中国天然气分布式能源发展策略与建议

孙 齐 李孜孜 邹 银 左丽丽

（1.中国石油天然气股份有限公司天然气销售分公司，北京 100028；2.中国石油西南油气田公司天然气经济研究所，四川 成都 610051；3.中国石油天然气股份有限公司天然气销售川渝分公司，四川 成都 610051；4.中国石油大学（北京），北京 102249）

0 引言

2012 年，中华人民共和国国家发展和改革委员会（以下简称“国家发改委”）发布新版《天然气利用政策》，将天然气分布式能源列为优先类天然气利用项目，为天然气的发展带来了新的机遇。而随着近年来新能源的崛起，风力发电、太阳能光伏发电、生物质能发电等可再生能源发电系统开始在分布式能源系统发展中占据重要地位，天然气面临着与可再生能源竞争的新形势，天然气产业一方面需要积极参与分布式能源建设，另一方面需分析自身的优势和劣势，扬长避短，推进天然气分布式能源系统的高质量和高效益发展。为此，以中国分布式能源和天然气行业现状为切入点，对天然气行业如何应对分布式能源发展新形势的挑战，提出针对性的应对策略和建议，以期有助于天然气产业与天然气分布式能源系统融合发展。

1 国内外分布式能源发展的比较分析

1.1 国外分布式能源发展及政策支持

美国、日本以及丹麦等欧洲国家的分布式能源发展规模位于世界前列。以美国为例，2018 年热电联产装机容量为81.1 GW，其中天然气热电联产装机容量为58 GW，占比为72%［1-2］。另有燃料电池容量约1.4 GW，光伏累计安装量约22.3 GW，中小型风电装机总量不到1 GW。可见分布式能源仍以热电联产为主，热电联产又以天然气为主要燃料。

在美国、日本以及大多数欧洲国家，分布式能源的相关政策和技术规范相对成熟，主要体现在以下3个方面：

1）给予分布式能源项目合理的经济补贴

主要包括初始投资补贴和基于电量的电价补贴两种手段。初始投资补贴包括减免税收、低息贷款等；基于电量的电价补贴方式主要是采用固定上网电价机制，对符合条件的分布式能源项目（一般为可再生分布式能源）的上网电价进行补贴［3-5］。

2）颁布分布式能源并网运行的法案和技术标准

美国的《公共事业监管法案》明确规定了分布式能源的并网权利，并将其纳入公共事业监管的范畴。同时为规范分布式能源的上网标准，美国单独制定了“关于分布式电源与电力系统互连的标准草案”［5-6］。欧盟暂时没有将分布式装置连接到公用电网的通用准则。

3）制定可再生能源配额制度

美国和欧盟针对能源的供应侧制定了可再生能源配额制度，要求售电企业提供给用户的电力有一定比例来自于可再生资源，企业可以选择自行安装可再生能源发电设施，也可选择从其他发电企业购买可再生能源发电量（绿色电量）。为了方便绿色电量的交易，美国的绝大部分州和欧盟都实施了绿色证书交易制度，拥有可再生能源发电设备的企业可以选择为一部分发电量申请绿色证书在市场进行交易［7-9］。

1.2 中国分布式能源发展及政策支持

中国的分布式能源发展规模相对于美国、日本、欧洲等国家还存在着一定的差距，目前还处于发展的初级阶段。根据国家能源局不完全统计，截至2015 年底，我国已建成天然气分布式能源项目约121 个，总装机约140×104kW。分布式能源项目主要分布在环渤海、长三角、珠三角以及川渝等地区，装机占比约为70%。

中国为了推进分布式能源发展制定了一系列政策。2012 年国家能源局提出以冷电热联产为主的天然气分布式能源是我国当前分布式能源发展的重点；2013年国家电网发布的《关于做好分布式电源并网服务工作的意见》明确了并网收费的一般原则，简化了并网手续，为分布式能源项目并网工作的开展初步扫除障碍；2017年国家发改委发布《加快推进天然气利用的意见》，提出要大力发展天然气分布式能源，并探索智能微网等新模式。在国家政策的引领下，各省也根据当地的实际情况制定了相应的分布式能源发展政策，对分布式能源的发展规模制定相应目标。

