城市天然氣用戶發展策略研究

摘 要

摘要：合理確定城市天然氣用戶發展策略，是實現資源有效配置和保障燃氣行業健康、可持續發展的客觀要求。本文介紹了城市天然氣用戶發展的基本原則，分析了各類用戶用氣規模、調峰
摘要：合理確定城市天然氣用戶發展策略，是實現資源有效配置和保障燃氣行業健康、可持續發展的客觀要求。本文介紹了城市天然氣用戶發展的基本原則，分析了各類用戶用氣規模、調峰需求和價格承受力等方面的特點，在合理確定用氣結構方面給出了建議。
關鍵詞：城市燃氣；天然氣；用戶發展；用戶評價
1 引言
    天然氣作為一種清潔、高效、便利、經濟的能源，對于改善城市居民生活水平和人居環境、優化城市能源結構、實現節能減排具有重要作用。合理選擇天然氣用戶，是資源有效配置和燃氣行業健康、可持續發展的客觀要求。
    本文所討論的天然氣用戶，主要包括居民、商業、汽車、采暖、空調、分布式能源、工業燃料、調峰電廠等城市燃氣用戶。燃氣基荷電廠、工業原料等用戶一般布局在天然氣產地或中轉地，由上游運營商直接供氣，在此暫不討論。
2 天然氣用戶發展原則
2.1 改善生活質量，提高管道燃氣普及率
    以改善人民生活質量為目的，確保天然氣優先用于關系民生的居民及公共服務設施領域，發揮其社會效益。城市天然氣管網主動向城郊、新區、新城、中心鎮等區域延伸，提高管道燃氣普及率；對管網暫時無法到達的城鎮及部分新農村，積極采用壓縮天然氣離網氣化。
2.2 突出環保效益，擴大天然氣利用規模
    充分發揮天然氣作為清潔、高效能源的節能效益和環保效益，不斷擴大天然氣利用規模，推廣天然氣的多領域利用，優化城市能源結構，改善城市空氣質量，為實現節能減排和發展低碳經濟提供有效支撐。
2.3 優化用氣結構，提高燃氣設施利用率
    積極發展穩定負荷用戶、低谷氣用戶和協議可中斷用戶，優化天然氣用氣結構，從需求方面做到削峰填谷，緩解調峰壓力，提高燃氣管網設施利用率。盡量避免強制性停氣錯峰和建設不必要的儲氣設施，保障供氣的連續性和可靠性，維護社會和諧穩定。
2.4 降低市場風險，保障燃氣發展可持續性
    優先發展天然氣價格承受力較強的用戶，確保用戶用氣需求和政府相關補貼政策的合理性、穩定性，降低供氣企業運營的市場風險，保障燃氣事業可持續發展。
3 用戶發展重點考慮的幾個因素
    在保障居民生活和商業用氣的基礎上，優先發展有利于擴大用氣規模和促進節能減排、有利于調峰調度、價格承受力強的用戶。
3.1 有利于擴大用氣規模和節能減排
    合理、有效地擴大天然氣利用規模，能夠保障燃氣供應企業的經濟效益，提高企業運營水平和綜合競爭力，同時節能減排效果明顯。用氣規模相對較大的用戶類型主要包括工業用戶、電廠用戶、采暖用戶、分布式能源用戶和汽車用戶。
