碳中和目標(biāo)下天然氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景優(yōu)化

碳中和目標(biāo)下天然氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景優(yōu)化摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們逐漸意識到可持續(xù)發(fā)展的重要。天然氣因其清潔、高效、低污染的優(yōu)勢，成為支持能源轉(zhuǎn)型和緩解氣候變化的理想過渡能源，在國家清潔能源替代計劃和嚴(yán)格的生態(tài)環(huán)境保護(hù)政策下得到了快速發(fā)展。特別是在“十三五”期間，因其碳排放低于煤炭和石油，使用成本低于可再生能源，順理成章地成為能源轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實依靠，迎來了黃金發(fā)展期。本文就碳中和目標(biāo)下天然氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景優(yōu)化展開探討。關(guān)鍵詞：碳中和；氣電產(chǎn)業(yè)；電力市場引言我國碳達(dá)峰和碳中和“3060”目標(biāo)將加快能源結(jié)構(gòu)向清潔低碳轉(zhuǎn)型，這將給傳統(tǒng)能源行業(yè)帶來深遠(yuǎn)的影響。作為公認(rèn)最清潔的低碳化石能源的天然氣，在能源轉(zhuǎn)型過程中長期發(fā)揮重要橋梁作用和平衡作用，但也不可避免地受到新能源規(guī)?；鲩L的影響和沖擊。天然氣在“碳中和”過程中的作用我國能源結(jié)構(gòu)以煤為主，煤炭在一次能源結(jié)構(gòu)中長期處于主導(dǎo)地位。在我國能源消費(fèi)快速增長的背景下，利用低碳或非化石能源替代高碳排放的煤炭是降低二氧化碳排放的重要手段之一。深度電氣化及高滲透綠氫都需要較長時間才能實現(xiàn)，中期利用低碳的天然氣替代煤炭對實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)有很大的促進(jìn)作用。降碳必須降煤，降煤的重點則是利用氣電、可再生以及核電替代煤電。由于大規(guī)模儲能技術(shù)尚未突破，可再生能源發(fā)電穩(wěn)定性不足的短板較為突出，核電由于安全問題難以大規(guī)模使用。對比來看，天然氣發(fā)電具有資源供應(yīng)穩(wěn)定以及技術(shù)成熟的優(yōu)勢，利用天然氣替代煤炭是中國在2030年前實現(xiàn)“碳達(dá)峰”的現(xiàn)實選擇。受限于調(diào)峰能力、應(yīng)用范圍等因素，非化石能源短期內(nèi)無法完全滿足中國龐大的能源體量。天然氣雖是化石能源，但在等熱值情況下，碳排放比煤炭減少約45%，是近期保障能源安全和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的現(xiàn)實選擇，將在能源轉(zhuǎn)型中起到橋梁和支撐作用?！疤贾泻汀蹦繕?biāo)的提出將加速風(fēng)光等綠色能源的發(fā)展，而天然氣高效、靈活的特性可用于彌補(bǔ)其他綠色能源的劣勢，因此從長期看風(fēng)光的大規(guī)模使用將促進(jìn)天然氣消費(fèi)的增長。研究表明，天然氣在“碳中和”路徑中的作用可分為4個階段：2020—2030年，天然氣發(fā)揮其低碳特點助力“碳達(dá)峰”；2030—2035年，天然氣進(jìn)入與可再生能源融合發(fā)展階段；2035—2050年，天然氣與可再生能源充分融合；2050—2060年，天然氣仍發(fā)揮對可再生能源的支撐作用。氣電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景分析隨著碳中和情況下環(huán)保政策的持續(xù)推進(jìn)以及天然氣行業(yè)的改革完善，全球天然氣市場從長期來看供大于求，而我國具有加快氣電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的條件。目前針對碳中和下天然氣行業(yè)的量化分析較少，且主要針對天然氣的消費(fèi)與需求預(yù)測。其中，較多的研究用基于灰色模型及改良模型進(jìn)行數(shù)據(jù)上的預(yù)測。系統(tǒng)動力學(xué)可以更多地考慮到市場及經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的現(xiàn)實情況，納入更多實際條件來預(yù)測天然氣的消費(fèi)情況。利用系統(tǒng)動力學(xué)模型，將天然氣消費(fèi)量拆分為第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)、居民天然氣消費(fèi)量，通過預(yù)測各產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的投資發(fā)展以及人口增長因素導(dǎo)致的這三個部分的各自增長值，加總得到天然氣消費(fèi)增長。進(jìn)一步，通過人口與產(chǎn)業(yè)來預(yù)測電力消費(fèi)量，通過天然氣市場的國內(nèi)外成本價格關(guān)系及投資關(guān)系來預(yù)測天然氣生產(chǎn)、進(jìn)出口與消費(fèi)總量，并引入政策因素，利用電力市場、天然氣市場、政策因素三者的交互關(guān)系構(gòu)建系統(tǒng)動力學(xué)模型，從而預(yù)測天然氣市場消費(fèi)。具體到氣電產(chǎn)業(yè)則較少有量化模型分析。對于氣電產(chǎn)業(yè)而言，本質(zhì)為一個單一主體的利潤收益問題，即最小成本或最大收益問題，這適用于單一主體優(yōu)化模型。