天然氣價(jià)格對(duì)節(jié)能設(shè)備投資回收期的影響

摘 要

分析了天然氣價(jià)格的特點(diǎn)和構(gòu)成因素。以燃?xì)鉄岜霉?、燃?xì)忮仩t供熱為研究對(duì)象，探討了天然氣價(jià)格對(duì)節(jié)能設(shè)備投資回收期的影響。
摘要：分析了天然氣價(jià)格的特點(diǎn)和構(gòu)成因素。以燃?xì)鉄岜霉?、燃?xì)忮仩t供熱為研究對(duì)象，探討了天然氣價(jià)格對(duì)節(jié)能設(shè)備投資回收期的影響。
關(guān)鍵詞：天然氣價(jià)格；能源價(jià)格；節(jié)能設(shè)備；投資回收期
Influence of Natural Gas Price on Investment Recovery Period of Energy-saving Equipment
XIANG Ling，YANG Aiping，LIU Fengguo
Abstract：The characteristics and composition factors of natural gas price are analyzed.Taking gas heat pump heating and gas boiler heating as research objects，the influence of natural gas price on investment recovery period of energy-saving equipment is discussed.
Key words：natural gas price；energy price；energy-saving equipment；investment recovery period
1 概述
    能源是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。我國(guó)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源的消耗量不斷增加，目前已經(jīng)是世界上僅次于美國(guó)的能耗大國(guó)。我國(guó)的能源有幾個(gè)特點(diǎn)：①煤炭、石油、天然氣等化石能源占能源總量的90%以上。化石能源燃燒應(yīng)用過(guò)程排放的二氧化碳是溫室氣體的主要來(lái)源，有關(guān)評(píng)估表明，在溫室氣體的總體溫室效應(yīng)中，二氧化碳約占63%，甲烷約占18%，氧化亞氮約占6%，氟化物約占13%[1]。因此，我國(guó)二氧化碳的減排任務(wù)很重[2]。②我國(guó)化石能源中固體燃料煤所占比例最大，約占我國(guó)總能耗的2/3，煤加工利用過(guò)程排放廢氣的凈化難度大，是大氣污染物中酸性氣體和粉塵的主要來(lái)源。③優(yōu)質(zhì)流體能源石油和天然氣相對(duì)緊缺，原油、液化石油氣、天然氣還需要大量進(jìn)口[3]，石油對(duì)外依存度約50%，導(dǎo)致燃油價(jià)格受?chē)?guó)際石油市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)的影響很大，對(duì)我國(guó)的能源安全、經(jīng)濟(jì)安全和國(guó)家安全的影響也會(huì)越來(lái)越大。
    化石能源中，天然氣是最潔凈的一次能源，其主要成分是甲烷，按相同熱量計(jì)，二氧化碳產(chǎn)生量約為煤炭的1/2，為石油的2/3。從減少溫室氣體的排放來(lái)講，天然氣是人類首選的一次化石能源。近年來(lái)，我國(guó)天然氣的發(fā)展速度加快，城市能源結(jié)構(gòu)中天然氣的比例有所提高，但由于天然氣的季節(jié)峰谷差過(guò)大，曾出現(xiàn)局部“氣荒”[4]。為保障天然氣的供應(yīng)，天然氣的上、中、下游企業(yè)要共同應(yīng)對(duì)，要增加天然氣上游的供應(yīng)能力和中游的儲(chǔ)存調(diào)峰能力[5]，下游企業(yè)必須不斷提高天然氣的利用效率[6]，降低天然氣的消耗量。除此之外，還應(yīng)建立合理的能源資源價(jià)格管理機(jī)制[7～11]，以調(diào)節(jié)天然氣用戶對(duì)于天然氣的彈性需求。本文擬討論天然氣價(jià)格的影響因素，并著重討論節(jié)能技術(shù)對(duì)于價(jià)格制定的逆向影響作用。
