发电成为天然气利用重要方式
SHPGX导读：天然气因其良好的可贸易性、低排放，已成为世界许多国家能源多元化的重要选项。天然气发电因原料来源丰富，具有灵活性，成为全球电力的重要来源和可再生能源发电的有力支撑。未来，人工智能技术及应用的飞速发展，对电力的需求将飙升，同时有望拉动天然气发电需求大幅增长。
天然气因其良好的可贸易性、低排放，已成为世界许多国家能源多元化的重要选项。天然气发电因原料来源丰富，具有灵活性，成为全球电力的重要来源和可再生能源发电的有力支撑。未来，人工智能技术及应用的飞速发展，对电力的需求将飙升，同时有望拉动天然气发电需求大幅增长。
气电在全球电力系统中地位突出
天然气发电具有环保、高效、灵活等优点，是目前世界上广泛应用的一种发电方式。天然气发电已经成为全球第二大电力来源，是各个国家追求能源多元化过程中的一个重要选项。英国能源智库Ember（恩伯）5月11日发布的《全球电力评论》显示，2023年，全球天然气发电量达到6634太瓦时（TWh），占全球发电量的23%，仅次于煤炭（发电量10434太瓦时，占比35%）。
随着全球对清洁能源的需求不断增加，天然气发电市场也在不断扩大。贝哲斯咨询公司指出，全球天然气发电市场规模在2019年达到约1200亿美元，预计到2025年将达到1700亿美元。目前，天然气发电市场主要分布在北美、欧洲、亚太和中东地区。其中，北美和欧洲是天然气发电市场成熟的地区，亚太和中东则是天然气发电市场增长较快的地区。
天然气发电具有良好的发展前景，原因在于其在降碳减排的同时，可以有力提升电力系统的稳定供应、新能源消纳和能效水平。国际能源署今年4月指出，过去的这个供暖季出现了几次寒潮，导致北半球主要市场的天然气需求出现创纪录的飙升。这凸显了天然气供应的灵活性对于能源安全至关重要，包括在日益依赖对天气敏感的可再生能源发电的同时，使用天然气发电作为备用选项。
在我国，将气电调峰作为构建新型电力系统的重要组成部分，是助力能源碳达峰，构建清洁低碳、安全高效能源体系的重要实现途径之一。我国天然气发电保持较快增长，2012—2022年间，发电装机年均增速达12%以上。在即将出台的《天然气利用政策》的支持下，我国天然气发电项目发展有望加速。
美国引领全球气电发展
恩伯的数据显示，2023年，全球天然气发电量增长53太瓦时，增幅0.8%。增长主要是由美国推动的。2023年，美国天然气发电量增长115太瓦时，排第一；中国增长25太瓦时，排第二；伊朗增长14太瓦时，排第三。同时，由于天然气价格高企和电力需求下降等，部分国家2023年天然气发电量下降。其中，日本的降幅最大，为27太瓦时；其次是英国，下降24太瓦时。
2016年，天然气超过煤炭，成为美国发电的第一大能源来源，自此之后稳定地保持了第一的位置。天然气发电量在发电总量中的占比从2021年的37%增加到2023年的43%。随着一些燃煤电厂退役和剩余电厂有效发电时间的缩短，燃煤发电量的占比从2021年的23%下降到2023年的16%。美国能源信息署（EIA）的数据显示，2023年，天然气发电新增装机容量在美国发电新增装机容量中位居第二，仅次于太阳能。
由于美国国内天然气供应量的增加和相对较低的天然气价格，天然气发电持续快速发展，满足了市场对绿色低碳、灵活调峰的需求。然而，天然气发电厂的可调度性、效率和区域覆盖范围差异很大。此外，天然气涡轮机效率的提升意味着天然气发电厂的“年龄”会影响这些发电厂的使用方式。
EIA指出，在美国，几乎所有天然气发电厂都是可调度的，这意味着在电网需要时可以可靠地调用它们来满足电力需求。这些工厂使用4种不同类型的技术来支持天然气发电的灵活性：联合循环燃气轮机、简单循环燃气轮机、蒸汽轮机和内燃机。除了设备类型，不同技术类型的工厂配置和操作方法也有所不同。2022年，使用联合循环燃气轮机的发电厂占美国天然气发电厂的最大部分。
在电力需求高峰期间，电网运营商必须有可调度的电力来源。今年1月，得克萨斯州遭遇寒流，电力需求激增，主要由天然气发电满足。根据EIA今年5月发布的数据，1月，得克萨斯州冬季天然气每小时发电量创历史新高。在3天寒流期间，天然气发电量占所有发电量的56%。
人工智能发展将拉动气电需求
人工智能技术及应用的飞速发展，将推动用电量激增，未来仅靠可再生能源很难满足社会用电需求，天然气发电需求有望大幅增长。
在4月发布的《北美天然气战略规划展望》中，伍德麦肯兹考虑到数据中心和人工智能的爆炸性增长，以及芯片制造等电力密集型行业的发展，上调了美国天然气需求预测。该公司现在预计，到本世纪40年代初，美国天然气总需求将增加300亿立方英尺/日，而之前的预测为130亿立方英尺/日。高盛4月发布的报告显示，为应对人工智能和数据中心带来的电力需求增长，天然气发电预计将占到增量的60%，而可再生能源发电将占到剩余的40%。
尽管近年来全球风电、光伏发电迅猛发展，但是它们的波动性、随机性和间歇性特征明显，电网对于灵活性电力来源的需求越发迫切。天然气作为灵活性电力来源，可以起到桥梁作用，缓解能源转型中的诸多矛盾。
许多能源公司看好天然气发电的发展前景。5月6日，雪佛龙董事长兼CEO迈克·沃斯（MikeWirth）表示，随着人工智能和数据中心的发展，推动用电量激增，对天然气的需求可能会超出预期。杜克能源公司（DukeEnergy）执行副总裁哈里·西德瑞斯（HarrySideris）3月表示，该公司预计将通过可再生能源和天然气的结合，并增加更多的核电来满足不断增长的电力需求。
为减少碳排放，亚马逊、谷歌、微软等大型科技公司已经承诺用可再生能源为数据中心供电。睿咨得能源指出，仅靠依赖于天气的太阳能和风能，可能不足以满足这些公司的电力需求，天然气发电可填补可再生能源发电不足的缺口。
本文来源 | 中国石油报
记者 | 李小松