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日本天然气发电发展的经验

编辑:   发布时间:2016-08-09

       1 日本天然气发电产业的基本情况

       1.1日本电力结构的基本特征

       日本能源资源极为匮乏,能源供给的对外依存度极高。尽管日本政府极力促进国内能源的不断挖潜,但是其能源对外依存度依然长期高于90%。自20世纪90年代日本经济低迷以来,保持清洁、低价的电力工业发展成为维护日本产业竞争力的重要保障。为此,政府逐渐在电力系统引入竞争机制,并将发电系统清洁化作为环保法案的重要组成部分。因此,日本电力企业一直致力于寻找最优的发电结构,并努力保持优质低价的电力供给。从10家主要电力企业经营情况看,日本发电结构有以下几个特征。

       第一,新能源发电比重较低,水电是日本新能源发电的主要形式。大力发展新能源发电是日本能源自给的重要体现,但是其比重一直较低。自1980年至2013年,日本10家电力企业供电结构中,地热能以及其他新能源发电量占总发电比重一直小于2%,而水电比重一直维持在10%左右,是日本新能源发电的主要形式。近年来,日本加大对太阳能发电的补贴力度,鼓励发展太阳能、地热能等新能源发电,并希翼到2030年新能源发电的比例达到22%~24%。

       第二,火电是日本电力供给中的主力,天然气发电比例增长较快。二次世界大战之后,日本经济复苏需要电力供给作为基础,煤炭是日本当时仅有的能内部挖潜的能源品种。所以,在当时火力发电构成中,煤炭占据主导地位。随着日本经济进入稳定时期,石油进口增速加快,石油成为日本电力企业的主要发电能源,煤电比例有所下降。20世纪70年代初,天然气开始引入日本,成为发电的燃料之一。两次石油危机发生后,日本感受到石油供给中断对经济和能源安全的危害,开始寻求更加稳定的能源供给系统。鉴于国内环境保护以及温室气体减排的需要,天然气逐渐成为日本重要的发电能源。从日本10家电力企业电源结构演变看,石油发电占总发电量的比重由1980年的46%下降至2013年的15%;煤电占总发电量的比重有所上升,由1980年的5%上升至2013年的30%。天然气发电在火电中发展速度最快,也是当前最主要的火电。目前,天然气发电量占总发电量的比重已经由1980年的15%上升至2013年的43%(图1)。


图1 日本10 家电力企业各种电源发电量和发电比重(%)
注:发电数据为10 家电力企业的合计值(含受电)。

       第三,核电暂时陷于停滞,但未来依然是日本电力发展的重要方向。2000年左右,10家日本电力企业核电占总发电量比重曾高达34%。2011年“福岛核泄漏事件”后,核电在日本停滞。但是,核电在日本未来能源战略中依然占据重要的地位。2014年4月11日,日本内阁会议通过《战略能源计划(StrategicEnergyPlan)》,继续将核电定位于“重要的基础电源”,这与民主党执政期间提出的“零核电”计划有很大不同。根据日本经济产业大臣咨询机构委员会的报告,日本政府计划到2030年的发电结构中,力争使核电占比达到20%左右,可再生能源接近25%,石油发电比重降低至3%,煤电和气电比例相当,各占25%左右(图2)。


图2 日本2030 年电力结构比例(%)
综合资源能源调查会(经济产业大臣咨询机构)委员会报告。

       1.2日本天然气发电的现状

       从日本电源结构的演变看,气电发展速度最快。其中,主要是利用液化天然气(LNG)发电,至今已有将近45年的历史。1970年,日本东京电力企业和东京煤气企业联合将从美国阿拉斯加进口的LNG用于南横滨电厂1-2号机组发电。从此开始在日本推广天然气发电。此后,天然气电厂在日本进入快速发展时期,大型发电企业积极建设LNG电站。截止到2014年,日本可使用LNG发电的电站装机容量占总发电装机容量超过65%。

       日本天然气发电的主要特点可以概括为以下3个方面。

       第一,与主要发达国家和发展中国家地区相比,日本气电比例比较高。2012年,日本全部电力企业天然气发电比重接近40%,比美国高9个百分点,比世界平均水平高16个百分点,仅低于俄罗斯和意大利(见表1)。


