天然气发电行业发展概况
天然气市场的发展基本规律及特点
基本规律
天然气工业发展经验表明，各国经济发展程度和天然气工业发展水平虽然不尽相同，但天然气市场的发展具有一定的规律性。美国、俄罗斯等天然气市场的发展历程表明，天然气市场的发展可以划分为3个阶段：
（1）启动期
启动期即天然气发展初期，天然气工业刚刚起步，在国民经济和一次能源中处于次要位置。启动期的市场特点：一、天然气基础设施薄弱，无跨地区间的管道；二、是市场容量有限、规模小，基本是就地利用，主要用于油田生产和周边用户；三是市场法规不健全，天然气价格低，投资风险较大，市场参与者少。
（2）发展期
发展期即天然气行业成长和天然气工业逐步进入成型期，其显著特点是以发现大气田或建设洲际管道等标志性工程为转折点。如美国进入天然气工业发展期的标志是1931年从德克萨斯州的潘汉德至芝加哥的长输管道的建成。荷兰和英国进入天然气发展期的转折是格罗尼根大气田和北海大油田的发现。发展期的市场特点：一、基础设施建设速度加快，长输管道建成；二、天然气消费迅速增长，市场向周边地区和全国延伸，从以油气田周边市场为主变为以区域性市场为主；三、天然气用途逐渐扩大，城市民用逐渐取代了煤和其他燃料；四、对不同用户采用不同价格，对于可中断及均衡用户实行优惠价，不均衡用户实行较高气价。
（3）成熟期
天然气工业进入成熟期后，其特点包括：一、天然气市场基本饱和，众多市场参与者和多气源之间竞争激烈，利润空间缩小；二、有关天然气法规基本完善，市场有序；三、天然气供应链上各环节独立运营，形成高效市场结构；四、天然气价格机制形成，价格透明。
天然气市场发展的基本特点
（1）长期性
长期性是指天然气用户具有长期性及不可逆性，用户一旦用上天然气，就要长期稳定供应，天然气供应若出现中断，无法继续供应的问题时，则必须寻求其他替代能源，这种情况会导致下游企业、用户效益的大幅下降和企业停产，造成用户资源的浪费，甚至形成严重的社会问题。
（2）波动性
天然气用户需求具有季节波动性，特别是寒冷地区居民用气更是如此。统计显示，我国北京市的冬夏季峰谷差达到十倍以上。
（3）连续性
天然气开发利用是一个连续生产过程。气田开发、管输、终端用户三者联为一体，资源、管网、市场必须配套建设和协调运行，才能产生整体效益，协调不好将产生极大浪费。如燃气电厂建好之后无气可用，管道铺设好之后上游气田无气可输的等情况在我国都有发生。
发展天然气发电的重要意义
提高天然气利用效率
从世界范围来看，天然气大多用于发电。日本70%的天然气用于发电，占其国内发电总量的28%；美国天然气发电比例超过了20%；欧洲的天然气发电占比也在30%以上。而目前，我国的天然气则主要用作居民生活用气和发展天然气化工，二者在我国天然气消费中所占比例超过了50%。但是，这种消费方式大大降低了天然气的利用率，造成了天然气资源的浪费，并且对环境的改善无法达到预期效果。因此，利用天然气发电，将能够改变我国天然气以及能源利用结构，提高天然气利用效率。
最低的环境污染排放
在燃烧天然气时，可以大大地减少二氧化碳的排放量。如果以燃料燃烧释放的单位能量比较，并以燃油排放的二氧化碳量为l，则煤和天然气燃烧排放的二氧化碳大致为1.22和0.67。由于海南的天然气不含硫，相比燃煤电厂，天然气发电没有二氧化硫的排放。
可减轻电网输电和电网建设的压力
由于燃气电站对厂址外部条件的要求相对宽松，在占地面积、用水量、环保等方面均比其他电站小得多，这就使得在负荷中心建设电厂，实现就近供电成为可能。这样可减轻电网输电和电网建设的压力，提高电网运行的稳定性。
