天然氣發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性分析.docx

4 天然氣發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性分析天然氣發(fā)電項(xiàng)目的順利立項(xiàng)、建設(shè)和運(yùn)轉(zhuǎn)，除了保證有充足的天然氣來(lái)源以外，還將取決于天然氣發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性。天然氣電站投資相對(duì)較小，運(yùn)行成本較低，其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性將很大程度上取決于天然氣價(jià)格。此外還與機(jī)組容量和循環(huán)熱效率、運(yùn)行方式、年利用小時(shí)數(shù)、建設(shè)資金構(gòu)成及貸款利率等有關(guān)。下面就上述因素建立天然氣電站的成本和上網(wǎng)電價(jià)模型、燃料價(jià)格敏感性分析模型和電站運(yùn)行小時(shí)數(shù)敏感性分析模型分析天然氣發(fā)電項(xiàng)目的投 資經(jīng)濟(jì)性。4.1 天然氣電站的成本構(gòu)成分析4.1.1 天然氣電站的發(fā)電成本計(jì)算模型天然氣電站和傳統(tǒng)的燃煤電站一樣，直接的發(fā)電成本由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：（1）總投資的折舊成本；（2）運(yùn)行和維護(hù)成本；（3）燃料成本。對(duì)于正常運(yùn)行的天然氣電站而言，總投資的折舊成本、運(yùn)行和維護(hù)成本基本固定，變化因素較少，可視為固定成本。燃料成本由于受天然氣價(jià)格、天然氣電站發(fā)電量等因素的影響，變動(dòng)較大，故視為可變成本。具體計(jì)算模型如下：（1）天然氣電站總投資費(fèi)用天然氣電站的總投資費(fèi)用主要包括天然氣電站的靜態(tài)投資費(fèi)用、財(cái)務(wù)費(fèi)用（主要是利息支出）以及運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用三個(gè)部分。其中靜態(tài)投資費(fèi)用由電站的單位容量造價(jià)和裝機(jī)容量得到。為了體現(xiàn)出全生命周期的總投資費(fèi)用，將其折算為現(xiàn)值。具體可表示為： （1）其中，是天然氣電站總投資費(fèi)用的現(xiàn)值（元）；是單位容量造價(jià)費(fèi)用（元/kW）；是電站的裝機(jī)容量（kW），是財(cái)務(wù)費(fèi)用（元）；是運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用（元）；是折現(xiàn)率（%）；是電站投產(chǎn)運(yùn)行期（年）。（2）天然氣電站總投資的折舊成本根據(jù)天然氣發(fā)電的特殊性，本研究采取按運(yùn)行小時(shí)數(shù)分?jǐn)偣潭ǔ杀镜牟呗浴t電站總投資的折舊成本可表示為： （2）其中，是電站總投資的折舊成本（元/kWh）；是電站單位動(dòng)態(tài)投資費(fèi)用（元/kW）；是凈殘值率；是廠用電率（%）；是機(jī)組年運(yùn)行小時(shí)數(shù)（h）。（3）天然氣電站燃料費(fèi)用天然氣電站燃料費(fèi)用不僅與天然氣價(jià)格有關(guān)，還與發(fā)電機(jī)組供電效率等因素有關(guān)。根據(jù)1 kWh輸出電力=3.6 MJ，天然氣電站燃料費(fèi)用可表示為： （3）其中，是電站燃料成本（元/kWh）；是天然氣發(fā)熱量（kcal/m3）；是機(jī)組供熱效率（%）；是天然氣市場(chǎng)價(jià)格（元/m3）。在天然氣發(fā)電燃料費(fèi)用中，除了大部分的發(fā)電原料天然氣費(fèi)用外，還包括少部分的水費(fèi)和材料費(fèi)。根據(jù)相關(guān)工程數(shù)據(jù)資料顯示，水費(fèi)和材料費(fèi)占燃料費(fèi)比重極低，約為8元/MWh。所以結(jié)合式（1）（3），天然氣發(fā)電成本可表示為： （4）其中，是天然氣發(fā)電成本（元/kWh）。4.1.2 天然氣電站的上網(wǎng)電價(jià)計(jì)算模型測(cè)算天然氣電站的上網(wǎng)電價(jià)不僅是為了滿(mǎn)足評(píng)價(jià)天然氣發(fā)電競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)弱的需要，也是為了滿(mǎn)足內(nèi)部收益率、投資回收期、借款償還期等其它經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的需要，所以，在發(fā)電成本已定的情況下，必然要測(cè)算一個(gè)最低的上網(wǎng)電價(jià)。上網(wǎng)電價(jià)是在天然氣發(fā)電成本的基礎(chǔ)上，加上總資本回報(bào)構(gòu)成。其中總資本回報(bào)包括投資回報(bào)和負(fù)債回報(bào)。