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睿信咨询“十五五”规划专题:燃气发电——清洁能源转型中的“稳定器”与系统灵活性支柱

发布时间:2025-11-10 14:11:10 原创:睿信咨询研究院
睿信致成管理咨询做为中国本土化管理咨询行业先行者,深耕行业20余年,为企业提供全方位管理咨询服务,内容包括:十五五规划咨询,战略规划咨询,人力资源咨询,薪酬激励解决方案,绩效设计解决方案,集团管控,组织管理,流程管理咨询,风险内控咨询,市场营销咨询,国企改革咨询,对标世界一流等管理咨询服务,备受中国企业青睐,5000+企业信赖之选。

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“十五五”时期是我国推动能源革命、实现碳达峰目标的关键阶段。随着新型电力系统建设加速推进,高比例可再生能源接入对电网稳定性提出更高要求。燃气发电凭借其清洁低碳、运行灵活、可协同新能源的独特优势,正从传统能源补充转变为电力系统不可或缺的稳定支柱。面对国际气源波动、成本传导机制不畅等挑战,“十五五”期间需通过政策引导、市场机制创新和技术突破,充分发挥燃气发电在调峰保供、减污降碳方面的多重价值,为能源安全与绿色转型提供坚实支撑。


燃气发电的核心价值:清洁、灵活与低碳的三重优势


燃气发电的独特性,源于其在环保性能、运行灵活性与碳减排潜力上的综合优势,这使其在电力系统中既能替代高污染煤电,又能支撑高比例可再生能源并网。


从环保性能看,燃气发电的污染物排放远低于煤电。以H级燃气联合循环机组与660MW超超临界煤电厂为例,前者脱硝后氮氧化物排放仅为0.07g/kWh,是煤电的39%;硫化物与烟尘排放近乎为零,而煤电即使经过超低排放改造,仍有0.12g/kWh的硫化物排放;二氧化碳排放方面,燃气发电为312.79g/kWh,仅为煤电的42%。此外,煤电在燃烧过程中会产生重金属(汞、铅等)排放,且煤炭存储、运输环节易造成粉尘与废水污染,而燃气发电几乎无此类二次污染。


在运行灵活性上,燃气发电是电网调峰的“利器”。其机组启动快(联合循环机组从冷态到满负荷仅需2-3小时,停机仅需50分钟),负荷调节速率高(H级机组达65MW/分钟,是同等煤电的3倍以上),可快速响应电网负荷波动。相比之下,煤电灵活性改造后最小技术出力仍需30%,且深度调峰会降低安全性与经济性;风电、光伏的可靠容量系数仅为14%-40%,依赖外部调峰资源。这种灵活性使其能有效平衡可再生能源的间歇性,保障电力系统稳定。


从碳减排潜力看,燃气发电是化石能源向零碳转型的“过渡桥梁”。其全生命周期碳排放强度为362-891g/kWh,仅为煤电的50%左右。更重要的是,燃气发电可通过技术升级实现近零排放:当前H级机组可掺烧50%氢气(体积比),预计2030年实现100%燃氢;结合碳捕捉与封存(CCUS)技术,可捕获90%的二氧化碳。这种“可升级性”使其避免了煤电的“碳锁定”风险,能适应长期减排目标。


国家政策的明确支持:从“补充电源”到“系统支柱”


中国对燃气发电的定位,随能源转型需求逐步清晰,政策从早期的局部探索转向系统性支持,明确其在新型电力系统中的关键作用。


“双碳”目标提出后,燃气发电的调峰价值被重点强调。2021年《2030年前碳达峰行动方案》提出“大力推动天然气与多种能源融合发展,因地制宜建设天然气调峰电站”;2022年《关于完善能源绿色低碳转型体制机制和政策措施的意见》进一步明确,要建设“双调峰”电站(既满足电力调峰,又调节天然气消费季节差)。这一定位呼应了新型电力系统对灵活性的需求——随着风电、光伏年增2亿千瓦以上,电力系统亟需“储”“调”能力,而燃气发电的调节性能远超煤电与储能(当前抽水蓄能占比仅1.7%,电化学储能尚处起步阶段)。


2024年《天然气利用管理办法》的修订,为燃气发电发展松绑。新规将“气源落实、具有经济可持续性的天然气调峰电站”纳入“优先类”用气项目,同时将煤炭基地基荷燃气发电从“禁止类”调整为“限制类”,解除了部分区域的绝对限制。这一调整体现了“因地制宜”的思路:在长三角、珠三角等经济发达地区,燃气发电可替代煤电改善空气质量;在三北地区,可作为新能源基地的调峰电源,支撑风光外送。


