的生产和维修，两家公司均由上海电气实际控股。

种种迹象表明，燃气发电已经成为国家发展的一个重要战略举措，当然，并不是把退役的火电用燃气发电顶替，而是通过发展一部分比例的燃气发电，实现发电，调峰，调频等多种功能，既可以实现30-60碳中和目标，同时30%以外的非化石能源消费比重也可以满足，按照30亿千瓦装机的风电规模，按照10%-20%的储能配套，这个投资是非常大的，而电化学储能面临回收难题，在沿海经济发达省份面临抽水蓄能发展困难的形势，因此，发展一定程度的燃气发电规模，或将对风电发展造成一定的挑战。

风电如何应对，显然继续降本，度电成本低于火电，更重要的是，风电要通过储能的配套，实现燃气发电的电网友好性，这样使得风电更加具有市场竞争力，这才是风电未来成为主流电源的基础。