摘要：随着上海市天然气供应的历史性变化，本市天然气发电的发展，将对保障上海燃气供应、电网供电安全、缓解天然气管网、电网的调峰压力、改善能源结构和城市环境都呈现出积极意义。本文分析了上海电网用电、用气和天然气发电情况，探讨分析了为符合本市气电双网安全运行且满足双调峰功能的气电联调和天然气两部制电价机制，都是促进城市气电平衡的一种尝试和探索。
关键词：天然气；发电；调峰；气电联调；电价
前言
根据中央对上海发展的定位，到2020年上海要基本建成国际经济、金融、贸易、航运和科创中心。参照国际同类大都市发展经验，上海未来对资源环境、能源安全等将提出越来越高的要求。随着本市进入全天然气化，天然气供应已进入新发展时期。伴随着天然气供应的历史性变化，本市天然气发电的发展，将对保障上海燃气供应、电网供电安全、缓解天然气管网、电网的调峰压力、改善能源结构和城市环境都呈现出积极意义。
从目前情况看，上海已建成投产7座大型天然气发电厂共19台发电机组，承担着本市电力和天然气供应的双调峰功能，在城市电力与天然气需求平衡中发挥了主力军作用。
一、上海市天然气发电运行情况
1、上海电网天然气发电装机现状
截至2017年底，上海电网已建成投运的天然气发电总装机容量为656.8万千瓦，占全网本地电力装机容量（2488万千瓦）的26％，具体为申能临港燃机电厂164.6万千瓦、漕泾热电厂65.8万千瓦、奉贤燃机电厂72万千瓦、华能石洞口燃机电厂120万千瓦、华电奉贤热电86万千瓦，罗泾电厂39.2万千瓦，其余均为天然气分布式发电机组。
本市天然气发电主要分为热电联供机组，如漕泾热电等；日调峰机组，如申能临港和华能石洞口燃机；调极端峰机组，如华电奉贤和罗泾燃机；其余为分布式发电机组。
2018年上半年，本市将新增崇明天然气发电厂2台40万千瓦级燃机投产运行。
2、上海电网用电现状
图1是近几年每个月占全年用电量的曲线。针对一年当中的用电量，7月、8月用电量最大，2、4、5、10、11月份为较低的用电月份，其余为中等负荷。由此表明本市用电量与一年当中的天气温度关联密切，夏季和冬季空调制冷和取暖负荷占了较大比重。
图1 月用电量占年用电量的百分比
图2是2015年夏季工作日和休息日一天24小时的典型负荷变化曲线。在深夜出现用电的低谷，谷负荷仅占峰负荷的60%左右；周末一般会出现用电低谷。根据用电负荷的特点，电网需要实现日调峰和周调峰的功能。
图2 2015年7月 某些天负荷曲线
上海电网一年内尖峰负荷电量仅占全年用电量的2.3%左右，是72%以上最高负荷所形成的电量（见图3）。
为满足各行业用电负荷的需求，即满足尖峰负荷的需求，电网的发电总装机容量必须足够大，导致非峰荷时段和负荷低谷时段电网的发电容量不能充分发挥作用，使电网的容量利用率低而影响了整个电网系统的经济性，同时还必须加大投资建造新机组以满足尖峰负荷增加的需求。
图3 各类负荷电量占比
3、天然气发电量完成情况
2017年，上海电网最大用电峰谷差为1305.9万千瓦，同比增长6.28%，约为本市天然气发电装机容量的2倍。
本市电网内煤电机组占全市总装机容量比重约为60%，基本上都是大容量、高参数、低排放的，调峰能力达到60%左右，但是启停速度较慢，且不能频繁启停机，不适合承担日开夜停调峰。上海电网还有约15%不到的新能源发电和自备电厂发电，这些机组几乎不具备调峰能力。在全市发电装机的比重中天然气发电大约占了26%，其调峰能力为100%，可以达到昼启夜停，这些机组对上海电网的电力调峰起到了重要作用。
2017年，上海电网最大用电峰谷差为1305.9万千瓦，同比增加6.28%，达到了本市发电装机容量的52%。