中国目前的天然气分布式能源发电上网的电价政策并没有统一的补贴标准，由地方政府自行统筹解决。国家发改委要求有条件的地方积极采取财政补贴、气价优惠等措施疏导天然气发电价格矛盾。因此，上海市、江苏省采用气、电价格联动机制，当天然气价格波动较大时，天然气发电上网电价也将进行相应调整；部分省份采用了初始投资补贴的方式推动天然气分布式能源的建设，例如上海市2017年对天然气分布式能源的补贴标准为3 500 元／kW。而对于光伏发电和风电，国家发改委制定了统一的上网电价补贴标准。

1.3 中国天然气分布式能源发展存在的问题

1）经济性不占优势

在天然气分布式能源项目中，天然气费用占运营成本的70%～80%［10］。在当前中国非居民天然气价格水平下，天然气分布式能源发电成本是普通煤电成本的2～3倍［11］。尤其是未采用供能价格与天然气价格联动机制的分布式能源项目，气价波动对项目的经济性影响较大。以四川省为例，天然气分布式能源项目的用气价格不享受特殊优惠，被统一划归为非居民用户，天然气价格通常在基准价格之上浮动且浮动幅度经常变化。由于分布式能源用户对天然气价格十分敏感，气价上涨会导致经济效益大幅下降甚至亏损，严重打击了企业对项目投资的积极性。因此，尽管四川省具有得天独厚的天然气资源供应优势，但是其天然气价格与国内非资源产地相比优势并不突出，可见天然气分布式能源项目想要获得预期收益，除了稳定的天然气资源供应外，稳定和优惠的天然气价格不可或缺［12-13］。

2）缺乏支持天然气分布式能源发展的市场环境

由于天然气价格较高且城市燃气公司不支持分布式能源项目的天然气直供，分布式能源发电成本居高不下。尽管某些地方文件（例如川发改［2015］463 号文）规定分布式能源发电企业可以与天然气公司签订直供合同，降低燃气成本，但在具体项目推进过程中，分布式能源投资企业仍难以获得天然气直供许可。一方面是因为城市燃气公司不愿放弃自己所辖区域的市场，另一方面，城市规划部门也难以支持所有分布式能源项目都自建直供天然气管道。

3）项目开发区域不平衡

分布式能源的主要应用场所为有冷热电需求的大型能源负荷中心，包括产业和物流园区、旅游服务区、商业中心、交通枢纽、医院、学校等。因此在经济发达、人口密度高的大中型城市，例如北上广地区更易推广天然气分布式能源，而小型城市可供开发的区域少，开发分布式能源的难度较大，经济效益也较差［14］。

4）电网公司参与度不高

尽管国家政策支持分布式能源并网，但是天然气分布式能源发电的上网电价高于水电和煤电，多数电网公司对分布式能源项目的建设积极性不强，在一定程度上影响了分布式能源项目开展。

5）燃气轮机核心技术依赖进口

燃气轮机是天然气分布式发电的核心设备。中国燃气轮机产业长期依赖进口，在核心技术、备品备件和维修服务等方面一直受国外制约。燃机主要设备一旦出现故障易导致长时间停机，只能等待配件或者等待外方来人维修，不但造成天然气分布式能源建设和维护的成本居高不下，而且影响能源安全，限制了分布式能源的发展［15-16］。目前，中国对燃气轮机的创新发展高度重视，开展了燃气轮机创新示范项目研究，对关键技术难题进行攻坚，力争在2022年前逐步实现燃气轮机关键技术国产化。

2 中国天然气产业与分布式能源融合发展的潜力与前景

2.1 天然气产业发展面临的机遇与挑战

根据我国新能源发展规划，未来数年我国将突破风光互补和海洋能发电等新能源电力技术瓶颈，加快发展生物质供热供气、生物质与燃煤耦合发电等，开展生物质天然气多领域应用和区域示范，推进分布式能源多产品联产联供技术产业化，大力推动多能互补集成优化建设。

在多能互补发展趋势引领下，分布式能源发展给天然气产业带来了发展机遇。天然气行业要想获得发展，一个重要的方向就是发展天然气分布式能源。与传统集中式大型电厂相比，天然气分布式能源系统具有以下优势：一是发电位置更接近负荷，不需要进行远距离高压输送，显著减少线损和运行费用；二是分布式能源对能源进行多级利用，提高了能源综合利用率；三是天然气分布式能源启停灵活，可以实现对天然气和电力双重“削峰填谷”，在城市供气方面弥补天然气的短板。对于天然气产业来讲，与分布式能源共同发展可以更大地开拓天然气市场，增加天然气销量。

