在全球氣候變化加劇、能源轉型提速的大背景下，天然氣作為清潔、高效的化石能源，仍將在未來的能源體系中占據重要地位，天然氣與可再生能源融合發展是行業重要發展方向之一。

我國提出“雙碳”目標以來，能源轉型進程明顯加快，以綠色零碳為主要特征的可再生能源快速發展，已經成為我國新型能源體系的重要組成部分。國家能源局發布的數據顯示，今年截至5月底，全國累計發電裝機容量約30.4億千瓦，同比增長14.1%。其中，太陽能發電裝機容量約6.9億千瓦，同比增長52.2%；風電裝機容量約4.6億千瓦，同比增長20.5%；水電裝機容量約4.3億千瓦，同比增長2.2%。

電力作為一種特殊的商品，其最大特點在于難以低成本、大規模儲存，其生產、輸送和使用都要求實時平衡。可再生能源存在著“看天吃飯”的特點，發電出力程度依賴于氣候和氣象條件變化，在年、月、日、時等時間尺度上都會大幅波動。為了平衡電力生產和消費兩側的波動，就需要依靠其他發電方式進行調峰。當可再生能源發電出力增加時，其他發電方式需要降低負荷保障可再生電力輸出；當可再生能源發電出力受阻時，則需要其他電力及時頂峰應急運行以保障電力供應穩定可靠。更棘手的是，可再生能源發電出力受阻與電力需求峰值往往重合，進一步放大了供需缺口。因此，可再生能源的快速發展，必然要配套更多的電力靈活性調節手段。

我國目前已經實現規模化商業應用的電力調節手段，主要包括電化學儲能、抽水蓄能、煤電靈活性改造和天然氣發電4種。綜合對比技術經濟性，天然氣發電單位成本偏高，但其投資成本適中，在選址和安全方面沒有特殊要求，是唯一可以秒級響應需求并長周期運行的調節手段，且碳排放較煤電機組低。靈活和相對清潔的雙重優勢，使天然氣成為可再生能源的最佳搭檔，可以與各類可再生能源組合，為我國新型能源體系建設持續“增綠降碳”。

天然氣與水電融合

水電受降水的季節性波動影響，全年存在明顯的豐水期-枯水期周期性變化。例如，長江每年11月至次年4月為枯水期，其他時段為豐水期，枯水期往往持續數月，當干旱或寒潮到來用電激增時，天然氣發電就成為有效的頂峰手段。2022~2023年，水電機組運行小時數同比變化呈現明顯的季節性變化特征，而當水電出力下降時，天然氣發電機組則適時頂上，表現出顯著的互補性。如2022年上半年降水處于正常水平，電力供需寬松，天然氣發電小時數同比下降40%；隨著下半年我國降水持續偏少和夏季高溫到來，水電運行小時數一路下降，天然氣發電則持續攀升至同比增長10%~20%的高位；12月，水電出力稍有改善，天然氣發電同比再次下降40%；進入2023年，持續干旱導致水電運行小時數再次下滑，而天然氣發電則相應同步增長。

除了通過整個電力系統互補調節，水電和天然氣發電也可以在物理上實現耦合聯動。川渝地區擁有豐富的天然氣和水力資源，具備實現氣水聯動平穩供電的基本條件；開采后的枯竭氣田又可以作為儲氣庫，進一步提升氣水耦合聯動的保障能力。當豐水期水電出力增長時，可以用廉價、零碳的水電保障氣田生產和儲氣庫注氣用電，并對外輸出；進入枯水期，則同步啟動天然氣發電機組，利用氣田產氣保障項目整體平穩供暖；當出現枯水期疊加極寒/酷暑的極端情況時，則可以通過儲氣庫進一步提升項目的調節能力。通過天然氣發電與水電的結合，可以部分抵消水電的豐/枯水期波動，實現電力的低碳平穩外送。