2017年，本市天然气发电量完成108.8亿千瓦时，占全网发电量865.5亿千瓦时的12.6%，同比下降7%，平均发电利用小时为1657小时。全年本市天然气发电耗用天然气量为21.55亿立方米，完成全年计划的97.95%。
二、上海天然气用气情况
上海是我国最早使用城市燃气的城市，经过了150多年的发展，随着天然气时代的到来，燃气管网的覆盖范围逐渐扩大，燃气应用领域不断拓展，上海燃气事业已进入新一轮的快速发展时期。
上海市天然气主干管网主要包括沿郊区环线公路敷设的城市外围6.0MPa的高压输气管道、沿外环线成环敷设的1.6MPa输配管道、两者之间的4.0MPa高压枝状管道、浦东2.5MPa高压输气管道以及一些大用户的高压供气专线等。上海市天然气已初步形成了“东西互补、南北贯通、两环相连”的天然气主干网系统。
天然气管网系统与电力网络系统非常相似，上游的气田处理厂以及LNG接收站类似于电厂，中游的天然气管网类似于电网，下游面对各种不同类型的用户，储气库类似于抽水蓄能电站。两者均有上中下游一体化运营、调峰和应急抢险等要求。我国电网系统体系健全，管理先进，发展成熟，而天然气管网系统却刚刚起步，规模仍然较小，连通度不够，给管网的运行和管理带来了很多困难。
在天然气供应侧管理方面，天然气消费与电力消费一样，容易受气温、季节等的影响而发生变化。虽然天然气可以存储，用气负荷变化可以通过改变管道流量和动用储气库来解决，但也只有当气负荷变化不大而供气基本正常时能使用，如果突发上游进气量减少、意外事故发生或LNG船由于天气等因素造成连续到港而发生胀库，还是需要有较大的可中断用户用气，才能确保天然气管网运行安全。
到目前为止，天然气管网公司上游已拥有东气、西气（一线、二线）、川气、进口LNG、江苏如东和五号沟LNG应急保障等气源，其中西气和LNG供应占了总量的90%以上。
从下游看，城市燃气和发电用气占了总用气量的70%左右，他们的用气特性决定了整个天然气管网的供气特点。
作为天然气用量的两个大用户：发电和城市燃气，一年中的2月份，城市燃气用气量大约为发电用气量的2倍左右，而在8月份，发电用气量大约为城市燃气用气量的2倍左右，表明城市燃气和发电用气具有很好的季节性互补关系，且比例合适，这也说明作为可中断的大用户，燃机电厂的存在，为确保天然气供应在一年当中基本稳定、起到了关键的作用。
从近几年上海天然气用气数据分析，城市燃气在冬季1、2、3月用气占年平均用气均在1.3以上，12月为1.46，11月为1.08。即1、2、3和11、12这5个月的城市燃气用气均大于年平均用气1，其它月份均小于年平均用气，最低月份在7、8、9月，月用气占年平均用气均在0.77左右。而发电用气与城市燃气用气波动大部分时间互补，尤其是在城市燃气用气的最低月分7、8、9三个月，发电用气波动水平均大于1，最大达到1.41。在城市燃气用气较多的月份1、2、3月，发电用气均低于平均值，为平均值的0.8左右。但是在12月份，城市燃气与发电用气叠加，这就产生了虽然全年天然气有富裕，但暂时的阶段性天然气供应不足还时有发生的现象。
由此可以发现，燃机电厂在冬季与城市燃气用气有叠加，造成暂时性供应紧张，但从总体来说，与城市燃气具有很好的季节性互补关系，且比例合适，作为可中断的大用户对天然气管网的供应平衡可以起到积极作用。
三、本市气电联调机制
现今本市天然气供需平衡的主要问题是天然气上游气源供应每月相对均衡，而天然气下游市场用气季节性较强。主要表现在冬季时期，用气、用电高峰重叠，上海天然气管网可调能力有限，天然气电厂运行受到天然气供应制约；而在电网春、秋用电低谷时段、外来电（主要是调峰能力很小的水电）开始集中来沪，电网不缺电，燃机发电消耗天然气量能力有限，而天然气供应充足，因此容易形成洋山LNG胀库。