天然气发电行业特点
天然气发电的优点
天然气发电对环境保护贡献突出，且发电效率高，运行灵活，启停方便，有利于用作调峰电源。此外，天然气发电有利于优化我国能源结构，对我国天然气市场发展初期有重要的支撑作用，对改善我国电力供应结构和提高电网的安全性具有重要意义。
（1）天然气发电对环境保护贡献突出
燃气电厂占地面积小，一般为燃煤电厂的54％；耗水量小，仅为燃煤电厂的1／3；燃气电厂不需要为环保追加新的投资；不会引发水电建设造成的施工废水、弃渣排放、料厂占地、森林植被受淹及移民等诸多问题。此外，燃气电厂污染物的排放量较低，以500ＭＷ燃气电厂为例，其二氧化硫排放几乎为零；与同容量的燃煤电厂相比，氮氧化物排放量为后者的19％；二氧化碳为42％；可吸入颗粒物仅为5％。
由于燃气电厂在占地面积、用水量、环保等方面均比其他电厂小得多，这就使得在负荷中心建设电厂，实现就地供电成为可能。由此可以减轻电网输电和电网建设的压力，提高电网运行的稳定性。
（2）天然气发电机组可用作调峰电源
天然气发电机组运行灵活，启动快且启停方便，适合用作调峰电源。适宜在负荷中心附近建厂，可以有效地解决经济发达地区供电峰谷差大的问题。此外，燃气电厂发电效率较高，我国燃煤发电机组发电效率约为40％左右，而大容量燃气轮机联合循环效率可达58％。
（3）天然气发电有利于优化和调整电源结构
发展天然气发电可以实现发电能源多元化，有利于改善我国的电力布局和能源结构。目前我国一次能源发电中，煤电约占70％，水电约占23％，而燃气发电仅占2.1％，与全球燃气发电占一次能源发电的比例有很大差距。根据国际能源机构（IEA）的预测，到2015年世界天然气发电的比例将提高到23－24％。
发展天然气发电还有利于我国提高天然气管道投产初期的输量，缩短投资回收期；有利于天然气管网季节调峰；有利于安全供气，因为事故状态下燃气电站为可中断用户。随着我国城市天然气管线、管网的完善，分布式天然气热电联产更具发展潜力，是当前建立节约型社会和实现循环经济的适宜选择。
天然气发电对改善中国电力供应结构和提高电网安全性的重要作用
目前中国用于发电的一次能源主要依赖煤炭，水力发电占有一定比例，核能发电尚处于起步阶段，风能、太阳能等可再生能源大规模应用尚不具备实施条件。适量发展天然气发电，有利于优化和调整电源结构，逐步实现发电能源供应多元化。
随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，各电网呈现出峰谷差增大、负荷率降低的发展趋势。从提高系统的安全、稳定运行和满足调峰需要来看，电网需要建设一批运行灵活、调峰性能好的电站。燃气机组启动迅速、运行灵活，是电网调峰的较好选择。然而，燃气电厂的建设要因地制宜，避免一味地上联合循环。即使选择上联合循环的地方，也要在设计上避免一刀切地规定同一运行时段，采用同一年运行小时数。
从优化角度看，在目前的天然气价格水平下，在不同的电网中单循环燃气机组都有相应规模的市场空间，在系统中的运行位置为尖峰位置，年利用小时数大约为几百小时。联合循环燃气电站与燃煤电站相比缺乏竞争力，受所在电网的电源结构、负荷特性以及电力供需形势等因素影响，联合循环燃气电站的运行位置具有不确定性。