天然氣與光電融合

與水電的季節性變化不同，光伏發電受日照變化影響，在一日之內就會出現谷-峰-谷的波動起伏。以光伏發電為例，日出之后開始發電，隨著光照變強，出力不斷增長，午間達到全天最高峰，下午逐步下降，在日落后完全歸零。同時，春夏秋冬的季節變化同樣會帶來光伏發電出力的波動。

隨著光伏發電裝機規模的增長，電網凈負荷（總用電負荷扣除新能源出力后的負荷）也會出現日內的波動變化。日出后隨著光伏發電出力增長，凈負荷下降；午間光伏發電出力達到最大值，凈負荷降至最低點；傍晚光伏發電出力下降，凈負荷快速增長，并達到全天最高點；深夜用電需求下降，凈負荷也隨著下降。

這種小時級、大負荷的調峰需求正是天然氣發電機組的擅長領域，我國東部的江蘇、浙江等光伏發電大省，都配備了大規模的天然氣發電機組，山東青島也建設了海上光伏發電+陸上9F重型燃氣機組項目，平時光伏發電為主，頂峰時段和夜間則由天然氣發電，從而實現了太陽能資源的充分利用、順利消納和電力的平穩供應。

除了日夜變化帶來的波動，天氣以及各種突發因素也會影響光伏發電出力，需要天然氣發電緊急調峰。今年4月美國日全食期間，得克薩斯州光伏發電在正午時分從峰值幾乎清零，這一時段的電力缺口幾乎全部由天然氣發電填補，顯示了天然氣發電機組可靠的應急頂峰能力。

為充分利用青藏高原豐富的日照資源，青海省海西地區建設了光伏發電-天然氣發電-儲能一體化項目。項目包括6000兆瓦光伏發電機組、2000兆瓦燃氣發電機組、儲能時長2小時的200兆瓦儲能電池，通過不同機組的互補耦合，實現清潔電力的平穩外送。實際運行表明，白天光伏發電出力時段，天然氣發電出力相應降低，儲能電池進行儲電；晚上光伏發電出力為零，天然氣發電出力增加，儲能電池進行放電以滿足系統電力需求。光氣儲一體化項目綜合對外出力曲線與光伏發電曲線大趨勢相似，但是白天光伏發電、晚上天然氣發電，可以全時段保證系統電力需求。

天然氣與風電融合

風力是可再生電力的又一重要來源，風力可以在夜間繼續發電，部分填補光伏發電缺口。但與光伏發電相對固定的晝夜峰谷周期相比，風力變化的隨機性更大。在無風、微風時，風電機組難以出力，在風力過大時，也需要調整葉片角度或采取其他控制手段停止運轉以保護設備，導致出力受阻。在實際運行中，時常出現電力調度根據氣象預報要求火電機組提前降低負荷保障風電消納，而實際風速一旦超過風力機組上限，又需要火電緊急爬坡頂峰運行。因此，風電與天然氣發電之間具有更好的互補性。

由于風電出力受阻時間和持續時間不固定，配套的天然氣發電項目往往需要通過儲氣庫來保障氣源的及時響應。2005年前后，美國電力供應商Xcel Energy在科羅拉多州開發了700兆瓦的風力發電項目，并配套建設了備用燃氣發電機組；天然氣供應商CIG則利用該州枯竭油氣藏資源建設了工作氣量為3億立方米的Totem地下儲氣庫，并將其全部租賃給Xcel Energy下屬企業，租約長達32年。通過風電與天然氣發電、電力企業與燃氣企業聯動，空中的風力資源和地下的儲氣庫資源都得到了充分開發利用，電力企業可以保障電力的清潔可靠供應，燃氣企業獲得了新的客戶，儲氣庫運營商則得到了穩定可靠的設施經營收益。

我國也建設了一批風力+天然氣項目，并收到了較好的運行效果。“十三五”期間，新疆利用達坂城充沛的風力資源，建設了天然氣發電聯動供熱項目，每天11~13時及19~21時電力需求高峰時段利用燃氣鍋爐供熱，剩余的20小時則使用附近風電企業富余風電供熱，通過這種方式滿足了達坂城鎮40萬平方米8000余人的采暖需求，每個供暖季可減少煤炭消費1.8萬噸。