2 天然氣價(jià)格的特點(diǎn)與構(gòu)成因素
    天然氣和煤炭、石油等化石燃料一樣，是數(shù)億年以前地球上大量植物和動(dòng)物尸體沉積而形成的不可再生能源。從經(jīng)濟(jì)學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，能源價(jià)格有如下特征：
    ① 能源價(jià)格的重要性。能源是重要的基礎(chǔ)產(chǎn)品，其價(jià)格的變化會(huì)傳遞或擴(kuò)散到下游一系列后續(xù)環(huán)節(jié)中，對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響和沖擊比其他產(chǎn)品大。
    ② 能源價(jià)格的市場(chǎng)性。能源的價(jià)格高低主要取決于反映價(jià)值規(guī)律和供求關(guān)系的市場(chǎng)價(jià)格信號(hào)，尤其是下游二次能源產(chǎn)品更是如此。
   ③ 能源價(jià)格的自然性?；茉慈∽宰匀唤?，其價(jià)格一般僅反映原料的開(kāi)采、輸送、儲(chǔ)存等費(fèi)用，為了經(jīng)濟(jì)合理地利用能源資源，能源價(jià)格還應(yīng)包括資源耗竭費(fèi)和環(huán)境補(bǔ)償費(fèi)。
    ④ 能源價(jià)格的可比性。各種能源在一定程度上具有互相替代性，如制冷、供熱可以電為能源，也可以天然氣為能源，則電與天然氣的價(jià)格也需要比較。
    由于存在上述特點(diǎn)，天然氣價(jià)格的定量確定更為困難。對(duì)于不可再生能源的定價(jià)，應(yīng)當(dāng)反映資源的稀缺程度，反映市場(chǎng)供需的狀況，反映對(duì)于生態(tài)的影響和環(huán)境治理的成本，反映不同能源間的可替代能力[12]。能源價(jià)格的構(gòu)成因素如下[13]：
   ① 能源資源本身的價(jià)格
   能源資源本身的價(jià)格是指礦物資源的價(jià)格，其中包括礦(田)絕對(duì)收益和級(jí)差收益，以及礦物能源資源耗竭補(bǔ)償費(fèi)和環(huán)境補(bǔ)償費(fèi)。
   ② 地質(zhì)勘探成本和生產(chǎn)成本
   地質(zhì)勘探成本是指從事能源資源活動(dòng)在勘察過(guò)程中所耗費(fèi)的全部勞動(dòng)，包括工資及津貼、職工福利基金、勞動(dòng)保護(hù)費(fèi)、材料費(fèi)、折舊費(fèi)、管材攤銷費(fèi)、修理費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、管理費(fèi)和其他直接費(fèi)。
   ③ 流動(dòng)費(fèi)用
   流動(dòng)費(fèi)用是指在能源流動(dòng)過(guò)程中所發(fā)生的流動(dòng)消耗的貨幣表現(xiàn)，是由兩部分不同性質(zhì)的流動(dòng)消耗費(fèi)轉(zhuǎn)化而來(lái)的。一部分是與生產(chǎn)過(guò)程有關(guān)的在流動(dòng)領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)生的流動(dòng)耗費(fèi)，包括運(yùn)輸、保管、包裝等費(fèi)用。另一部分是屬于實(shí)現(xiàn)商品價(jià)值的費(fèi)用，包括與能源商品購(gòu)銷行為相聯(lián)系的簿記、廣告、能源經(jīng)銷企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理費(fèi)等。
