天然气在中国向低碳能源过渡历史时期的关键作用

四、 天然气冷热电联供系统是保障中国电力供应可靠性和调峰的关键[4、5]

1、中国能源/电力的地缘分布特点一是自西向东长距离输送;二是与世界一样：随着可再生能源占比增大，调峰问题愈益尖锐。对此，单纯采用特高压“西电东送”和建设大批抽水蓄能电站的传统战略，不仅仅耗费数以万亿元计的投资和巨量能源消耗，而且难以保障负荷中心的电力供应可靠性;并且增加7%的电力长输损耗，和25%的抽水蓄能损耗。为了弥补这些损耗，又需要增加一次能源的开采、消耗和碳排放，并且降低总体能源利用效率。按照2020年规划发电量8万亿kWh、西电东送占一半、抽水蓄能占13%、约1万亿kWh估算，两项电量损失约0.53万亿kWh;按照最先进的发电煤耗310g/kWh计，也须增加1.6亿tce/a、占总能耗3.5%的能耗。因此，有必要跳出传统思维寻求新的办法。

2、分布式冷热电联供能源系统(DES/CCHP)保障电力供应的可靠性在OECD国家已有成功的经验。2003年北美电网故障导致的大停电电事故发生时，大部分地方电力供应中断，生产和生活受到重大影响。但在政府机关如国防部、大型企业以及其他设置有DES/CCHP的地方却能照常供电;并且在电网故障排除后还可以协助电网黑启动。所以在该事故发生后，墨西哥城和纽约市“亡羊补牢”，分别新建了6个和5个分布式电源。本世纪初美国能源部规划2010年DES/CCHP发电占总电量的14%，2020年达到29%。奥巴马总统最近的能源政策也强调了加速发展DES/CCHP的重要性。

3、DES/CCHP就地供应冷热电汽，减少部分高峰时段的电力负荷，具有帮助电网“削峰”的作用。但是如果在夜间的“谷段”也运行、并且发电上网，就会增加电网调峰的负担。在当前中国国情、和智能电网即将广泛推行的条件下，中国可以集成创新，使绝大部分区域型CCHP系统昼开夜停、16小时/天运行;兼做调峰电站。

(1)、在智能电网的架构下，尽管用户端实行实时自动变化的分时电价，但在发电端情况却较复杂。为了鼓励清洁能源，不可能对核电、风电、太阳能发电实行分时上网电价;否则会造成它们的亏损。但为了鼓励天然气DES/CCHP参与调峰，必须对它实行分峰谷时段的上网电价：谷段上网电价不高于用户端，这样迫使它夜间停机，避免资源的浪费;平段和峰段给与比同时段工业用电价高一点(例如0.1元/kWh)的上网电价。这样，大型天然气DES就能够有积极性成为电网的调峰机组。电网公司也不会亏，因为工业用电占75.4%，价格低的民用电只占11.8%，高价的商用电站10.2%(2008年数据);占8.4%的调峰气电主要还是服务于工商业的。

(2)、在上述电力法第25条的规定下，只要电网公司参与和融入在“一个供电营业区内”规划建设的DES/CCHP,并且认为它是在这个区域内唯一的“供电营业机构”，那么电网公司派驻的人员(GCS)代表DES/CCHP在区内直供电力就完全符合电力法第25条。能源站所发的电，除自用(包括供冷)外，全部按照实时上网电价计算成本，由GCS按照实时分时电价就地或上网销售。

(3)、负责DES机组运行调度的GCS在保证蒸汽、热水、空调冷水供应等终端能源服务前提下，可以完全根据电网平衡的需要，操作联合循环机组的开、停、负荷高低。这在技术上没有问题：在设置够24小时用量的储水罐条件下，16 h/d运行生产的热水足以保证傍晚到夜间集中使用的需要;大部分制造业的蒸汽需求也是16 h/d运行的;空调夜间可使用低谷电力。24h/d运行的过程工业多半都有专用的CHP蒸汽动力系统

4、如果中国“十二五”新增的1200亿m3/a天然气能够用于在经济发达的电力负荷中心建设上千个类如本文二、4节所述的大型DES/CCHP，在水电、核电、新能源发电保持不变下，就能够使气电装机增加到1.1亿kW，发电量增至0.5万亿kWh/a,占比由4.5% 提高到8.4%，超过美国2000年水平;同时使煤电增幅相应减少;煤电量占比由70%降至66%。到2020年气电装机可增加到2.2亿kW、占总量14%左右，相当于美国2010年的水平，将大大增强电力供应的可靠性。并且大大减少西电东送的比率，和抽水蓄能电站的建设规模;再加上大规模设置的插电式汽车电池夜间充电，就能够极大地缓解电网调峰的挑战。