以火电为主的电网，系统需要调节性能好的电源用于调峰。燃气电厂调节性能优于煤电，但发电成本高于煤电，适宜带尖峰位置。若电网虽以煤电为主，但电网还有相当比例的水电或具备从网外接纳大量水电的能力，在丰水期水电运行在基荷位置，燃气电厂将主要为系统调峰，运行在尖峰位置；在枯水期燃气电厂的运行位置可向下移动，承担腰荷和峰荷位置。
在水电较多的电网中，燃气电厂运行位置分析比较复杂。一般而言，丰水期水电运行在基荷位置，燃气电厂可替代燃煤电厂，提高电网的调峰能力，减少弃水电量；枯水期燃煤电厂带基荷，水电调峰，燃气电厂承担系统备用或运行在腰荷位置。
不同的电力供需形势对燃气电站的运行位置也会产生很大的影响。在电力供应宽裕情况下，由于天然气价格偏高，燃气电站的竞争力相对较弱，按经济调度原则，燃气电站在电网中可能会处于备用状态或者利用小时数很低。在电力紧张的形势下，天然气电厂由于其具有运行灵活的技术优势，可为电网提供调峰能力，也可运行在腰荷位置。
燃气机组运行灵活，可用率高，是提高电网运行质量的有力手段之一。此外，由于环保及城市用地等方面条件的制约，在中心城市及其周边建设新的常规电源项目受到了限制，燃气电站对厂址外部条件的要求相对宽松，在占地面积、用水量、环境污染等方面均比其他类型电站小得多，可以在负荷中心建设电厂，实现就近供电。这样可减轻电网输电和电网建设的压力，提高电网运行的稳定性。
另外，天然气发电还可以直接或间接地带动中国的燃气轮机技术、船舶制造业技术、清洁煤技术的应用和发展。其中，天然气发电如果规模化，则有利于加快中国燃气轮机技术的自主研发和本地化生产；而随着进口LNG的不断增加，也会在一定程度上带动LNG船舶制造的本地化；而且间接地也会推动清洁煤技术的发展。
天然气发电的特殊性
大型天然气项目与其它大型能源项目的本质区别在于它前期投资巨大，产品不能大规模廉价地储存，而其价值链的终端又没有非用它不可的客户。这就要求在天然气市场的起步阶段，特别是在下游市场不成熟而又拥有充足便宜的替代能源的情况下，需要在天然气价值链的不同环节用严格的照付不议合同来巩固相互之间的承诺，抵御风险，为价值链上的巨额投资提供信心。
从不同能源产业的价值链角度看，燃气电厂是投资规模很大，刚性很强的LNG产业链中的一个环节，而这个产业链又是以一环紧扣一环的长期商务协议来连接和作为基本保障的。而其它电厂既不存在燃料供应长期照付不议合同的问题，也不涉及到这么大的投资。
燃气电厂对整个LNG项目起着举足轻重的作用。但是，燃气电厂并不是整个LNG价值链的终点。为了有能力兑现其在燃料供应合同中照付不议的承诺，它必须在与其购气合同相对应的年限里，保证每年有足够的上网发电量。（所谓“照付不议”，是天然气供应的国际惯例和规则，就是指在市场变化情况下，付费不得变更，用户用气未达到此量，仍须按此量付款；供气方供气未达到此量时，要对用户作相应补偿。）因此，它必须与电网公司签署长期的购售电合同(PPA)。关键是，PPA必须与燃气电厂所签的天然气销售协议相匹配。电厂所签的天然气销售协议是25年，每年都有一个最低的照付不议用气量，并对每个月、周和日的提取气量都有严格规定（这些规定需要在燃气电厂的并网调度协议中得到反映）。电厂将每两周向供气方支付一次，支付的款项包括LNG费，LNG运输费和气化管输费。这三项费用的单价都是按一些指数（如国际市场的石油价格）在一定的范围内波动的。这就要求电厂与电网公司之间的PPA也包含以下条款：
(1)25年的照付不议购售电承诺；
(2)每年与电厂所承诺的最低用气量相对应的最低购售电量。
天然气发电的技术特点
（1）优质燃料天然气应主要用于燃气轮机联合循环的高效发电。
