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关于发达国家天然气发电政策对中国的主要启示

2017-03-27 09:11:00

 

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当前,能源低碳、高效成为推动世界经济社会可持续发展的首选,天然气作为一种优质、低碳、高效能源当然备受青睐。在煤、石油、天然气三大化石能源中,天然气含氢比例最低,热能利用效率高,相同质量条件下热值最高,碳排放量仅为煤炭的一半。

使用天然气发电,可提高电能生产效率 50%,天然气热电联产等方案是能源高效利用的典范。天然气作为清洁能源,是城市民用燃料、发电燃料、汽车燃料,也是合成氨和甲醇等化工产品的化工原料。2014 年,世界天然气消费总量达 3.39万亿m3,其中,居民和商业用气量约为 7000亿m3,工业燃料及原料用气量约为 1.4万亿m3,发电用气量约为 1.2万亿m3。20 世纪 70 年代以来,世界天然气发电产业快速发展,发电用天然气消费量急剧增加。1970—1990 年发电用天然气消费量年均增速仅为 3.6%,1990 年以后年均增速达6.8%,2014 年全球发电用天然气消费量占天然气消费总量的 37%。1970—2014 年,全球天然气发电量年均增速超过 5%,在总发电量中的占比由 1971 年的 10.3%提高到 2013 年的 21.8%。

美国、日本、韩国及欧洲部分发达国家已将天然气作为发电的主要能源之一,而我国天然气发电还处于起步阶段。当前制约我国天然气发电产业发展的因素除资源禀赋、技术装备之外,相关政策不完善、支持力度不够也是重要原因。系统分析和总结全球一些发达国家天然气发电政策与发展经验,研究提出我国天然气发电政策建议,对有效降低碳排放和改善大气环境、加快我国天然气产业发展、推动能源结构调整等将具有重要意义。

1发达国家天然气发电产业情况

1.1主要国家天然气发电情况

1.1.1美国

美国天然气发电主要经历了两个重要时期:第一阶段,天然气应用管制时期。1978 年,为确保居民用户用气供应,议会制定了《发电厂和工业燃料使用法案》(The Power Plants and Industrial Fuel Use Act)。该法案禁止在新的工业锅炉和电厂中使用石油天然气,导致 20 世纪 80 年代天然气需求大幅下降,市场也转为多年供大于求态势。1987 年,政府废除了这些限制使用天然气燃料的相关法案条款,从而推动了美国天然气发电进入快速发展阶段。此外,90 年代天然气价格较低,也是推动燃气发电机组快速建设的一个重要原因。

1998 年,美国天然气发电用气量超过居民用气,所占比重达 20.6%,成为天然气消费第二大领域。21 世纪初,受气价逐步走高影响,燃气发电产业发展速度放缓,但天然气装机容量仍持续增加,并高于其他燃料增长。第二阶段,页岩气革命。随着水平井与压裂技术水平不断进步,近 10 年美国页岩气田得到了大规模经济性开采,推动了天然气供应大幅增长、价格大幅下降,进而促使天然气发电成本大幅降低,加之天然气发电站比燃煤发电建造更为容易、成本更低以及污染排放更少等因素,天然气发电比重大幅增加,由 1990 年的 11% 左右提升到 2000 年的 16%,进而提升到 2010 年的 23.9%。形成了天然气替代煤炭的态势,煤炭发电比例由 2000 年的52% 下降到 2013 年的 39%。

1.1.2日本

由于地理位置属于岛屿,日本无法从周边国家获取电力,只能依靠本土发电。第二次世界大战前,日本政府对电力公司实现统一管理。1931 年,日本政府颁布《电气事业改正法》,随后成立电力委员会及电力联盟,加强对电力行业的管制;1942 年,基本形成了由日本发送电公司负责发电,北海道、东北、关东、中部等 9 家公司分区域负责配电业务。第二次世界大战后,日本经济重建受到电力供给短缺制约,开始放松电力行业管制,着力进行市场化改革。特别是两次“石油危机”,促使日本政府出台了《发电用地周边整备法》、《电源开发促进税法》和《电源开发促进对策特别会计法》,推动了电力行业快速发展,并通过建设核电站减少对石油的依赖。石油发电的总发电量占比由 1980 年的 46% 降至 2013 年的 15%,天然气和煤炭的总发电量所占比重得到提升,天然气发电量占总发电量的比例由 1980 年的 15% 升至 2013 年的 43%,煤炭发电占比也由 1980 年的 5% 升至 2013 年的 30%。