注:日本数据统计包含全部电力供给企业。

       第二,日本各类电源中,天然气发电成本高于燃油发电和燃煤发电。据统计,在日本,石油、煤炭发电平均成本最便宜,约为7.8日币/kWh,其次为核能发电,约为8日币/kWh,即使在核能发电中加入核电站事故等赔偿费用,其发电成本也仅为8.4日币/kWh。排在第3位的才是天然气发电,其发电成本约为12.5日币/kWh,是石油煤炭发电成本的1.6倍,是核电的1.48倍。可再生能源方面,太阳能发电的成本最高,达到30.6日币/kWh,其次为风力发电,约为21.2日币/kWh。即使在发电成本较高的情况下,基于对生态环境保护的要求,天然气发电依然增长速度较快。

       为此,日本极力通过电力市场改革,引入竞争机制,不断促使企业降低发电成本,提升产业竞争力。同时,日本政府通过税收、补贴政策支撑和鼓励燃气发电核心技术的开发,帮助企业获得安全稳定的天然气供给。最重要的是,日本出台完善的能源行业法案,根据国家经济发展阶段性特征,调整能源行业政策方向,并通过法律法规形式固定下来,保障国家能源战略的实现。

       第三,日本气电仍然具有较大的开发潜力。2015年,日本政府宣布,计划到2030年温室气体减排目标相对于2013年降低26%,即到2030年排放量预计为10.42亿tCO2。为了实现这个减排目标,更加突显了天然气发电的重要性。虽然可再生能源发电、核电的排放量最低,但是从市场消纳能力来看,天然气发电无疑是日本最具有开发潜力的清洁能源。

       2 日本促进天然气发电的措施与政策

       2.1寻求天然气进口来源的多元化,保障天然气供给安全

       日本液化天然气主要从马来西亚、卡塔尔和俄罗斯等亚洲和中东国家进口。亚洲和中东的天然气出口国中,有些国内局势动荡,有些与日本有地缘政治上的竞争关系,进口安全性存在隐患。为了避免遭受类似于两次石油危机那样的能源供给中断的冲击,日本一直积极寻求其他更为安全的进口途径。近年来,随着北美页岩气田的开发,日本天然气贸易伙伴国开始多元化。美国正在逐步增加对日本的天然气出口,这将大大保障日本天然气供给安全。

       2.2通过放松管制和价格改革降低天然气发电成本

       长期以来,在国际原油贸易中,中东原油出口国将同一品质原油出口到亚洲地区的离岸价格要高于出口到欧美国家的价格,称为“亚洲溢价”。因为亚太地区的LNG贸易主要采取与原油价格挂钩方式,除了部分印尼出口LNG与其出口原油价格(ICP)挂钩之外,其他LNG合同绝大多数是跟日本一揽子进口原油价格(JCC)挂钩。

       所以,天然气国家贸易中也存在亚洲溢价问题。日本是世界上LNG贸易量最大的国家。日本的LNG价格与进口原油综合价格(JCC)挂钩。这就使得日本液化天然气进口价格高于欧美天然气定价中心价格。按照等热值计算,日本天然气进口价格也高于经合组织国家原油到岸价格。加之,亚太地区尚未建立完善的天然气交易批发市场,定价机制也基本属于“一单一议”,且天然气进口合同多为“照付不议”的长期合同,使得亚洲天然气价格优势一直没有显现。特别是在美国页岩气田大规模开发之后,日本液化天然气价格与美欧管道天然气价差逐步扩大。

       为了应对国际天然气贸易定价机制的缺陷,日本大力推行国内天然气和电力改革,以体制改革和价格形成机制改革促进发电成本的下降,并通过发展能源金融的手段,如推行在东京工业品交易所(TOCOM)实施全球首个液化天然气期货交易等,为国内天然气进口企业提供价格保护措施。20世纪90年代中,日本开始大力推进天然气行业改革。1995年,日本修改《天然气利用法》;1999年日本再次修改《天然气利用法》。允许天然气企业实施灵活定价措施,即天然气企业可以根据自己所在区域的特殊性、设备运行效率和客户消费的基本情况,针对不同用户自行制定天然气价格和折扣率,而后在政府相关机构备案即可。

