【他山之石】美国天然气发电快速发展的原因与启示-北极星火力发电网

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过去十年，美国天然气发电发展迅速，2015年4月天然气发电量首次超过燃煤发电量。支撑美国气电发展的因素是多重的：首先，环境政策不仅使天然气发电得到了迅速的发展，也在一定程度上抑制了煤电;其次，虽然天然气作为发电原料的价格比煤炭高，但受益于建设投资和运行维护的低成本优势，天然气发电的综合成本比煤电要低;再次，气电成本可通过电价得到疏导，使得天然气发电企业留有边际利润，为气电发展创造了良好的环境。根据美国天然气发电的经验以及中国的现实，建议：1)加强环保政策的落地和监管，2)大力推动技术研发，加速燃机国产化步伐;3)加快完善气电价格联动机制;4)推动天然气发电和大工业用户直供，减少中间环节费用。

20世纪90年代至今，天然气发电在美国得到迅速发展。1995-2014年，美国天然气发电量的年均增速高达9.5%，在总发电量中的比例也由14%增长至28%。2015年4月，美国天然气发电量首次超过燃煤发电量，达到总发电量的31%(燃煤发电量为30%)。中国多数研究认为，美国天然气发电快速增长的原因是天然气的价格优势，实际上在2006年以前美国是全球天然气价格最高的地区之一，只是在页岩气革命取得成功后天然气价格才出现了大幅下降。本文的研究表明，除价格因素外，环境政策、投资运行成本以及电力市场化改革是推动美国天然气发电快速增长的重要原因。

1环境政策是推动美国天然气发电快速发展的关键

西方发达国家的工业化和现代化经历了先污染后治理的过程，美国也不例外。“二战”结束后的前十年，美国的工业和交通业飞速发展，与之相伴的是显著的环境问题。与中国当下的情况类似，这一时期美国工业生产和居民生活燃料以煤炭为主，其烟尘和二氧化硫的污染程度不断加重，甚至酿成多起严重的燃煤大气污染公害事件。例如，1948年，美国宾夕法尼亚州西部山区工业小镇多诺拉因燃煤产生的烟雾无法及时扩散，酿成20人死亡、6000人患病(患病人数占全镇居民人口总数的43%)的惨剧。

环境日益恶化以及空气的严重污染迫使西方政府加强环保方面的立法和政策制定。1955年，美国制定了第一部有关空气污染的联邦法规《空气污染控制法》，此后又出台多项法案和修正案。但由于对环境污染控制机理认识的不成熟和相关政策与机制的不完善，环境治理收效甚微，污染情况仍然严重。1970年，约束力之强和影响范围之广均史无前例的《清洁空气法》出台，同年12月，专门的环境政策制定和执行部门——美国国家环境保护局(EPA)成立，联邦政府在空气污染治理中的作用得到空前加强。1977年和1990年，《清洁空气法》经历了两次修订，其中1990年的修正案着重强调了对发电领域污染物排放的控制。

根据1990年《清洁空气法》修正案，EPA先后推出了包括《清洁空气市场计划》(Clean Air Market Program)[6]、《区域雾霾治理计划》(Regional Haze Program)、《汞和大气有毒物质排放标准》(Mercury and Air Toxis Standards)在内的多项环境政策，并逐步建立起成熟的污染控制体系，对发电行业的多个污染物排放逐一进行控制(见图2)。2015年8月份出台的《现有碳排放源排放标准》(CO2 Existing Source Performance Standards)即“清洁电力计划”(CPP)，更是首次推出了全国性的二氧化碳排放限制体系。正是通过这些政策，极大地抑制了美国燃煤发电的发展，推动了天然气发电的快速发展。

美国环境治理政策和措施十分注重强制和激励机制的结合。以《区域雾霾治理计划》为例，2004年修订版要求未安装脱硫技术的20万千瓦以上燃煤电厂和已安装脱硫技术但除硫率仍在50%以下的电厂，必须通过安装“最佳可获得的改型技术”(BART)把除硫率提高到95%以上;对于燃油和燃气电厂则没有相应要求。2006年，作为BART的替代办法，EPA把《清洁空气市场计划》中的限额交易体系引入《区域雾霾治理计划》中，从而组成了强制性和激励性混合型的政策机制。在该机制下，各州根据自身情况将排污限额分配到电厂，超额排污的电厂可以选择减排或通过交易购买排污许可量。同样地，2015年出台的《现有碳排放源排放标准》在2012年草案中以强度计算排放目标的基础上新增了以质量计算的排放目标，这为今后引入以限额交易体系为代表的经济激励型机制奠定了基础。

2综合发电成本低于煤电，促使天然气发电快速发展

发电成本通常由三部分构成：固定投资成本(即电厂建造成本)、运行维护成本和燃料成本。在美国，由于政策支持和技术进步，虽然燃料成本较高，但投资和运维成本低的优势使得天然气发电的综合成本仍然低于燃煤发电，这是本世纪初天然气发电在美国得以快速发展的重要原因。

2.1燃料的高成本没有影响天然气发电快速增长

在本世纪初，由于电力需求快速增长，加上核电机组和燃煤机组迎来退役高峰，美国掀起了一波电厂兴建热潮。2000-2005年，美国发电装机容量从8.12亿千瓦增长到9.78亿千瓦，其中气电装机容量从2.20亿千瓦增长到3.83亿千瓦(约占同期新增装机容量的98%)，增幅达74%。同期美国天然气价格不仅大幅高于煤炭，也高于世界其他地区。2000-2005年，美国亨利中心天然气平均价格为5.31美元/百万英热单位，同期美国电厂用煤平均价格仅为1.31美元/百万英热单位，包括英国NBP、德国平均进口价格和日本LNG进口价格在内的天然气平均价格为4.28美元/百万英热单位，这表明天然气价格高企并没妨碍投资者对燃气电厂的青睐。

值得注意的是，美国气电的燃料成本虽然显著高于煤电，但是与其他部门的用气成本相比，发电用气成本仍是最低的。因为与居民和商业部门相比，发电用气的分输环节少，成本低。中国的情况正好与此相反。

原标题：【文选】美国天然气发电快速发展的原因与启示

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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