为保持电力供给和消费稳定,日本政府大力补贴太阳能发电等新能源接入电力体系,优化发电结构,在电力行业批发、消费等环节不断引入竞争机制,逐步形成了目前由 10 家电力公司为主、独立发电商为辅的发输配电结构。日本天然气资源匮乏,发电用天然气主要来源于进口 LNG。1970 年,日本东京电力公司、东京煤气公司联合从美国阿拉斯加进口 LNG 用于南横滨电厂 1-2 号机组发电。此后天然气电厂在日本得到快速发展,大型发电企业积极建设 LNG 电站。截至 2014年,日本 LNG 发电装机容量占总发电装机容量的 65%以上。

1.1.3英国

20 世纪 70 年代,随着英国大陆架天然气产量迅猛增长,天然气消费量迅速提高,天然气一次能源消费占比由 1970 年的 5% 升至 1990 年的 25%。90 年代,英国电力市场私有化改革,推动天然气快速发展,2000 年天然气的一次能源消费占比提升至 41%;天然气发电份额也相应大幅上升,占比由 1990 年的 1.1%升至 2000 年的 29.4%。2000—2010 年,天然气消费份额相对稳定,2010 年天然气的一次能源消费占比约为43%。2010 年后,受英国产业结构调整、能源效率提升,以及经济下滑、煤电和可再生能源竞争等影响,天然气消费量明显下滑,一次能源消费占比降至 2014 年的32%。与天然气行业发展趋势相一致,英国天然气发电起步于 60 年代,当时装机容量比例很低,不足 0.2%;70 年代前半期天然气发电发展较快,1974 年发电份额已接近 8%,但由于 1973 年第二次石油危机已影响欧洲能源安全,1975 年欧盟委员会发布指令限制天然气发电,造成 80 年代该产业 10 年停滞不前;90 年代,随着英国竞争性电力市场改革的开启和燃气—蒸汽联合循环发电技术的成熟,天然气发电迅速发展,2014年天然气发电装机容量为 3378.4万k W,占全国总装机容量的 39.75%。

1.1.4俄罗斯

俄罗斯天然气资源非常丰富,2013 年全俄天然气探明储量为 48.8万亿m3,世界排名第一。多年来,天然气工业是俄罗斯国民经济支柱产业,天然气也一直是发电用主要能源,天然气发电量占总发电量一半以上。2014 年,俄罗斯天然气发电量达5065亿k W˙h,占总发电量的 47.6%,其次分别是煤电、水电、核电和油电。

1.2发达国家天然气发电特点

美国、日本及欧洲部分发达国家天然气发电远高于世界平均水平,各国驱动发展的因素有不同。

1.2.1欧美国家主要是由需求拉动

欧美国家天然气发电进入市场之前,天然气工业已经历较长时间发展,管网系统发达,市场机制较为完善。20 世纪 90 年代,由于燃气—蒸汽联合循环机组比其他发电方式更具竞争力,有力促进了天然气发电产业规模快速增加。21 世纪以来,美国页岩气革命增加了天然气供应量,天然气价格更具竞争力,进而推动天然气发电量不断上涨。目前天然气已成为美国最重要电力供应来源之一,2014 年美国天然气发电量比2000 年翻了一番,2015 年 4 月天然气发电量首次超过燃煤发电量,占比达 31%。欧洲天然气发电量占比基本维持在 20% ~ 30% 水平,其中英国占比高达 1/3。

1.2.2东北亚国家主要由供应推动

由于天然气资源匮乏,日本天然气市场发展主要依靠进口 LNG,天然气发电产业不仅推动了 LNG 接收站和管网设施的建设与发展,也带动并满足了民用、商业用气需求。当今日本 70% 的天然气用于发电,天然气发电量占比达 40.5%。韩国起初进口的天然气主要用于发电,后来随着民用和商用气量增加以及核电发电量上升,天然气发电量占比下降到 2014 年的 24.2%。