    ④ 稅金和利潤(rùn)
    稅金和利潤(rùn)是能源價(jià)格超過(guò)能源勘探成本、生產(chǎn)成本和流動(dòng)費(fèi)用的差額，統(tǒng)稱盈利。包括勘探企業(yè)盈利、生產(chǎn)企業(yè)盈利和流動(dòng)企業(yè)的盈利。其中稅金是按照國(guó)家稅法規(guī)定上交的純收入，其余盈利部分就是利潤(rùn)。
    上述成本構(gòu)成是指能源直接利用情況下的構(gòu)成，如果能源不能直接利用，需要將其轉(zhuǎn)化為二次能源產(chǎn)品，則需加上能源轉(zhuǎn)化過(guò)程的成本。上述價(jià)格部分在能源流動(dòng)的各個(gè)階段，分別形成不同的能源價(jià)格，如原煤價(jià)格、煤制氣廠的燃?xì)獬鰪S價(jià)格、燃?xì)廨斔偷接脩舻膬r(jià)格等。上述階段之間互相聯(lián)系、互相制約，形成一個(gè)有機(jī)的價(jià)格體系。
    能源價(jià)格的每個(gè)因素對(duì)于價(jià)格的制定均有影響。但是能源價(jià)格和其他價(jià)格一樣是經(jīng)濟(jì)調(diào)節(jié)的杠桿，是市場(chǎng)調(diào)節(jié)的重要手段。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下價(jià)格調(diào)節(jié)的形式有兩種，一種是自發(fā)調(diào)節(jié)，即讓價(jià)格在市場(chǎng)上隨供求關(guān)系的變化而變化；另一種是運(yùn)用經(jīng)濟(jì)政策、法律和計(jì)劃指導(dǎo)等宏觀調(diào)控手段來(lái)合理地確定能源價(jià)格。
    用宏觀控制手段合理地確定能源價(jià)格不僅要考慮能源資源的價(jià)格、地質(zhì)勘探的成本、生產(chǎn)企業(yè)的成本和購(gòu)銷企業(yè)的流動(dòng)費(fèi)用，還應(yīng)包括能源資源的耗竭和補(bǔ)償費(fèi)。由于能源產(chǎn)品不同于一般的產(chǎn)品，產(chǎn)品性能因使用條件的變化很大，如不同天然氣供熱方案的天然氣利用效率相差很大。另一方面，天然氣利用效率高的方案，一次投資也高。能源技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家曾經(jīng)研究過(guò)能源價(jià)格的作用，結(jié)果表明能源價(jià)格對(duì)于能源配置有重要的影響，在一定程度上能源價(jià)格過(guò)低，則能源消費(fèi)必然過(guò)高[12]。因此，需要研究天然氣價(jià)格對(duì)用戶采取節(jié)能措施意向的影響問(wèn)題。
3 天然氣價(jià)格對(duì)節(jié)能投資回收期的影響
    天然氣供熱方案有多種。常規(guī)方法是采用天然氣鍋爐供熱，由于未進(jìn)行能量的梯級(jí)利用，其設(shè)備費(fèi)用低，但熱效率也低，導(dǎo)致燃料費(fèi)用高。和燃?xì)忮仩t供熱相比，燃?xì)鉄岜霉岬囊淮瓮顿Y高，但其火用效率也高，致使燃料費(fèi)用降低。燃?xì)鉄岜檬且环N節(jié)能設(shè)備，下面對(duì)天然氣熱泵供熱與天然氣鍋爐供熱的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行比較，以考察天然氣價(jià)格對(duì)節(jié)能設(shè)備回收期的影響。
    天然氣熱泵供熱與天然氣鍋爐供熱的有關(guān)參數(shù)如下：
    供熱要求參數(shù)：供暖建筑面積為10000m2，供熱介質(zhì)溫度為50℃，供暖熱指標(biāo)為50W/m2，供暖負(fù)荷為500kW，年供暖時(shí)間為2880h。
    燃?xì)忮仩t參數(shù)：熱效率為85%，設(shè)備造價(jià)約30×104元。