另一方面，可再生分布式能源发展可能会与天然气交通等领域产生竞争甚至部分替代。虽然目前新能源面临电池、安全等诸多问题，但随着环境治理的需求日益增加和国家对新能源的支持力度加大，新能源的利用将是未来能源行业发展的一大趋势。以近年来中国大力推广电动汽车为例，2017 年中国新能源汽车的销售量突破70 万辆，预计到2020年，中国电动汽车保有量将达到500万辆。电动汽车与可再生分布式能源发展紧密结合，分布式光伏发电占领了大部分市场，光伏发电利用车棚顶部面积建设太阳能光板，同步建设配套的充电桩，实现电动汽车的充电功能。在国家大力推行新能源利用的背景下，应考虑天然气行业如何在能源转型的过程中保持并发挥自身优势。

2.2 天然气产业与分布式能源融合发展的必要性与可行性

天然气是中国改变能源结构，推进能源转型，降低二氧化碳排放，发展清洁能源不可或缺的能源，分布式能源又是我国新能源发展的重要方向。分布式能源与天然气融合发展具有充分的必要性、可行性和现实意义。

分布式能源利用率较高，是天然气利用的最佳方式之一。从中国能源资源禀赋和供应与利用的角度来看，无论是当前还是中远期，常规和非常规天然气产量实现大规模突破存在较大不确定性，国内天然气总体供应能力相对有限，难以满足天然气需求量的快速增长。因此，优化资源配置和高效利用天然气资源将是我国天然气发展的长期战略。分布式能源项目的优势和特点是可以充分挖掘天然气资源潜力，使其发挥出最大能源效率和利用价值。

相比于可再生分布式能源，天然气分布式能源具有明显的技术优势。可再生分布式能源系统的建设受地域限制，并且存在着间歇、不连续运行的缺点，在并网运行时会对电网造成功率的冲击，影响用户用电质量。而天然气分布式能源相较于可再生分布式能源技术更成熟，对电网影响较小，地域限制少，在市场开放方面难度较小。在功能上，天然气分布式能源可以同时供应冷、热、电、蒸汽、压缩空气等多种能源，供能规模大、安全、稳定，可以用于工业园区、综合商业体、学校及办公楼等，应用场景广。天然气分布式供能系统还可以作为电网的备用电源，在用电高峰时协调供电，提高电网运行的可靠性。因此，在未来一段时间天然气将会是分布式能源的主要动力支持，将成为中国能源结构优化和电力增长的主流。据预测，2035 年中国天然气发电装机容量将达到2×108kW，主要以分布式能源的形式存在。

另外，天然气分布式能源具有良好的政策环境优势，国家和各省出台了各种政策推进天然气的利用，包括给予财政补贴、简化并网流程等，为天然气分布式能源提供了更大的发展空间［12，17，18］。

3 推进中国天然气产业与分布式能源融合发展的路径与策略

1）天然气开采企业利用气源和气价优势自行发展或合作发展分布式能源系统

天然气开采企业可以利用自身的气源和气价优势，在生产矿区的机关、生活区、集中办公区、科技研发中心、教育和培训中心等，自行建设天然气分布式能源系统，或者利用气源作保障与其他企业合作开发和建设天然气分布式能源项目。

2）在冷热电用能比例协调的大型数据中心发展分布式能源

互联网和数据通讯技术的大规模广泛应用有力推进了大型数据中心的建设与发展。大型数据中心的数据机柜常年散热，冷负荷需求量巨大，需要24小时不间断制冷以维持机柜的正常运行。因此适合采用冷热电分布式能源系统，以减少该类项目对城市电网的冲击及过度依赖，缓解市政电网压力，提高数据机柜运行的安全性及可靠性。

3）利用分布式能源推动南方地区办公和居民采暖

目前我国以秦岭—淮河一线作为集中供暖的分界线，分界线以南不进行集中供暖，以保证能源在全国范围内能够供应充足。但是随着国内经济的发展，人们对于生活水平的要求逐渐提高，南方地区要求集中供暖的呼声也越来越高，南方供暖需求量呈不断上升趋势，潜力巨大。因此可以考虑利用分布式能源推动南方地区办公和居民采暖。