地方层面的政策配套也在跟进。江苏、浙江、上海等省市推行“两部制电价”,通过容量电价保障燃气电厂固定成本回收,电量电价随气价联动调整;广东、山东探索电力市场化交易,允许燃气电厂参与现货与辅助服务市场,凸显其调峰价值。这些政策试图解决燃气发电“成本高、收益低”的矛盾,为其长期运营提供保障。


与其他能源的对比:不可替代的“系统价值”


在电力系统的多元电源中,燃气发电的优势并非单一维度的“成本最低”,而是其在清洁性、可靠性与灵活性上的“平衡能力”,这使其难以被其他能源完全替代。


与煤电相比,燃气发电是“减污降碳”的优选。尽管煤电成本较低(0.3-0.5元/千瓦时),但环保改造与碳成本使其综合成本持续上升。以碳价60元/吨计算,煤电碳成本约0.045元/千瓦时,而燃气发电仅0.019元/千瓦时。更重要的是,燃气发电无需承担煤电的重金属污染治理、固废处置等隐性成本,在环保标准趋严的背景下,其“绿色溢价”逐步收窄。


与可再生能源相比,燃气发电是“稳定器”。风电、光伏的度电成本已接近甚至低于燃气发电(0.3-0.4元/千瓦时),但受天气影响显著。例如,风电的可靠容量系数仅14%-27%,需配套调峰电源弥补出力波动。燃气发电可与风光形成“互补”:风光大发时停机,负荷高峰或风光骤减时快速启动,这种协同模式能使系统碳排放减少62%-78%,远高于单一风光替代的25%-45%。


与储能技术相比,燃气发电更具“经济性与成熟度”。当前电化学储能度电成本约0.9元/千瓦时,且满负荷运行仅4-10小时,难以满足季节性调峰需求;抽水蓄能受地理限制,建设周期长达8-10年。而燃气发电的度电成本约0.59-0.72元/千瓦时,可连续运行,且调峰范围覆盖分钟级到季节级,是当前最具成本效益的灵活电源。


面临的挑战:成本、气源与价值量化的三重制约


尽管优势显著,燃气发电的发展仍受多重因素制约,这些挑战需通过政策与市场机制协同解决。


一是天然气成本高企与供应波动。燃气发电的燃料成本占比达85%,而中国天然气对外依存度约45%,国际气价波动直接影响发电经济性。2022年俄乌冲突导致LNG价格暴涨,部分燃气电厂因“多发多亏”而停机。国内气源分布不均也加剧了区域差异——长三角、珠三角依赖进口LNG,而三北地区虽有中亚管道气,但管网配套不足,导致“气电用气量占比仅17%,远低于发达国家的1/3”。


二是价值未被市场充分认可。燃气发电的环保与调峰价值尚未通过价格机制体现:碳市场与排污权交易仍不完善,其减排收益难以量化;辅助服务市场补偿不足,如国电投广东公司燃气电厂辅助服务收入占比不足5%。此外,两部制电价仅在部分省市推行,多数地区仍采用单一电价,难以覆盖调峰机组的固定成本。


三是技术升级与产业协同滞后。燃氢、CCUS等零碳技术尚处示范阶段,国内H级燃机仍依赖进口,国产化率不足30%;燃气发电与新能源的融合缺乏商业模式——例如,绿氢与燃气发电的耦合需要源网荷储多主体协同,但当前利益分配机制不明晰。


未来路径:从“过渡”到“融合”的发展方向


基于自身优势与政策支持,燃气发电的未来发展需聚焦“明确定位、降本增效、技术突破与区域协同”四大方向。


在战略定位上,需将燃气发电纳入新型电力系统核心规划,明确2030年2-4亿千瓦、2060年2-3亿千瓦的长期装机目标,使其与风电、光伏形成“风光为主、气电为辅”的协同格局。同时,将调峰成本纳入电力系统总成本,通过用户分摊机制保障投资回收。


在气源保障上,需构建“多元供应+市场改革”体系。加大国内页岩气开发(如四川盆地),拓展俄罗斯、中东等进口渠道;推动燃气电厂直购气试点,减少中间环节加价;完善储气库与管网互联互通,提升冬季调峰能力。


在价格机制上,推广“两部制电价+市场化交易”。容量电价覆盖固定成本,电量电价与气价联动;鼓励燃气电厂参与现货市场与辅助服务市场,高峰时段电价可设定为平均电价的2倍,凸显调峰价值。


在技术与区域布局上,推动“零碳升级+差异化发展”。东部沿海发展高效调峰电站与分布式能源(如冷热电三联供);三北地区建设“风光气储一体化”项目,利用绿氢储能与燃气发电耦合;加速燃氢轮机与CCUS技术研发,2030年前实现100%燃氢商业化。

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