目前，对本市天然气发电，上海市政府电力主管部门实行的是年度计划平衡和气电联调机制，即在优化制订年度发电量和天然气预期调控计划的基础上，会同市电力公司和燃气集团，对夏冬季燃气机组的运行方式进行统筹、调度，施行夏季以电力调度为主、冬季以天然气调度为主的气电联合调度方案。
例如2017年的冬季，受北方天气寒冷及煤改气政策推动，北方用气需求猛增，致使本市上游天然气供应紧缺。上海市政府电力主管部门在保障上海电网安全的前提下，增加燃煤机组发电量，减少天然气发电，将有限的天然气资源优先满足北方供气和保障本市居民用气。2017年12月，天然气发电用气仅为1.78亿立方米，同比上年减少0.14亿立方米，2018年1月，天然气发电用气仅为1.96亿立方米，同比上年减少0.31亿立方米。
本市气电联调机制在天然气供应紧张和阶段性富裕情况下均发挥了重要作用，对确保天然气管网（包括洋山LNG）和电网安全，进一步保障本市的能源供应，促进优化资源配置、保证阶段性能源平衡、提高整体发电效率、降低行业能耗发挥了积极作用。
四、天然气发电两部制情况
1、本市天然气用气价格情况
对天然气发电，即除漕泾热电为2.27元/立方米外，其他天然气发电用气价格目前均为2.37元/立方米。
本市非居民用户天然气价格实行政府指导价，实际销售价格以政府制定的基准价格为基础，由供应企业在上下5%的浮动幅度内确定。同时，实行季节性差价，12月1日至次年3月31日在基准价基础上每立方米提高0.2元，4月1日至11月30日每立方米降低0.1元。
对天然气发电，目前上海未实行季节性调价，即除漕泾热电外，均为2.37元/立方米。
2、天然气上网电价情况
虽然上海对发电用户实行的天然气销售价格已经是本市最低的用户价格，但燃气电厂的天然气发电变动成本仍超过现行燃煤机组标杆电价（0.4155元/千瓦时，含税）。
2006年，上海市出台了天然气发电临时结算电价（即准两部制），规定对实际运行达不到2500小时给予备用补偿，补偿电价为每千瓦时0.224元，可视作两部制容量电价，余额部分则相当于电量电价。由于当初天然气严重缺乏，燃气电厂全年绝大部分时间处于备用调峰状态（利用小时不到500小时），临时电价中补偿电价不仅包括了容量成本，而且还包括了利润，所以电厂愿意服从备用调峰，基本解决了当时的气电矛盾。
2014年起，本市天然气发电上网电价正式实行两部制电价，即本市天然气调峰发电机组容量电价每月每千瓦45.83元，即折算到2500发电利用小时的对应电价为每千瓦时0.22元；天然气热电联产发电机组容量电价每月每千瓦44.83元；电度电价均为每千瓦时0.5696元（对应当时天然气价为2.92元/立方米）。从2015年12月1日起，容量电价保持不变，电度电价调整为每千瓦时0.4856元（对应天然气价为2.50元/立方米）。从2018年4月1日起，天然气调峰机组容量电价每月每千瓦调整为44.24元，热电联供机组为39.54元，电度电价统一调整为每千瓦时0.4983元。
上海燃气电厂实行两部制电价是上海天然气和电力市场发展过程中，在天然气供求变化和电价矛盾比较突出的条件下，通过电价机制促进气电平衡的一种尝试和探索，对建立和完善我国燃气电厂电价机制具有很好的借鉴作用。
论文作者:陈红良
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/7/24
标签：天然气论文; 电价论文; 上海论文; 电网论文; 燃气论文; 管网论文; 机组论文; 《基层建设》2019年第9期论文;