天然气是化石能源中最洁净的燃料，在燃烧性能、热值、运输等各方面都是最优质的燃料。燃气轮机和联合循环发电应用热力学上布雷顿循环和朗肯循环相结合，既有利于高品位能量的转换，又能充分利用较低品位的能量，具有能源综合利用和最高效率的优点。当今燃气—蒸汽轮机联合循环发电热效率已达到60%，远高于常规或超临界火力发电水平。
应用天然气燃料燃气/蒸汽联合循环发电的另一个优点是最低的环境污染排放。燃气轮机具有优良的燃烧特性，控制低污染排放技术水平不断提高。天然气燃气/蒸汽轮机联合循环机组与常规火力发电机组相比具有最低的污染排放，被称为“绿色能源”，是可持续发展最有希望的发电技术。
（2）我国燃气轮机发电应是电力结构中的又一重要组成部分
世界能源结构中，煤炭仍是最丰富的资源。预测全球石油储量尚可开发60年，天然气有120年，煤炭则有200年。我国对煤炭的依赖尤为重要。中国是煤炭大国，现探明的天然气储量有限，应用天然气还要依靠进口，在天然气发电方面也刚起步。我国以燃煤火电为主的状况将会持续一个漫长的岁月。
但是我国应积极发展天然气燃气轮机发电，目的是优化我国电力结构，提升我国电力技术水平。这就要求充分发挥天然气燃气-蒸汽联合循环发电的优点，来加速发展我国天然气发电。
燃气轮机联合循环发电与常规火力发电相比，除具有热效率高、排放污染少外，还具有灵活机动、调峰性能好，以及投资低、建设周期短、占地面积少等一系列优点。
燃气轮机和联合循环发电在电力结构中最适当的位置或用途是：
人口密集地区、经济发达地区；
负荷中心或电网末梢，以及用电极度紧张地区；
主要用于电网的调峰。
随着我国国民经济高速发展和人民生活水平的提高，在相当长的时期内，我国一方面会存在电力紧张的状况，另一方面电力负荷常常是多变、复杂且具有不稳定性，例如：
随着电力总量增长，负荷峰谷差矛盾十分突出；
社会专业化生产规模的提高，促进地区性电力负荷分布不平衡；
农村城市化和偏远地区经济发展，全国大电网建设仍跟不上广大地区发展用电需求；
电力负荷的季节性变化也越来越大。
此外大型水电站和核电站建成后在电网中以基本负荷发电，电网则急需配置充分的调峰机组。
可见，我国必须将火电、水电、核电和各种先进的发电技术相结合，也必须加快发展天然气燃气轮机发电技术。燃气轮机应以其自身特点在电网中发挥重要作用。燃气轮机发电应是电力结构中的又一重要组成部分。
（3）燃用天然气的分布式燃气轮机冷、热、电联供，可望为解决电力负荷峰谷差找到有效途径。
随着经济发展和人民生活水平的提高，用于空调、取暖的电力负荷明显增加，造成日负荷和季节性负荷的峰谷差，这是世界各工业国家普遍存在的问题。我国现今人均用电拥有量远远低于工业发达国家的水平。我国电力的增长，其中一大部分将是满足生活用电的增长。生活用电包括取暖、空调等各方面的电力消耗，伴随着电力负荷的增长又加剧峰谷差的扩大。
在电力发展中可按满足高峰负荷来扩大装机容量，必须配备一批调峰机组或增加备用容量。这将会带来电网调整的困难，也影响电网建设的经济性。当代电力系统在继续发展以大型机组为核心大电网的同时，又注重中、小型发电的互补作用。以天然气直燃的微型燃气轮机分布式冷、热、电联供，可使用管网或车运天然气，大大减少在电网上的耗电，可化解电网峰谷差矛盾，提高电网的安全性和经济性，这已成为当代电力发展中的又一热点。
微型燃气轮机简单循环效率达40%，寿命45000小时。微型燃气轮机用于能源综合利用的冷、热、电联供热效率可达80～90%。目前美国、欧洲、日本都已批量生产微型燃气轮机。
