陸家亮 趙素平

1．中國地質大學（北京） 2．中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院

能源是人類社會生存和發(fā)展的重要物質基礎，能源消費結構能夠體現社會文明進步程度且對人類賴以生存的自然環(huán)境有著重大的影響。人類利用能源的趨勢是從高碳向低碳發(fā)展，最終實現無碳經濟。我國人口眾多、一次能源人均占有率低、油氣對外依存度不斷上升、以煤為主的能源結構造成生態(tài)環(huán)境壓力大，迫切需要尋求清潔、高效的能源，優(yōu)化能源消費結構。中國共產黨第十八次全國代表大會明確提出“推動能源生產和消費革命，控制能源消費總量，加強節(jié)能降耗，支持節(jié)能低碳產業(yè)、新能源和可再生能源發(fā)展，確保國家能源安全。”天然氣資源豐富、清潔高效、經濟，是可獲得、可接受、可支付的3A（Available、Acceptable、Affordable）優(yōu)質能源。加快天然氣發(fā)展、實現天然氣革命是推動我國能源生產和消費革命的重要舉措。

1 中國能源消費特點

1．1 能源消費量持續(xù)增長

2000年以來，中國的能源消費總量呈高速增長的態(tài)勢。從2000年的14．553 1×108t標準煤增長到2012年的36．157 4×108t標準煤（表1），平均年增長率達到7．9%。據BP的統(tǒng)計結果，從2010年開始，中國的能源消費總量已超越美國，成為了全球最大的能源消費國。

表1 2000—2012年中國能源消費總量及構成表

1．2 能源結構以煤為主

全球一次能源以石油、煤炭、天然氣為三大支柱，而我國則高度依賴于煤炭。盡管近年來天然氣和可再生能源在我國一次能源消費結構中的比例不斷上升，但煤炭在一次能源消費結構中的比例仍然高達70%左右（表1）。與世界其他能源消費大國相比，我國的煤炭比例明顯偏高，天然氣比例明顯偏低［4］（圖1）。

圖1 2012年全球及部分國家能源消費結構圖

1．3 能源效率低

由于我國過去長期以粗放式經濟增長為主，能源利用技術水平較低，造成了能源效率也較低，2012年單位GDP能源消費量是世界平均值的2倍左右，是發(fā)達國家的3～5倍（圖2），導致能源需求與經濟發(fā)展的矛盾越來越突出。

圖2 2012年全球及部分國家單位GDP能耗情況圖

1．4 一次能源人均占有率低

2012年中國一次能源消費總量達到2 735．2×106t油當量，占全球的22%，然而人均消費量卻處于中下游水平（圖3）。人均一次能源消費量與資源稟賦程度、經濟發(fā)展程度密切相關，中國、印度、印度尼西亞等發(fā)展中國家多在3t標準油以下，而英、德、法等歐洲發(fā)達國家介于3～6t標準油，美國、加拿大則超過6 t標準油。2012年中國人均能源消費量為2．02t油當量，略高于世界平均水平（1．8t油當量），與美國的7．0t油當量相比，差距有3倍多。

圖3 2012年全球及部分國家人均能源消費情況圖

1．5 污染嚴重，生態(tài)環(huán)境壓力大

能源消費規(guī)模絕對量的大幅增加和以煤為主的能源消費結構導致我國環(huán)境污染日益加重，2013年初，我國中東部的大部分地區(qū)被霧霾籠罩（表2）。據國家環(huán)境保護部公布的數據，2013年上半年，京津冀地區(qū)空氣質量平均達標天數比例為31．0%，重度污染以上的天次達26．2%，主要污染物為PM2．5，與60年前的“霧都”倫敦非常相似，嚴重影響了人們的生活，甚至威脅生命，環(huán)境治理已經成為當務之急。治理大氣污染首要的是加強對原料、燃料的控制，加快推進以綠色和低碳技術為標志的能源革命是我國改善生態(tài)環(huán)境的必然選擇。

表2 2013年初北京及周邊主要城市空氣質量表

2 天然氣的優(yōu)越性

作為一種戰(zhàn)略能源選擇，天然氣在資源基礎、利用領域、經濟性、清潔性等方面都較其他化石能源有著絕對的優(yōu)勢。

2．1 資源豐富

2．1．1 全球天然氣資源潛力巨大

1）全球常規(guī)天然氣資源量達421×1012m3，儲產量穩(wěn)步增長，儲采比穩(wěn)定。常規(guī)天然氣儲量近30年以年均3．1%的速度增長，2012年天然氣剩余可采儲量達到187．3×1012m3，儲采比一直穩(wěn)定在60左右，表明全球天然氣產量還有相當大的提升空間（圖4）。