    目前我國大部分地區地方經濟的支柱性產業仍是工業，工業用戶采用天然氣作為燃料，能夠提高生產效率、改善生產環境，用氣需求量巨大。特別是經濟發達、缺煤少油、環保要求高的廣大東部、南部地區，工業用戶使用天然氣具有較好的綜合效益。
    燃氣調峰電廠一般建設在大中城市周邊，靠近電力負荷中心，發電效率較，調度靈活，能夠直接、迅速地應對電網峰值變化，緩解電力供應緊張局面。隨著電煤成本增高、用電高峰負荷缺口增大，調峰電廠已成為保障電網安全運行的重要設施，也是重要的天然氣潛在用戶。
    在北方集中供熱區域，隨著城市大氣環境保護意識的空前加強，近年來出現了集中供熱“煤改氣”的發展趨勢。燃氣采暖用氣量較大，有利于提高用氣規模，節能減排效益顯著。采暖用氣由于關系到百姓的日常生活，屬于不可中斷用戶，其發展規模應根據總體用氣結構和調峰能力量力而行。
    目前機動車尾氣排放已成為城市大氣的主要污染源之一。天然氣作為出租車、公交車、環衛車、重載卡車等區域內使用率高的機動車燃料，用氣規模大，具有顯著的環保效益。同時，天然氣汽車用戶還具有經濟效益好，燃料可替代等優點，也是應當優先發展的用戶類型。
    根據替代燃料的不同[1]，各類天然氣用戶的節能減排效益對比如表1所示。可見，工業用戶、分布式能源用戶、電廠用戶、替代小鍋爐的采暖用戶使用天然氣的節能減排效益相對較好。
3.2 有利于調峰調度
    一般各類天然氣用戶用氣均具有以12個月為周期的季節性變化。特別是我國北方城市，如果在用氣結構中采暖、熱電廠等用戶比例偏大，將造成月間用氣不均勻，季節調峰壓力大。隨著總用氣規模的增加，峰值負荷一旦在儲氣、調度方面不能解決，將造成部分用戶斷氣或限供，帶來負面的社會影響。
    參考北京、天津、鄭州、廊坊等用氣特點，得到我國北方地區各類用戶典型月用氣不均勻系數，如圖1所示。其中，采暖、空調、調峰電廠用戶用氣的季節不均勻性較強，居民、商業、工業、汽車用戶用氣相對平穩。空調、分布式能源、調峰電廠用戶除能消費一部分低谷氣量外，還可以為電力系統削峰，減少峰電建設投入，同時提高供電可靠性，是電網的有益補充。
表1 天然氣利用減少的大氣環境排放量
單位：g/cm3
用戶類型
煙塵
SO2
NOx
CO2
居民
5.7
28.6
3.0
2436.0
商業
5.3
24.8
2.6
2111.4
工業
11.3
37.5
10.1
3375.0
汽車
0.1
2.8
11.4
710.0
分布式能源系統
3.7
38.8
11.9
2842.0
供熱(代小型鍋爐)
128.9
46.8
12.2
3238.0
供熱(代中型鍋爐)
12.5
32.O
9.3
2570.0
供熱(代大型鍋爐)
4.9
23.2
7.8
2172.0
空調
1.5
16.5
2.5
534.0
凋峰電廠
3.9
39.4
14.2
3556.0
熱電廠
3.9
41.1
13.1
3760.0