我國東部沿海也擁有充沛的海上風力資源。特別是河北、山東、江蘇、浙江、福建、廣東和廣西等省自治區，均布局了大量的近海和深遠海風電項目。而這些省份也是我國天然氣發電廠和LNG（液化天然氣）接收站的密集分布區，擁有靈活的電力調峰能力和充沛的天然氣供應/儲備能力。這些設施盡管分屬不同項目和業主，但在電網的統一調度下，形成了事實上的互調互濟，并且借助電力現貨市場和上海、重慶兩個天然氣交易中心，逐步探索利用市場化手段發現電、氣需求，形成反映市場供需的電、氣價格，實現電力上網價格和氣源供應價格聯動，并在未來最終解決天然氣發電項目經營困難問題。以廣東省為例，2024年3月1日電力現貨市場分時成交價格在凌晨4時左右低于300元/兆瓦時，幾乎只有水電、風電才有效益；隨著上午用電高峰到來，電價上漲到500元/兆瓦時，超過廣東燃煤標桿電價，煤電機組可以實現效益發電；在晚高峰時段，電價一度觸及670元/兆瓦時峰值，考慮電廠其他成本后，折合天然氣價格約2.7元/立方米，部分擁有低價氣源的天然氣發電廠也可以實現效益發電。

天然氣與可再生能源融合發展建議

天然氣發電的靈活調峰和相對清潔的屬性可以有力支撐可再生能源發展，也為天然氣在碳達峰碳中和之后打開了新的應用前景。為了更好地發揮天然氣優勢，與可再生能源實現深度融合，國內天然氣發電與電力企業在以下方面還需要進一步探索。

第一，繼續提升天然氣頂峰應急運行能力。近年來，我國儲氣調峰能力快速提升，但多數設施仍按照“注氣期平穩注入，采氣期平穩采出”設計注采能力，最大日注采能力難以滿足突發應急注采需求。我國儲氣庫通常按100~120天采出設計采氣能力，而前述美國用于風電調峰的Totem儲氣庫配備了35天采出的采氣能力，單位庫容采氣能力約為我國儲氣庫的3~4倍。除儲氣庫最大注采能力不足外，由于儲氣設施和外輸管道由不同主體投資建設，也出現了管輸瓶頸制約設施注采能力發揮現象。從近幾年運行情況來看，極端天氣頻繁出現，而可再生能源的快速發展又進一步催生了天然氣發電頂峰應急運行需求。儲氣庫、LNG接收站等儲氣設施能否在關鍵的幾天或一兩周時間連續高負荷運行，在很大程度上決定了全年保供任務能否圓滿完成。因此，油氣、管網、氣象、電力等部門需要加強合作，科學預測未來我國儲氣和應急調節需求，系統梳理儲氣設施建設潛力和可能存在的外輸瓶頸，從國家層面統籌規劃，確保天然氣“注得進，采得出”。

第二，探索天然氣發電+可再生能源協同發展的商業模式。當前我國天然氣發電受制于資源、氣價、電價等多方面因素，其調峰、清潔屬性尚未能完全體現，投資大、成本高、效益差成為天然氣發電的獨有標簽，大部分項目都進入了天然氣發電價格倒掛-運行小時數下降-項目經濟性下降-進一步壓縮運行小時數的惡性循環。在現有資源稟賦下，天然氣成本大幅下滑的可能性較小，但通過探索建立氣+可再生電力協同發展的商業模式，則有望解決這一問題。在天然氣+可再生能源外送項目中，天然氣發電保障可再生電力平穩輸出，減少棄風棄光；可再生電力攤薄天然氣發電成本，使之可以承受更大氣價波動。在電力供需緊張、電力現貨價格高企時段，天然氣發電機組還能獲取調峰收益。2023年底，國家發文要求進一步加快電力現貨市場建設工作，這為業界提供了解決天然氣發電發展和可再生能源消納問題的契機，天然氣這個可再生能源的最佳搭檔，將有望擁有更大的發展空間。

-----------------------------------------------本文摘自《中國石化報》