2）全球非常規(guī)天然氣資源量超過900×1012m3，勘探開發(fā)已取得革命性突破。據統(tǒng)計，全球致密氣、煤層氣和頁巖氣資源量合計為921×1012m3［6］，是常規(guī)氣資源量的2倍多，非常規(guī)氣在北美已成功開發(fā)，深化了全球天然氣資源潛力認識。此外，據有關專家估計，天然氣水合物資源量超過20 000×1012m3，主要分布于海洋、湖泊和陸地凍土帶，目前正在進行探索性試驗，日本已計劃2018年實現開采。

2．1．2 中國的天然氣資源量比較豐富

中國天然氣地質資源量近250×1012m3，可采資源量約80×1012m3。其中常規(guī)氣地質資源量為52×1012m3、煤層氣資源量為36．8×1012m3、頁巖氣可采資源量為25×1012m3（表3）。此外，中國的海域以及西藏、青海凍土帶也有巨大的天然氣水合物資源量待評價認識和開發(fā)利用。

圖4 世界常規(guī)天然氣儲量及儲采比分布圖

表3 中國天然氣資源量構成表

總體上，世界天然氣資源呈“金字塔”式分布（圖5），隨著理論和技術的突破，特別是非常規(guī)油氣成藏理論打破了傳統(tǒng)的油氣成藏局限、水平井鉆井以及體積壓裂改造等工程技術不斷進步，天然氣勘探開發(fā)領域將進一步拓展，資源量將持續(xù)增加。按目前形勢評估，天然氣資源量完全能夠滿足21世紀甚至更長時期的需求。

圖5 全球天然氣資源分布金字塔示意圖

2．2 相對清潔、高效

在產生相同能量的情況下，天然氣的二氧化碳排放量分別為煤炭和石油的56%和71%，氮氧化物的排放量為煤炭和石油的20%，二氧化硫和粉塵顆粒的排放量幾乎可以忽略不計（表4）。

表4 天然氣、油和煤的排放量對比表 磅／1012 Btu

與煤炭相比，天然氣在各種應用領域的效率均較高。以發(fā)電為例，我國火力發(fā)電的平均能量利用效率為35%左右；整體煤氣化聯合循環(huán)發(fā)電技術（IGCC）的能量利用效率在45%以上；目前燃氣聯合循環(huán)發(fā)電（CCGT）的能量利用效率在55%左右；而天然氣冷熱電三聯供（DES／CCHP）的能量綜合利用效率可超過80%（表5）。

2．3 價格相對便宜

2012年歐美等國家平均天然氣到岸價為49美元／桶，相當于布倫特原油價格的44%；2012年中國國內天然氣出廠價為32美元／桶（1 170元／103m3），只相當于布倫特原油價格的29%。

與替代能源等熱值比較，天然氣價格分別為燃料油的73．6%、液化石油氣的67．4%、電的40%（表6）。

表5 天然氣和煤炭利用效率比較表

表6 2011年北京地區(qū)天然氣價格與替代能源等熱值價格比較表

2．4 利用領域廣闊

天然氣利用領域非常廣泛，除了日常的居民用氣外，還可作為發(fā)電、石油化工、機械制造、玻璃陶瓷、汽車等的燃料或原料。據中國工程院的研究成果，2030年中國天然氣供應量為4 000×108～5 000×108m3，可以達到一次能源消費總量的11%～14%［7］，另有研究認為，2020—2030年中國天然氣消費量規(guī)模最高可以達到6 000×108m3［8］。與目前世界能源消費中天然氣占比平均水平的23．9%相比，中國天然氣在能源消費結構中的比例偏低，這也就意味著未來提升中國天然氣消費市場的空間巨大。

3 中國天然氣產業(yè)革命構想

3．1 天然氣革命的三大目標

第一，天然氣在一次能源中的消費比例超過30%；第二，建成覆蓋全國各地、互聯互通、高效安全靈活的現代化管網體系和應急調峰體系；第三，形成以中國為中心的全球天然氣人民幣體系。

3．2 天然氣產業(yè)發(fā)展舉措

3．2．1 充分發(fā)揮資源優(yōu)勢，確保供應量快速增長

3．2．1．1 立足國內天然氣資源基礎，系統(tǒng)分析供應潛力

國內常規(guī)氣、致密氣已經實現規(guī)模開發(fā)；煤層氣開發(fā)力度不斷加大、頁巖氣勘探開發(fā)剛剛起步，天然氣水合物開始探索。美國頁巖氣革命使其在2009年再次成為全球第一大天然氣生產國，并且產量還將不斷增加，預計2020年將超過7 000×108m3（圖6），實現天然氣由凈進口國向凈出口國的轉變，其天然氣工業(yè)發(fā)展歷史為我國非常規(guī)氣開發(fā)提供了經驗借鑒。中國已經將天然氣作為高成長性的戰(zhàn)略能源，天然氣供應情況將影響中國能源布局，迫切需要加強研究，分析國內天然氣可能的峰值產量以及不同階段國內天然氣供應潛力。