單一主體優(yōu)化模型被廣泛使用，例如在電力市場中用于確定電力基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃的最優(yōu)策略選擇，針對可再生能源配額制下的發(fā)電廠商多區(qū)域發(fā)電約束的發(fā)電、配送及交易策略的最優(yōu)策略優(yōu)化，針對氣電公司對于天然氣供應(yīng)組合的最優(yōu)選擇策略。在低碳發(fā)展新形勢下，有學(xué)者提出考慮天然氣系統(tǒng)與電力系統(tǒng)耦合情況來研究低碳需求下的最優(yōu)能源調(diào)度策略優(yōu)化問題，構(gòu)建投入產(chǎn)出線性規(guī)劃模型，優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)以減少二氧化碳的排放。我國天然氣行業(yè)發(fā)展趨勢探析天然氣作為清潔高效的化石能源保持長期增長趨勢天然氣在碳減排進(jìn)程中扮演重要角色，能源結(jié)構(gòu)從高碳向低碳轉(zhuǎn)變推動天然氣消費(fèi)規(guī)模不斷增長。首先在電力供應(yīng)環(huán)節(jié)，煤電裝機(jī)和電煤消費(fèi)先后達(dá)峰，部分落后的煤電裝機(jī)有序退出。天然氣發(fā)電作為清潔電力一方面替代部分煤電裝機(jī)另一方面匹配可再生能源發(fā)電大規(guī)模發(fā)展的調(diào)峰需求，打開新的增長空間。其次“煤改氣”工程深入推進(jìn)，煤炭在工業(yè)、取暖、商業(yè)和居民燃料各個領(lǐng)域存量替代逐步深入，加之天然氣管網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，各領(lǐng)域用氣需求量持續(xù)增長綠色低碳發(fā)展理念已在全球達(dá)成共識，發(fā)展天然氣和非化石能源成為能源轉(zhuǎn)型主要方向。天然氣資源豐富、清潔低碳，且具有供應(yīng)穩(wěn)定、靈活經(jīng)濟(jì)的特征，在全球能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位，2019年全球煤炭、石油、天然氣占比分別為27%、33%和24%。目前全球主要經(jīng)濟(jì)體相繼提出凈零排放計劃，天然氣有助于降低整體碳排放，因此將長期作為全球主力能源，呈持續(xù)增長的發(fā)展態(tài)勢。根據(jù)預(yù)測，到2050年天然氣在全球一次能源中的占比將上升到30%。我國天然氣在一次能源結(jié)構(gòu)中的占比明顯低于世界平均水平，人均天然氣消費(fèi)水平僅為世界平均水平的42%，保持我國天然氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展并堅持長期增長趨勢，既是我國各行業(yè)用能清潔化助力碳減排的現(xiàn)實選擇，也符合全球能源清潔低碳轉(zhuǎn)型的長期趨勢。繼續(xù)統(tǒng)籌推進(jìn)天然氣行業(yè)改革天然氣市場化改革是個系統(tǒng)工程，需要統(tǒng)籌考慮，不可能一蹴而就。目前我國天然氣市場存在上游缺乏競爭、中游基礎(chǔ)設(shè)施短板明顯、“全國一張網(wǎng)”尚未完成、未形成有影響力的基準(zhǔn)價格等問題，影響碳中和愿景下中國天然氣市場的戰(zhàn)略性機(jī)遇，對此提出以下建議：一是研究并落實有效措施，鼓勵引導(dǎo)多元資本進(jìn)入上、中游環(huán)節(jié)，促進(jìn)上游勘探開發(fā)、中游基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)快速發(fā)展。二是大力推進(jìn)區(qū)域、省級管網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)營或按市場化原則自愿并入國家管網(wǎng)公司，徹底打通中游運(yùn)輸環(huán)節(jié)。三是加快構(gòu)建價格交易中心，盡快形成有影響力的基準(zhǔn)價格。四是根據(jù)上中游改革進(jìn)展，有序放松對市場的價格管制，分區(qū)域逐步取消門站價格推動天然氣價格市場化。天然氣發(fā)展空間預(yù)測在碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)約束下，我國繼續(xù)嚴(yán)格落實能源消費(fèi)總量和強(qiáng)度“雙控”制度，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中非化石能源占比顯著增長，煤炭占比不斷下降。我國天然氣行業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)階段性特征，根據(jù)分析預(yù)測：2030年前天然氣需求量保持快速增長，預(yù)計達(dá)到5500X108m3?6000X108m3,在一次能源結(jié)構(gòu)中約占15%；之后進(jìn)入穩(wěn)步增長階段增速放緩，預(yù)計2040-2045年間天然氣需求量達(dá)到峰值；此后天然氣需求量進(jìn)入平臺期呈緩慢下降，主要穩(wěn)定在可實施碳捕捉的需求領(lǐng)域。結(jié)語作為高效、環(huán)保、靈活的天然氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)既是中國優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)的必然選擇也是改善環(huán)境質(zhì)量的有效途徑。在應(yīng)對氣候変化、大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)和能源綠色轉(zhuǎn)型的國內(nèi)國際大背景下，為打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，建設(shè)美麗中國，發(fā)展天然氣發(fā)電項目具有十分重要的戰(zhàn)略意義。參考文獻(xiàn)李劍.