具體計(jì)算模型如下所示： （5） （6）其中，是上網(wǎng)電價(jià)（元/kWh）；是總資本回報(bào)（元/kWh）；是投資回報(bào)（元/kWh）；是負(fù)債回報(bào)（元/kWh）；是自有資金比例；是自融資比例；是投資回報(bào)率；是負(fù)債回報(bào)率，其中，是貸款年利率，是還款年限。4.1.3 相關(guān)參數(shù)及指標(biāo)值的確定計(jì)算發(fā)電成本與上網(wǎng)電價(jià)涉及到眾多的參數(shù)和指標(biāo)，為了較為準(zhǔn)確地計(jì)算這兩個(gè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的數(shù)值，本文對(duì)相關(guān)參數(shù)和指標(biāo)進(jìn)行了如下確定：表1 發(fā)電成本和上網(wǎng)電價(jià)計(jì)算的相關(guān)參數(shù)及指標(biāo)值相關(guān)參數(shù)及指標(biāo)數(shù)值廠用電率（%）2.0凈殘值率（%）5.0天然氣發(fā)熱量（kcal/m3）8600還貸年限（a）15折舊年限（a）20貸款利率（%）5.94投資回報(bào)率（%）10.0注冊(cè)資本金比例（%）25注：數(shù)據(jù)來(lái)自火電工程限額設(shè)計(jì)參考造價(jià)指標(biāo)（2010年水平）。4.2 天然氣發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性分析不同天然氣發(fā)電燃機(jī)設(shè)備的選擇不僅直接影響到電站的總投資費(fèi)用，還影響燃料成本，而這些因素又影響到發(fā)電成本和上網(wǎng)電價(jià)。所以不同類(lèi)型燃機(jī)設(shè)備的選擇是進(jìn)行天然氣發(fā)電經(jīng)濟(jì)性分析必須考慮的一個(gè)重要因素。目前我國(guó)的燃機(jī)主要機(jī)型有6B、6F、9E和9F四個(gè)等級(jí)。4.2.1 上網(wǎng)電價(jià)對(duì)天然氣價(jià)格的敏感性分析本小節(jié)選用GE公司的9F級(jí)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組作為研究對(duì)象，進(jìn)行上網(wǎng)電價(jià)對(duì)天然氣價(jià)格的敏感性分析。9F級(jí)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組供電效率取55.4%，靜態(tài)單位造價(jià)為3282元/kW。參照華能北京廠燃?xì)鉄犭娐?lián)產(chǎn)工程以及莆田燃?xì)怆姀S等工程的動(dòng)態(tài)單位投資估算數(shù)據(jù)，選定動(dòng)態(tài)單位投資=3548元/kW來(lái)計(jì)算電站的發(fā)電成本和上網(wǎng)電價(jià)。通過(guò)測(cè)算，可以分別得到天然氣發(fā)電的發(fā)電成本和上網(wǎng)電價(jià)，如下表2和3所示：表2 發(fā)電成本指標(biāo)動(dòng)態(tài)單位投資費(fèi) SUI=3548元/kW 年利用小時(shí)數(shù)（h）天然氣價(jià)格（元/m3）2500300035004000450050000.90.2390.2280.2200.2130.2090.2051.00.2570.2460.2380.2310.2270.2231.10.2750.2640.2560.2500.2450.2411.20.2930.2820.2740.2680.2630.2591.30.3110.3000.2920.2860.2810.2771.40.3290.3180.3100.3040.2990.2951.50.3470.3360.3280.3220.3170.313以發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤價(jià)為650元/t為例測(cè)算，燃煤電廠的單位燃料成本約0.22元/kWh。當(dāng)氣價(jià)取1.21.5元/m3，年利用小時(shí)取3500h時(shí)，所對(duì)應(yīng)的燃料成本為0.270.33元/ kWh。顯然，從燃料成本比較，天然氣發(fā)電比燃煤發(fā)電高出0.050.11元/kWh。由此可知在發(fā)電市場(chǎng)中，燃?xì)怆娬竞腿济弘娬鞠嗷ジ?jìng)爭(zhēng)上網(wǎng)，首要解決燃料成本的根本差距問(wèn)題。