2发达国家天然气发电政策及比较

为推动天然气发电产业发展,美国、日本和英国等国均出台了一系列法规政策。

2.1主要发达国家天然气发电政策

2.1.1美国

美国天然气产业发展政策主要体现在供给侧方面,如 1989 年美国国会颁布《天然气井口价格解除管制法》(Natural gas wellhead price deregulation act)、1992 年联邦能源监管委员会(FERC)颁布 636 号法令、2005年颁布《能源政策法案》(Energy policy act of 2005)等,都促进了页岩气开发,增加了天然气供应;2011 年制修订的《跨州大气污染法》(Cross state air pollution law)、《联邦清洁能源标准》(Federal clean energy standard)等法规政策,促使老旧煤电厂淘汰、天然气发电产业发展,使天然气成为最重要的发电能源。美国天然气产业发展主要政策如下:

(1)1938 年《 天然气法》(Natural gas act of 1938):设立跨州管道的联邦管理机构,授予其设定“公正与合理”价格的权力,同时对公司寻求跨州管道建设与运行的流程进行了规定。

(2)1954年菲利普斯决议:美国最高法院决定,《天然气法》应该包括对天然气州级管道和井口价格的监管,并由国会授权联邦电力委员会(FPC,FERC 前身)设定州际井口价格。

(3)1978 年《电厂与工业燃料使用法案》(Power plant and industrial fuel use act):为了解决天然气供给短缺,严禁在新工业锅炉和新电厂使用天然气,以确保居民用户的天然气供应。

(4)1989 年《天然气井口价格解除管制法》:取消所有对天然气井口价格的控制,从1993年1月1日起,允许井口价格由市场定价,引入自由竞争。

(5)1992 年联邦能源管理委员会 636 号法令:强制性要求所有管道公司提供公开准入服务,将天然气销售与输送分离,用户可自由选择供应商及管道输送服务商,推动天然气州际管道公司重组,政府解除天然气行业管制。

(6)2004 年《能源法案》:10 年内政府每年投资 4500 万美元用于包括页岩气在内的非常规天然气研发。

(7)《2005 年能源政策法案》:免除天然气开采过程中因使用水力压裂而容易受到《清洁能源法案》(American clean energy and security)、《清洁水法案》(Clean water act)、《安全饮用水法案》(Safe drinking water act),以及更为广泛的《综合环境响应、补偿和责任法案》(Comprehensive environmental response, compensation and liability act) 的约束条款。同时,对油气生产和增采实行税收刺激,规定 2006 年投入运营的生产非常规能源的油气井可在 2006—2010 年获得每桶油当量 3 美元的补贴。

(8)2011 年以来,修订的《跨州大气污染法》、《有害空气污染物国家排放标准》(National emission standards for hazardous air pollution)和《大气清洁法案》(Clean air act):严格汞、二氧化硫、碳氧化物等污染物排放限制,对现有发电站的碳排放进行管制,促使老旧煤电厂淘汰。

2.1.2日本

日本从法律法规、产业政策、税收政策、融资政策等多方面支持天然气发电产业发展,特别是灵活多样的定价政策保障了在天然气发电产业初期的盈利水平;实施天然气在能源类中税价比最低、热电联产等相关优惠政策,形成了天然气发电与煤电、油电的合理比价关系;通过对外签订《亚洲地区反海盗及武装劫船合作协定》,以及《国民保护法案》等 7 项与“有事法制”相关的法案,建立情报交换中心等举措,全面保护天然气发电企业的投资和经营安全。

2.1.3英国

英国充分运用市场化机制与手段,通过推进天然气和电力市场化改革、消除天然气发电投资壁垒、加强天然气发电技术研发应用等举措,保障天然气迅速增长、平稳供给,使天然气发电产业在电力市场具备竞争性优势。特别是建立独特而高效的天然气与电力联合监管机制,减少对市场主体的直接干预,仅在市场无法有效发挥作用时实施必要的政府支持,有效促进了天然气市场与电力市场的协调运行,推动了英国从煤炭时代向油气时代的成功转型。

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