 

為直觀表示不同用氣結構的負荷特點，以北京、香港、天津等地工程實際為原型，構建4種用氣結構情景模式，對其季節調峰需求進行分析，如表2所示，其中峰谷比為最高用氣月與最低用氣月日均用氣量之比。
表2 不同用氣結構情景模式下的月用氣工況
模式
用氣結構
峰谷比
季節調峰量
采暖為主
居民20%，商業13%，工業6%，汽車3%，采暖55%，空調3%；
5.86
34.0%
民用為主
居民60%，商業30%，汽車4%，汽車3%，空調3%；
1.33
4.6%
工業為主
居民10%，商業9%，工業70%，汽車5%，采暖2%，空調4%；
1.21
2.7%
均衡用氣
居民20%，商業15%，工業25%，汽車15%，采暖15%，空調10%；
1.88
11.2%
    可見，以采暖用戶為主的模式用氣均勻性最差，峰谷比達到5.9，所需的季節調峰儲氣量也最高，占全年用氣量的34%；以民用戶、工業用戶為主的模式用氣均勻性較好，季節調峰儲氣量僅占全年用氣量的3%～5%。通過合理、均衡配置用氣結構，只要將季節調峰量控制在15%以內，一般均可由上游供氣企業解決。超出上游可調節范圍后，城市須自行建設季節調峰設施，往往投資大、成本高、使用效率低，造成一定的資源浪費。
    為保障供氣的可靠性和經濟性，應根據各類用戶的季節性用氣特點確定合理的發展策略，優化用氣結構，從需求側改善用氣負荷曲線，緩解季節調峰壓力。在保證居民和商業用氣前提下，優先發展全年用氣較為均衡的基礎性用戶，如工業用戶、分布式能源用戶、汽車用戶；積極發展利用低谷氣的空調用戶、調峰電廠用戶、工業用戶和能夠使用備用燃料的協議可中斷用戶；在儲氣調峰能力范圍內，有計劃的發展采暖用戶、熱電廠用戶。
3.3 價格承受力強
    隨著天然氣定價機制和資源稅費征收機制的逐步改革，以及進口天然氣量增加，預計未來天然氣價格仍有一定程度的上漲。同時，國內外經濟發展還存在一些不確定因素，一旦出現用戶用氣意愿不足的情況，將直接造成供氣企業的經營效益下降甚至高額虧損，不利于燃氣行業的健康、可持續發展。
    對此，應建立合理的風險分擔機制，在用戶選擇過程中適當考慮其價格承受力。天然氣價格承受力主要與替代能源價格和用戶用能習慣有關。一般情況下，居民和商業用戶、汽車用戶均有較好的價格承受力，應優先發展；天然氣采暖、電廠用戶價格承受力較差，往往需要政府財政補貼才能正常運營，發展用戶時應慎重考慮[2]。
    工業用戶的情況較為復雜，其價格承受力與生產工藝對天然氣的依賴程度有關。一般玻璃、紡織、醫藥等工藝上必須使用燃氣的企業和冶金、制造、搪瓷、食品等使用燃氣后能夠有效提高產品質量、降低成本的企業價格承受力較強，而主要以煤為燃料、附加值較低的產品價格承受力較差。因此，工業用戶的發展應有選擇性[1,3]。
    天然氣分布式能源系統由于實現了能源的梯級利用，運行靈活且易于調節，降低了燃料成本，對天然氣價格也有一定的承受力。此類系統適用于負荷集中、用能時間長、環保要求高、能源購置占運行成本比例較大的項目，如城市中心商業區、中小型工業園區以及機場、酒店、醫院等大型公服用戶，是天然氣高效利用和下游市場開拓的一個重要途徑。
    各類城市天然氣用戶用氣特點對比如表3所示。
表3 各類天然氣用戶用氣特點對比
用戶類型
節能減排效益
調峰效益
價格承受力
居民和商業
較好
一般
好
工業
好
好
一般
汽車
好
好
好
分布式能源
好
好
較好
采暖
好
較差
較差
制冷
較好
好
一般
調峰發電
好
一般
一般
4 結束語
   在天然氣用戶選擇時，應綜合考慮各種社會因素、經濟因素、環保因素，以實現資源的高效、合理配置。在保障居民和商業用氣的同時，應充分利用上游供氣能力，優先發展有利于擴大用氣規模和促進節能減排、有利于調峰調度、價格承受力強的用戶，優化用氣結構，實現燃氣行業的健康、可持續發展。
參考文獻
1 田貫三，付林.西氣東輸中天然氣合理應用方式研究[M].北京：中國建筑工業出版社，2009
2 楊澤亮，胡錦華，王聰.廣東省天然氣下游用戶市場潛力分析[J].東莞理工學院學報，2006：13(4)63-66
3 陳進殿，周淑慧，王占黎.天然氣客戶評價指標體系與數學模型[J].天然氣工業，2009：29(4)：112-114
 
(本文作者：張中秀 中國城市規劃設計研究院 100037)