美国天然气分布式能源发展的影响因素分析及借鉴

美国分布式能源主要以天然气分布式为主。通过发展天然气分布式能源，美国在减少二氧化碳和氮氧化物排放方面取得了显著的成效。本研究从天然气市场价格、电力市场、税收激励政策、环保法规等方面对美国天然气能源发展的几项关键要素进行了分析。在此基础上，结合我国能源发展绿色化、清洁化要求，对我国天然气分布式能源发展提出了建议： 稳定天然气来源和价格 ；规范并激励电力市场 ；多角度出台扶持政策。

关键词：分布式能源 清洁能源 天然气  美国  价格  装机量 页岩气

美国分布式能源状况

分布式能源（英文为Combined Heat and Power System，直译“热电联产系统 ”，或 Distributed Energy，简称DE）在美国被定义为用户侧发电并将其余热转化有用的热能的能源， 如蒸汽或热水用于区域制热、 制冷、 生活热水和工业工艺生产。由于分布式能源能捕捉多余热能并利用其生产冷和热提供给工厂和商业，从而节省成本并改善环境，美国能源局（DOE）与美国环保署（EPA）分别从节能与环保的两个出发点推进分布式能源的发展。

美国环保署专门成立了分布式能源协作小组（Combined Heat and Power Partnership），明确分布式能源是经济可行的清洁能源解决方案，且视为国家首要事务之一；并设立了能源之星分布式能源奖（Energy Star CHP Award），自1999年以来，每年开展项目评奖工作。2001—2015年，美国环保署分布式能源协作小组协助完成了1047个分布式能源项目，总装机容量为 7600 MW， 累积减少 二氧化碳排放1.7亿吨。截至2016年，美国分布式能源装机量约为82.5GW（包括热电联产及三联供）。

美国分布式能源主要分布在美国西海岸、东海岸及南海岸，其中装机量前五名的州分别为德克萨斯州、加利福尼亚州、路易斯安那州、纽约州及新泽西州。其中天然气分布式能源占71%，遍布3700个以上工业和商业项目。由于美国分布式能源主要为天然气分布式能源，本文主要研究美国天然气分布式能源（文中部分数据因无法剔除其他能源的情况，用的是整体分布式能源数据）。

美国分布式能源现存装机量可每年节约5275亿度电，每年减少氮氧化物排放2.4亿吨。分布式能源多用于工业，占总装机量的87%（见图1）

图1   2016年美国分布式能源项目在不同产业中的应用比例

只有15%用于医院、学校、酒店和办公综合体的供冷、热，其中分布式能源系统在城市和大学校园的装机量为5GW。美国分布式能源发电占总发电容量的8%左右，在一些欧洲国家（ 丹麦、 芬兰和挪威） 其占比为30%。美国分布式能源已有100多年发展历史，但仍有很大的开发和应用潜力。本文将对美国天然气分布式能源发展的影响因素进行研究分析，以期为我国发展天然气分布式能源提供经验借鉴。

能源发展的影响因素分析

美国分布式能源主要以天然气燃料为主。从图2可以出，2000—2004年，美国天然气价格较低，分布式能源新增装机量呈上升趋势；2005—2008年，随着天然气价格的增长，分布式能源新增装机量以负值增长；2009—2016年，天然气价格大幅下降，分布式能源新增装机量又呈上升的趋势。不难看出，天然气价格上涨直接导致美国分布式能源发展缓慢。为此，美国主要通过北美天然气的长期供应和价格调整来提升分布式能源产业的经济性。

图2   2000-2016年美国天然气价格及美国分布式能源新增装机量趋势(1百万英热≈2.5*10^2千卡）

通过税收优惠政策扶持分布式能源发展

美国大力推广分布式能源的起 因来自1978年的原油危机，美国国会通过了《 公共事业监管政策法案》（ PURPA）， 鼓励加强能源使用效率。 其中，鼓励发展高能效的分布式能源， 并且制定了合格设施资质（QFs），作为市场准入条件，为保障每个分布式能源项目的能效利用率，并达到燃料利用标准。对于取得合格设施资质的项目，可免去《公共设施持有公司法案》 和《 燃料使用法案》 中规定的天然气税。 同时，《公共事业监管政策法案》提出可避免成本（Avoid Cost），即公共电厂 未买入其他发电源的电量，则公共电厂必须承担这部分电量的发电成本。 之后，针对做分布式能源的公共事业单位（市政公司），国会还为投资者提供税收优惠，分别于1978年颁布了《能源税法案》、1980年颁布了《原油高额税收法案》。《能源税法案》 对余热锅炉等相关余热再利用设备给予10%税收优惠。在此基础上，《原油高额税收法案》对优质的分布式能源项目安装的设备额外减免了10%的税。《公共事业监管政策法案》和相 关税收激励政策极大推动了分布式能源的发展。分布式能源从1980年的12000 MW装机量增长到2000年的66000 MW。

美国公共电力公司参与天然气分布式能源项目投资

截至 2012 年， 美国公共电力公 司只拥有现存分布式能源装机量的3%（约2.4GW）。因为传统电力市场与销电量、收回成本及收益有关，公共电力公司认为用户端分布式能源减少了其发电收入。同时，由于分布式能源项目电力接入需依靠公共电力公司上网消耗自发电的多余电量，并在分布式能源设备维修时，得到公共电力公司的应急和备用服务。因此，电力行业税收结构和系统备用费会影响分   布式能源项目的经济性，而且接入流程会延缓项目发展进度，技术要求和前期调研会增加成本。

基于上述阻碍，美国鼓励公共电力公司作为合作单位参与分布式能源项目的开发，并权衡所有股东的利益，包括末端用户、公共电力公司、建设投资方及纳税人。公共电力公司作为分布式能源项目开发的重要合伙人，可在并网上网方面给予支持，不仅支持发电和输配电基础设施建设，而且为用户提供稳定的融资和风险管理，项目收益可进行合理分配。简而言之，建立良好的公共电力公司合营模式，在分布式能源项目中，公共电力公司、末端用户和项目开发者及其他纳税人可实现共赢局面。