       电力体制改革方面,日本首先从增加电力供给入手,放宽发电市场的准入条件。1995年,日本修改《电力事业法》,除了东京电力企业等10家电力企业以外,日本也引入独立供电商(IPP)和“特定电力企业”,以招标的形式或在特定地区从事供电业务,增加供电市场的竞争,以鼓励电力供给的稳定增长。之后,改革电价形成机制。日本政府根据各个电力企业经营状况,制定“标尺价格”作为上网电价的参照。对高于参照价格的电力企业,政府有义务督促其降低成本。2003年,日本对所有供电企业实施统一的输电收费标准。此外,在对输配电网运营成本进行监管的条件下,日本政府对于大用户电价实施由用户与供电企业商定的方式,利用市场竞争机制促进电网企业降低成本。虽然电力企业依然对小用户电价拥有定价主导权,但是不能随意调整电价。

       同时,日本逐步开放零售市场。日本在1995年12月提出对于电力需求超过2MW的用户,可以自主选择电力供应商;2004—2005年,又将标准降至需求超过50kW的用户。2014年,日本参议院本部会议通过《电气事业修正案》,提出自2016年起,日本将实现电力销售全面自由化,即家庭等零散用户也可以自主选择电力企业。这也意味着10家电力企业在各自营区的垄断经营模式可能被打破。

       2015年6月,日本参院全体会议表决通过《电气事业法》修正案,计划到2020年4月将大型电力企业剥离输配电部门,实现“发电输电分离”。这是日本电力行业各环节放松管制、促进竞争的“收官之作”。实施后,日本发电、输电、配电系统均实现全面市场化,将有助于日本进一步降低电价。

       2.3鼓励企业天然气发电生产技术研发

       20世纪70年代,受国际石油危机的影响,日本改用煤炭和天然气代替石油发电。具体措施包括停用部分高能耗、低效率的燃油机组;把原设计燃煤机组恢复烧煤;少量燃油机组改烧水煤浆;适度发展煤电机组;着力发展燃用LNG或液化石油气(LPG)的常规大型火电机组和燃气—蒸汽联合循环机组。此后,日本以企业研发为主导,大力推进与天然气发电业务相关的技术创新。以日本三菱企业为例,其开发燃汽轮机联合循环设备(GTCC)为代表的燃气轮机设备已经达到世界最先进水平。这些设备不仅用于日本本土天然气发电行业,还成为日本出口的重要组成部分。同时,为节省能源利用,2009年日本东京电力企业建成利用天然气压差发电的发电站,该站利用管道高压天然气发电减压时产生的能力直接发电。同时,日本还建有利用液化天然气在低温下变成气体时产生膨胀能力来发电(冷热发电),实现能源零浪费。

       为了适应本国地质条件,减少地震对LNG储库和电厂的危害,日本积极发展地下天然气储气库,为世界罕见。2012年3月,日本燃气企业建成位于横滨市鹤见区扇岛工厂的第4座LNG地下储气库,其储量可供日本36万户普通家庭使用1年。日本目前拥有世界上最多的LNG接收站。截至2010年,日本共有LNG接收站26个。为了解决日本地势不规则,无法实现骨干网全覆盖的问题,日本还建有内航船LNG接收站5个,以及卫星站68个。

       2.4日本促进天然气发电的行业税收政策

       由于天然发电成本高于煤电和油电,为了鼓励天然气发展,日本政府积极利用优惠的税收政策,减轻天然气企业的经营负担。

       首先,从能源税收占能源价格比例看(见表2),无论是民用天然气还是工业用天然气,其税收在价格中的比重都是最低。煤炭和液化石油气的行业税收水平远高于天然气和石油。

       第二,日本制定严格的环境保护法律法规,实施与环境保护直接相关的优惠税收政策。例如日本为应对气候变化和履行《京都议定书》,推动低碳发展,针对使用化石燃料的家庭、办公场所、工厂企业以及发电企业开征碳税。如果排放大户努力减排,可以减免80%的碳税。

       第三,日本燃气集团和电力企业合作,是液化天然气(LNG)在日本能快速发展的重要原因。在液化天然气引入日本初期,由于前期投资巨大,仅用于民用燃气难以收回成本。发电可以促进天然气规划化利用,有助于尽快收回投资。20世纪80年代,东京燃气企业与东京电力企业已经在经营液化天然气接收终端中有所合作。双方可以相互交换各自船货,不断加强在国际贸易中的定价能力和市场份额。此外,由于冬季是用气高峰,夏季是用电高峰,双方合作有利于优化资源配置,减少库存,降低成本。