在發(fā)電成本的基礎(chǔ)上，結(jié)合式（5）（6），以及表1中的相關(guān)指標(biāo)，可以測(cè)算出天然氣電站的上網(wǎng)電價(jià)，如下表3所示：表3 上網(wǎng)電價(jià)指標(biāo)動(dòng)態(tài)單位投資費(fèi) SUI=3548元/kW年利用小時(shí)數(shù)250030003500400045005000投資回報(bào)0.0350.0300.0250.0220.0200.018負(fù)債回報(bào)0.1090.0910.0780.0680.0610.055天然氣價(jià)格（元/m3）上網(wǎng)電價(jià)（含稅）Pgrid（元/kWh）0.90.3840.3480.3230.3040.2890.2771.00.4020.3660.3410.3220.3070.2951.10.4200.3840.3590.3400.3250.3131.20.4380.4020.3770.3580.3430.3311.30.4560.4210.3950.3760.3610.3491.40.4740.4390.4130.3940.3790.3671.50.4920.4570.4310.4120.3970.385由此，天然氣電站上網(wǎng)電價(jià)對(duì)天然氣價(jià)格的敏感性可如下圖3所示：圖3 上網(wǎng)電價(jià)對(duì)天然氣價(jià)格的敏感性取SUI=3548元/kW，機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)為2500h和4500h所對(duì)應(yīng)的等高曲線(xiàn)（下圖4）來(lái)研究燃?xì)鈨r(jià)格對(duì)發(fā)電成本和上網(wǎng)電價(jià)的影響。設(shè)為敏感系數(shù)；氣價(jià)變化區(qū)間取1.1元/m31.5元/m3。圖4 年利用小時(shí)分別為2500h和4500h時(shí)天然氣價(jià)格對(duì)上網(wǎng)電價(jià)的影響從而，可計(jì)算出通過(guò)計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，雖然在不同機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)下有不同的敏感性系數(shù)，但都有著較高的敏感系數(shù)，說(shuō)明燃料成本的高低決定著上網(wǎng)電價(jià)的高低。如在4500h處，天然氣價(jià)格每變動(dòng)1%，就會(huì)帶來(lái)其對(duì)應(yīng)的上網(wǎng)電價(jià)61%的變動(dòng)?？梢?jiàn)，燃?xì)怆姀S的上網(wǎng)電價(jià)對(duì)天然氣價(jià)格的變化十分敏感，主要原因在于燃料成本占電價(jià)構(gòu)成比例較大，約為70%。 4.2.2 上網(wǎng)電價(jià)對(duì)年利用小時(shí)數(shù)的敏感性分析天然氣電站機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)的大小不僅影響著電站發(fā)電成本的高低，而且頻繁的起動(dòng)和停機(jī)會(huì)明顯地縮短設(shè)備的使用壽命，相應(yīng)的增加維修成本，降低機(jī)組運(yùn)行可用率，從而影響電站的經(jīng)濟(jì)性。所以，合理評(píng)估燃?xì)怆娬镜倪\(yùn)行小時(shí)數(shù)不僅對(duì)電站運(yùn)行的安全性有利，而且對(duì)增強(qiáng)電站的競(jìng)爭(zhēng)力也有著重要的意義。當(dāng)SUI=3548元/kWh時(shí)，機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)在25005000h之間變化，氣價(jià)從0.91.5元/m3變化，上網(wǎng)電價(jià)對(duì)機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)的敏感性如下圖5所示。圖5 上網(wǎng)電價(jià)對(duì)機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)的敏感性根據(jù)上網(wǎng)電價(jià)計(jì)算公式：上網(wǎng)電價(jià)=發(fā)電成本+（投資回報(bào)+負(fù)債回報(bào)）/運(yùn)行小時(shí)數(shù)，從圖5可以看出，隨著年運(yùn)行小時(shí)數(shù)的提高，上網(wǎng)電價(jià)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。如當(dāng)天然氣價(jià)格為1.3元/m3時(shí)，機(jī)組運(yùn)行小時(shí)從2500h增加到4000h，上網(wǎng)電價(jià)減小了0.08元/kWh，其敏感系數(shù)為-0.29，表明機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)每變動(dòng)1%，上網(wǎng)電價(jià)將逆向變動(dòng)29%。通過(guò)從上網(wǎng)電價(jià)對(duì)機(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)的敏感性分析可知，保證燃?xì)怆娬居幸欢ǖ臋C(jī)組運(yùn)行小時(shí)數(shù)是降低上網(wǎng)電價(jià)的重要途徑。4.2.3 天然氣電站機(jī)組年平均熱效率的影響天然氣電站的年平均熱效率與電廠運(yùn)行方式和聯(lián)合循環(huán)熱效率密切有關(guān)，