    燃?xì)鉄岜脜?shù)：燃?xì)鉄岜冒l(fā)動(dòng)機(jī)余熱利用率為30%，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械效率為35%，壓縮機(jī)效率為85%，空氣源溫度為7℃。燃?xì)鉄岜迷靸r(jià)為100×104元，比燃?xì)忮仩t增加70×104元。夏天燃?xì)鉄岜靡灿糜诳照{(diào)制冷，按熱泵供熱和空調(diào)的造價(jià)各為總造價(jià)的一半計(jì)，就供熱而言，增加造價(jià)為20×104元。
    兩種方案的設(shè)備折舊費(fèi)用均按設(shè)備費(fèi)的10年平均折舊計(jì)算，維修與管理費(fèi)用按設(shè)備折舊費(fèi)的40%計(jì)。天然氣價(jià)格為0.16～0.30元/(kW·h)。一個(gè)供暖期的供熱費(fèi)用計(jì)算如下。
    ① 天然氣鍋爐供熱成本計(jì)算
    a. 天然氣鍋爐供熱燃料費(fèi)用
 
式中Zb,1——鍋爐供熱燃料費(fèi)用，元/a
    Φh——供熱負(fù)荷，kW
    th——年供暖時(shí)間，h，取2880h
    Cg——天然氣價(jià)格，元/(kW·h)
ηb——燃?xì)忮仩t熱效率，取85%
b. 天然氣鍋爐供熱非燃料費(fèi)用
    Zb,2=CbKb(1+Ab)    (2)
式中Zb,2——鍋爐供熱非燃料費(fèi)用，元/a
    Cb——燃?xì)忮仩t造價(jià)，元
    Kb——年設(shè)備折舊率，取10%
    Ab——維修與管理費(fèi)用與設(shè)備折舊費(fèi)之比，取0.4
    c. 天然氣鍋爐供熱總費(fèi)用
    Zb=Zb,1+Zb,2    (3)
式中Zb——鍋爐供熱費(fèi)用，元/a
   ② 天然氣熱泵供熱成本計(jì)算
   a. 燃?xì)鉄岜霉崛剂腺M(fèi)用計(jì)算
   壓縮機(jī)出口工質(zhì)溫度(冷凝器中的冷凝過(guò)程視為等溫過(guò)程)：
    T1=Th+3    (4)
式中T1——壓縮機(jī)出口工質(zhì)溫度，K
    Th——供熱介質(zhì)溫度，K
壓縮機(jī)出口工質(zhì)絕對(duì)壓力：
 
式中p1——壓縮機(jī)出口工質(zhì)絕對(duì)壓力，MPa
    p0——基準(zhǔn)大氣絕對(duì)壓力，MPa，取0.1MPa
    qR22——工質(zhì)R22的蒸發(fā)熱，kJ/kg，取206kJ/kg
    M——工質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量，取86.5
    R——摩爾氣體常數(shù)，kJ/(kmol·K)，取8.31kJ/(kmol·K)
    T0——基準(zhǔn)大氣溫度，K，取273K
   壓縮機(jī)進(jìn)口工質(zhì)溫度：
    T4=Ta-3    (6)
式中T4——壓縮機(jī)進(jìn)口工質(zhì)溫度，K
    Ta——空氣源溫度，K，取280K
壓縮機(jī)進(jìn)口工質(zhì)絕對(duì)壓力：
 
式中p4——壓縮機(jī)進(jìn)口工質(zhì)絕對(duì)壓力，MPa
    熱泵供熱性能系數(shù)：
   
式中Icop——熱泵供熱性能系數(shù)
    η2——壓縮機(jī)效率，取85%
    η3——冷凝器換熱效率，取80%
    κ——R22的等熵指數(shù)，取1.194
    制熱所需燃?xì)夤β剩?/span>
 
式中Pg——熱泵制熱所需天然氣的功率，kW
    η1——發(fā)動(dòng)機(jī)效率，取35%
    η4——發(fā)動(dòng)機(jī)余熱利用率，取30%
一個(gè)供暖期熱泵用燃料費(fèi)用：
ZGHP,1=PgthCg    (10)
式中ZGHP,1——熱泵制熱一個(gè)供暖期的燃料費(fèi)用，元/a
