大力提高天然氣在能源構成中比例的意義和可能性

童曉光(中國工程院院士)

中國石油海外勘探開發公司

大力提高天然氣在能源構成中比例的意義和可能性

童曉光(中國工程院院士)

中國石油海外勘探開發公司

天然氣屬于清潔能源,其二氧化碳排放量比煤炭和石油都低,在中國能源需求量快速增長和降低溫室氣體排放量、改善能源結構的大前提下,提高天然氣在能源構成中的比重,是我國近期內邁向低碳經濟的橋梁。截至目前,世界天然氣的資源潛力已超過先前的認識,全球至今仍具有豐富的天然氣資源。分析預測結果認為,2030年中國理想的天然氣消費量目標為5 000×108m3,而屆時國內產量大致為2 500×108m3,除常規天然氣外,煤層氣和頁巖氣是最現實的非常規天然氣來源;此外還需從國外進口天然氣2 500×108m3,世界金融危機使全球天然氣需求量下降,美國頁巖氣的高速發展和全球范圍內LNG大量投產造就了大規模利用國外天然氣資源的大好時機,制約進口國外天然氣的主要問題是氣價,只有解決了氣價問題,進口國外天然氣的方針才能得到較好的實施。

中國 提高 天然氣 能源構成 比例 低碳經濟 引進海外天然氣 氣價

目前,應對全球氣候變化,節能減排、發展低碳經濟已成為世界各國的共識。我國提出了到2020年單位GDP的CO2排放量比2005年降低40%～45%的目標。為減少CO2排放,全世界提倡非化石能源的呼聲最為響亮,然而非化石能源的起點很低,其發展需要一個較長的過程。能源界的預測普遍認為,直到2050年化石能源仍將是能源的主體,我們必須面對這個現實。石油、天然氣和煤炭這3種化石能源的CO2排放量有著較大的差別,天然氣排放量最低,故提高天然氣在能源構成中的比重是邁向低碳經濟的橋梁。

1 世界能源面臨兩方面挑戰,中國的形勢更加嚴峻

1.1 世界能源需求量逐年提高

世界一次能源消費量除2009年的金融危機造成下降外,其他各年均逐漸上升,10年總計上升了12.4%。中國的一次能源消費量,一直處于上升狀態,金融危機也沒有影響其上升的勢頭(表1),10年總計上升了133%。中國的一次能源消費量從1999年占世界的10.3%提高到2009年的19.5%,共提高了9.2個百分點,成為全球一次能源消費量增長最快的國家。中國正處于工業化和城市化發展階段,未來一次能源消費量仍將快速增長,對中國能源供給能力產生了巨大的壓力,化石能源消費量在相當長的時間內仍將增長。

1.2 降低碳排放要求改善能源結構

與世界相比,中國一次能源消費結構更不合理(表2),單位能耗的CO2排放量較大。中國化石能源占總量的92.8%,而世界為87.89%;中國化石能源的主體是煤炭,占70.62%,而世界為29.36%。化石能源中CO2排放量相對較低的天然氣,在中國能源構成中僅占3.66%,而世界為23.6%;非化石能源中水電的比例中國與世界相近,但核能僅為0.73%,而世界為5.47%(表2)。由此可見,中國降低CO2排放、改善能源結構的任務更加艱巨。

表2 2009年世界和中國一次能源消費的構成情況表[1]

2 大力發展天然氣在中國改善能源結構、降低二氧化碳排放中的作用

2.1 中國政府對節能減排、改善能源結構、降低CO2的排放十分重視

中國政府提出了兩個指標:①2020年,非化石能源要達到一次能源消費量的15%;②單位 GDP的CO2排放量,2020年要比2005年降低40%～45%。

要完成上述指標的任務十分艱巨。一次能源總需求量仍在高速增長,預計完成工業化在2030年左右,這段時間內化石能源總產量不僅不可能下降,反而仍將繼續上升。可再生能源和核能在2009年占總能源消費的7.13%,要達到2020年的目標,需要提高7.87%。目前來看核電最為現實,而太陽能和風能的間歇性、不容易控制和難以儲存等問題在技術上尚未得到圓滿解決,成本也較高。如風能近幾年發展十分迅速,2009年裝機總容量已達25 805 MW[2](圖1),但發電量卻僅為裝機容量的12%(269×108kWh)。太陽能熱發電比燃煤發電的用水量多68%。僅僅依靠核能和可再生能源實現一次能源總量增長和CO2減排,也存在相當大的困難。