圖6 美國天然氣產量預測及構成示意圖

3．2．1．2 多渠道、多方式引進國外天然氣

全球豐富的天然氣資源量和不斷發(fā)展的運輸技術，為中國天然氣大規(guī)模引進提供了契機。引進渠道主要有管道氣和LNG兩種形式。

管道氣引進現實資源國有中亞地區(qū)、俄羅斯、緬甸等。俄羅斯2012年末天然氣剩余可采儲量為32．9×1012m3，天然氣年產量為5 923×108m3，儲采比為56；土庫曼斯坦2012年末天然氣剩余可采儲量為17．5×1012m3，年產天然氣644×108m3，儲采比272；另外，哈薩克斯坦、烏茲別克斯坦的天然氣資源量也較豐富，具備向中國長期穩(wěn)定供應管道氣的資源基礎。此外，伊朗也有意向建設一條經由巴基斯坦的管道向印度、中國等國家供氣。

印度尼西亞、馬來西亞、澳大利亞、卡塔爾向中國出口LNG的長期供氣合同已經部分實施，巴布亞新幾內亞已與中國簽署LNG貿易長期合同。安哥拉、伊朗、委內瑞拉、尼日利亞、阿爾及利亞等國LNG潛在生產能力較大，與中國關系良好，有可能成為中國重要的 LNG 進口氣源［9］。

總體來看，中國在未來一段時間內有較多的境外天然氣資源可供利用，但從安全平穩(wěn)供氣的角度來考慮，應通過多渠道、多方式引進，降低單一項目的供氣風險［10］，獲取方式可介入上游勘探開發(fā)產品分成和購買，管道氣簽訂長期合同、LNG簽訂中短期合同或者購買現貨。

3．2．2 加大天然氣利用力度，逐步成為最大消費中心

積極調整我國的能源消費結構，力爭2050年天然氣消費量達到1×1012m3左右，天然氣在一次能源中的消費比例超過30%。

加大天然氣取代煤炭的力度，首先是中小型及零散用煤戶。由于缺乏先進的利用技術，中小型及零散煤炭用戶的能源使用效率很低，造成能源的巨大浪費和嚴重的環(huán)境污染，應首先在這些用戶中推廣使用天然氣。英國近60年以來，通過不斷調整能源消費結構，大力普及使用天然氣（圖7），環(huán)境逐步恢復，倫敦“霧都”的稱謂已經名不符實。英國的成功經驗給我國能源利用與環(huán)境治理提供了很好的借鑒和樣板。

圖7 英國天然氣替代煤歷史趨勢圖

加大天然氣在運輸領域的使用比例，逐步取代汽柴油的霸主地位。通過用壓縮天然氣（CNG）、液化天然氣（LNG）、吸附天然氣（ANG）和轉換成甲醇、二甲醚等形式替代成品油作為車用燃料，不但可減少汽車尾氣排放對大氣的污染，而且因車用天然氣價格相對較低［11－12］，還能降低車輛的運行成本。天然氣在運輸領域的利用技術已經相對成熟，需要進一步加大在該領域的應用規(guī)模。

加大天然氣利用能夠大規(guī)模減少二氧化碳的排放量。以2050年國內能源消費量50標準煤為基礎進行測算［7］，天然氣占一次能源的比重每提高一個百分點（376×108m3），與煤相比二氧化碳排放量就減少0．49×108～0．65×108t、與石油相比二氧化碳排放量減少0．30×108t（圖8）。

圖8 天然氣占能源消費比重與二氧化碳減排量圖版

3．2．3 加快輸配系統(tǒng)建設，形成類似公路網、電網分布特點的天然氣管網體系

天然氣輸配系統(tǒng)是連接氣源和市場的橋梁，統(tǒng)籌考慮國產氣與進口氣［13－14］、管道氣與進口LNG，合理布局全國干線和區(qū)域管網，并與LNG接收站、地下儲氣庫、煤層氣、頁巖氣、煤制氣等項目進行有機結合，加強聯絡管道建設，形成類似公路網、電網一樣進村入戶、覆蓋全國、互聯互通、高效安全靈活的現代化管網體系，為安全平穩(wěn)供氣，實現靈活調氣提供保障；此外，還必須加快地下儲氣庫、LNG等多種方式的調峰、戰(zhàn)略儲備以及應急體系建設，確保穩(wěn)定供氣。

3．2．4 加強合作，全力推進天然氣人民幣體系建設

按照天然氣革命目標，中國將成為全球最大的消費中心，但是目前由于亞洲天然氣定價權的缺失導致溢價問題突出，隨著進口天然氣規(guī)模越來越大，資金流失問題將越來越嚴重，謀求定價權已刻不容緩。未來中國、印度、日本等亞洲國家的消費市場將快速膨脹，增長前景看好，將成為非常具有吸引力的天然氣出口市場目標。應以此為契機，加強區(qū)域合作，促進跨區(qū)域管網互聯，推動東北亞新天然氣定價機制和人民幣國際化，推進天然氣人民幣體系建設，積極發(fā)展天然氣現貨及亞太期貨貿易市場，提高中國在國際能源市場上的話語權。

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