       2.5日本鼓励天然气发电的投融资政策

       日本天然气发电项目的融资可以分为3个主要类型:一是政府资助油气工业发展,例如,日本通过日本石油公团(JNOC)对能源开发项目实现融资担保等;二是能源企业之间联合投资,如电力企业与燃气企业之间的合作;三是能源企业和金融企业之间的合作。日本LNG接收站的股东中就有很多是保险企业和银行,例如,东京燃气的十大股东,除“社员持株会”外全部为银行、保险、信托金融机构。大阪燃气、东邦燃气也是如此。此外,日本根据国土地理特征,重点投资于分布式发电。

       2.6日本鼓励天然气发电的其他政策

       由于日本原油和天然气进口主要来源于中东和亚太地区,日本积极通过外交和加强安保等措施维护马六甲海峡等运输要道的安全。2004年日本组织新加坡、泰国、柬埔寨等14个国家签订《亚洲地区反海盗及武装劫船合作协定》,有效地加强该地区的安全运输。同时,日本出台《“有事法制”7法案》。投资4000万日币建立情报交换中心,并加强武器装备,维护能源运输通道安全。

       日本鼓励天然气发电最重要的法律就是相关的环保法律。同时,1981年,日本修改《石油储备法》,将天然气储备纳入法定储备。日本天然气储备主要采取民间战略储备形式,该法规规定,日本天然气企业每年至少将相当于50天使用量的天然气进口量作为法定义务储备,这个目标在1988年已经完成。另外,日本政府通过开征石油税,设立石油专用账户,编制了国家石油储备特别预算,作为战略石油储备和天然气储备的专项资金使用。

       3 日本鼓励天然气发电的经验

       第一,成熟的天然气发电核心技术开发体系。日本的天然气发电核心技术开发是以企业为主导的。政府主要提供税收融资等相关支撑。只要有相关政策支撑,企业就能集中精力探索和开发相关核心技术,并从中获利。从国际经验看,初期的税收和融资激励对天然气发电业务至关重要,这也是美国页岩气产业发展的经验。为了凸显天然气发电高效、清洁的特点,在产业发展初期,日本政府采取优惠税收、政府直接或者间接融资等方式鼓励产业发展。同时,制定严格的环保法律法规,通过收取碳税等方式,让企业享受天然气发电的正外部性收益,促进产业快速发展。

       第二,相关法律法规建设是重要的保障。日本有完善的法律法规体系。从天然气进口、储备以及应用天然气的环保措施等,都具有明确的规定。不仅如此,日本政府会根据国家经济发展阶段和产业环境变化,不断修改和完善相关法律政策,并采取严格执法,保障天然气发电在成本不占优势的情况下,能快速发展。

       第三,积极参与天然气国际贸易。日本虽然没有天然气储备,但是凭借液化天然气最大进口国的优势,日本在国际天然气供给充足的时期,不断争取定价的主导权。不仅如此,日本还积极发展天然气期货市场,对天然气进口价格进行套期保值。此外,日本政府出资、运用外交政策,保护天然气进口的通道和价格安全,为国内企业发展保驾护航。

       第四,随着国家能源战略调整,不断完善天然气发电各项措施。日本的能源自给率低,国家能源战略要随着国内国际形势不断调整。而日本天然气产业政策和电力政策的调整与国家能源战略密切相关。明确的产业导向为企业发展提供清晰的目标,保障产业顺利发展。

       第五,通过体制改革,推进电力市场竞争性定价。日本政府不仅逐步放开天然气发电批发、零售价格,也计划逐步对具有天然垄断性的输电网引入竞争机制。日本等实行竞争定价的国家通过天然气用户自主选择供气商,实现了供气生产商之间的竞争,建立了有效的天然气发电批发市场,并限制了天然气发电商获得超额的垄断利润。对于具有天然垄断性的输电网环节,政府计划逐步将发电和输电剥离,削弱市场垄断力量。政府最终的目标是开放市场,实现全面竞争。

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