   b. 燃?xì)鉄岜霉岱侨剂腺M(fèi)用
    ZGHP,2=CGHPKb(1+Ab)    (11)
式中ZGHP,2——熱泵制熱一個(gè)供暖期的非燃料費(fèi)用，元/a
    CGHP——燃?xì)鉄岜霉┡謹(jǐn)偟脑靸r(jià)，元，為50×104元
   c. 燃?xì)鉄岜霉峥傎M(fèi)用
    ZGHP=ZGHP,1+ZGHP,2    (12)
式中ZGHP——燃?xì)鉄岜霉峥傎M(fèi)用，元/a
   企業(yè)投資一個(gè)新項(xiàng)目時(shí)，對(duì)方案要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)指標(biāo)之一為投資回收期，如果企業(yè)的投資在短期內(nèi)能回收，則項(xiàng)目可行。天然氣熱泵和天然氣鍋爐相比，可節(jié)約天然氣。采用天然氣熱泵供熱與天然氣鍋爐供熱相比，節(jié)能回收期為熱泵投資增加值與節(jié)能利潤(rùn)之比[14]。根據(jù)供熱要求、燃?xì)忮仩t參數(shù)和天然氣熱泵參數(shù)，采用上述供熱費(fèi)用計(jì)算公式得出不同天然氣價(jià)格時(shí)，天然氣熱泵供熱與燃?xì)忮仩t供熱相比的節(jié)能投資的回收期見(jiàn)表1。
表1 不同天然氣價(jià)格天然氣熱泵供熱節(jié)能投資的回收期
天然氣價(jià)格/(元·kW-1·h-1)
燃?xì)鉄岜霉崮昕傎M(fèi)用/(元·a-1)
燃?xì)忮仩t供熱年總費(fèi)用/(元·a-1)
燃?xì)鉄岜媚旯?jié)約費(fèi)用/(元·a-1)
燃?xì)鉄岜迷黾油顿Y回收年限/a
0.16
24.33×104
31.30×104
6.97×104
2.87
0.18
26.50×104
34.69×104
9.19×104
2.18
0.20
28.67×104
38.18×104
9.51×104
2.10
0.22
30.83×104
41.47×104
10.64×104
1.88
0.24
33.00×104
44.86×104
11.86×104
1.69
0.26
35.16×104
48.25×104
13.09×104
1.53
0.28
37.33×104
51.63×104
14.30×104
1.49
0.30
39.50×104
55.02×104
15.52×104
1.29
    由表1可知，由于燃?xì)鉄岜眯矢?，燃料費(fèi)用低，燃?xì)鉄岜霉崮昕傎M(fèi)用也低。隨著天然氣價(jià)格的提高，燃?xì)鉄岜孟鄬?duì)于天然氣鍋爐節(jié)約的費(fèi)用越多，與燃?xì)忮仩t供熱相比燃?xì)鉄岜霉崴黾油顿Y的回收期越短。因此，采用天然氣熱泵供熱的經(jīng)濟(jì)效益更好。換言之，適當(dāng)提高天然氣的價(jià)格有利于推廣節(jié)能效果好的天然氣熱泵供熱裝置。
4 結(jié)論
    ① 天然氣價(jià)格的定量確定非常困難，利用價(jià)格這一經(jīng)濟(jì)杠桿的作用時(shí)，不僅要考慮天然氣的生產(chǎn)成本，還要反映天然氣資源的品質(zhì)、稀缺的程度，還要考慮天然氣的價(jià)格對(duì)于采取節(jié)能措施的影響。
    ② 隨著天然氣價(jià)格的提高，與燃?xì)忮仩t供熱相比燃?xì)鉄岜霉嵩黾油顿Y的回收期縮短。因此，適當(dāng)提高天然氣的價(jià)格有利于推廣節(jié)能技術(shù)與裝置，有利于節(jié)能減排。
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(本文作者：項(xiàng)凌1 楊愛(ài)萍2 劉鳳國(guó)3 1.天津大學(xué)管理學(xué)院 天津 300072；2.天津市公用基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)公司 天津 300010；3.天津城市建設(shè)學(xué)院 天津 300384)