4）分布式能源可以利用氢燃料电池储能

由于分布式能源的上网电价高于水电和煤电，所以电网不愿意收购天然气分布式能源系统剩余电量的意愿并不强烈。分布式能源项目可以考虑将剩余电量储存到氢燃料电池中，用电高峰期再利用氢燃料电池发电，实现分布式能源和氢能融合发展。

5）利用天然气分布式能源项目参与电力调峰

在实际生活中，用电高峰和用气高峰是相互错开的，天然气分布式能源系统在用电高峰期间，利用天然气发电，能够实现削电峰填气谷的作用。对于中国大部分地区，夏季气温高，制冷需求量大，属于用电高峰期。天然气分布式能源系统通过冷热电三联产方式进行发电和制冷，能够减轻该地区对集中式电网的需求，削减城市用电高峰。冬季气温低为供暖高峰期，利用燃气轮机发电产生的高温烟气余热对城市供暖，能够缓解热负荷高峰。

6）积极推进天然气和冷热电直供体系建设

天然气企业可向地方政府提议，联合地方政府和当地电力部门，统筹规划，共同制订相关法规允许分布式能源项目公司与上游天然气企业签订天然气直供合同、允许分布式能源项目生产的冷热电就地直供给附近工业企业，减少供能的中间环节，降低分布式能源项目的天然气进厂价格和周围工业企业的用能成本，提高天然气分布式能源项目的经济性，还能增加分布式能源的市场吸引力。

7）积极参与制订天然气分布式能源行业设计标准和技术规范

国家虽支持发展天然气分布式能源，但尚未制订相关的法律及行业标准规范。企业设计、建造分布式能源项目是根据自身对分布式能源的认知进行的，缺乏项目设计的参考标准，导致分布式能源在发展过程中存在广泛的内耗现象。天然气企业可向所在省的省级相关部门提议，组织从事天然气分布式能源研究的相关单位、科研人员合作编制行业设计标准、技术规范，并积极参与。

8）推动清洁能源市场化交易，深化能源市场供给侧结构性改革

积极推动清洁能源市场化交易，既体现天然气分布式能源的环境效益，促进天然气产业向节能、高效的绿色产业逐步转型，又能够吸收投资，将环境效益转变为经济效益，提高天然气分布式能源项目的经济效果，改善天然气分布式能源项目经济性不高的问题，促进分布式能源更健康的发展。

9）促进与电力等能源企业在多能互补方面的合作

天然气分布式能源的主要客户是大中型城市中具有稳定冷热电需求的能源负荷中心，发展天然气分布式能源必将与电力公司产生竞争关系。为了打破电网壁垒，可推动电力公司投资分布式能源，参与分布式能源项目的建设，既有利于开拓分布式能源自发电的售电市场，提高分布式能源的经济效益，又能促进电网公司接收天然气分布式能源项目的多余发电量，将多余电量上网并网，帮助电力公司进行调峰，使城市电网能够更安全有效运行。

10）积极推动建设“互联网+”的智慧分布式能源

中国开展油气田及管道数字化建设实践将近20年，对数字化、智能化建设已积累一些经验。“互联网+”时代下，分布式能源的发展必将经历数字化建设阶段，最终才能实现根据物联网信息对冷、热、电多种能源进行统筹规划，合理调度。天然气企业与分布式能源企业合作共同建设天然气分布式能源项目时，可向分布式能源企业提供数字化、智能化建设的实践经验和技术指导，推动建设“互联网+”的智慧分布式能源，如此既有利于帮助分布式能源企业降低运行成本，提高项目经济性，又有利于天然气企业拓宽市场，增加天然气销量，增加企业利润。

4 结束语

分布式能源与传统天然气行业之间既是竞争又是合作关系，天然气分布式能源是天然气行业寻求与分布式能源融合发展的良好切入点。天然气行业应充分发挥自身价格和技术优势，发展多种类型的能源用户，同时促进天然气分布式能源标准化、智能化发展。发展分布式能源是当前国家能源转型的主要方向，天然气分布式能源技术相对成熟，供能规模大，同时具有清洁高效的优点，是分布式能源的发展主力。天然气分布式能源具有诸多优点，未来应在政策上加以鼓励，在设计上加以规范，在技术上加以完善，各方积极参与到天然气分布式能源的建设中，使其能够更好的发展。不仅可以为天然气行业能源转型提供参考，对于政府职能部门、天然气开采企业和能源开发及利用行业在制定天然气发展战略，天然气市场开发策略，分布式能源系统发展政策、规划和建设方案等方面也具有参考价值。