圖1 2000—2009年中國每年新增和累計風電裝機容量圖[2]

2.2 發揮天然氣在減少CO2排放和優化能源結構中的作用

根據2008年日本能源統計年鑒的計算,煤、石油和天然氣的 CO2排放系數各不相同,煤為 2.66 t CO2/t標準煤,石油為2.02 t CO2/t標準煤,天然氣僅為1.47 t CO2/t標準煤[3]。天然氣的CO2排放量明顯低于煤炭,提高天然氣在能源構成中的比例,非常有利于減少CO2的排放。如果用天然氣替代4×108t標準煤的消費,就可以減少CO2排放量4.76×108t,還可以減少SO2和氮氧化物的排放量。如果利用天然氣發電,發揮天然氣發電機起停迅速的特點,用于對電網的調峰,可以大大提高風電設備的利用率。

國家能源局提出,到2015年將天然氣在一次能源中的比例提高到8.3%,2020年提高到12%。中國能源消費基數很大,天然氣在能源構成中要如此大幅度提高,是一項艱巨的任務,必須深入研究其可能性和實施的條件。

3 天然氣的資源潛力超過先前的認識

對天然氣已探明儲量的認識大家比較一致,對于已知氣田的儲量增長量、待發現天然氣的常規資源量和非常規資源量有許多機構和學者做過預測。在此基礎上國際能源署(IEA)在2008年對世界天然氣產量進行了預測(表3)。

這個預測結果表明,俄羅斯的天然氣產量將以0.7%的速度持續增長,長期保持世界第一產氣國的地位;美國天然氣以0.5%的速度增長,長期保持第二產氣國的位置;世界產氣量以1.5%的速度增長,產量將會從2007年的30 420×108m3提高到2030年的43 130×108m3。然而,2009年的天然氣年產量美國反超俄羅斯成為世界第一產氣大國。

表4表明,2009年美國的天然氣儲量為6.93× 1012m3,而俄羅斯為44.38×1012m3,美國的儲量僅為俄羅斯的15.6%。如果從儲量和產量的相關性而言,很難理解美國的產量超過俄羅斯這個事實。其根本原因是,由于非常規天然氣的特殊性,雖已有很高產量,但仍未計入儲量數據統計。2009年美國的非常規天然氣的產量幾乎與常規氣相當。根據劍橋能源的預測[5],未來的美國和整個北美(包括加拿大)的非常規天然氣產量將超過常規氣,其中頁巖氣將起到重要作用(圖2)。

表4 2009年世界主要產氣國的產量和儲量表[2]

美國對頁巖氣的評價技術和開采技術已經比較成熟,而且采氣的成本也較低,有可能在全球推廣。從而可以得出一個重要的推論:世界頁巖氣分布廣泛,開采技術成熟,使全世界有商業價值的天然氣資源量大幅度增加,未來全世界的天然氣產量也可能大幅度增加,其增長速度可能大于 IEA預測的1.5%。據BP預測,全球2030年天然氣在一次能源構成中的比例將與石油接近(圖3)。

4 2030年中國天然氣年消費量的理想目標為5 000×108 m3

前邊已經討論了提高天然氣消費量在一次能源構成中的重要性和全球天然氣的潛力,中國應該將天然氣消費量定在一個比較高的目標,結合到實現的可能性,應將2030年天然氣消費量目標定在5 000×108m3,是IEA預測值2 420×108m3的1倍以上,與能源研究機構Wood Mackenzie新預測的中國2030年天然氣需求量5 400×108m3基本相當[6]。要達到這個目標必須做到2個結合:即常規氣與非常規天然氣相結合,國內天然氣和利用國外天然氣相結合。

圖2 北美天然氣的產量構成和產能預測圖[5]

圖3 BP公司對全球2030年一次能源構成的預測圖[6]

4.1 國內天然氣產量將達2 500×108m3

IEA預測中國天然氣產量2030年為1 250×108m3,我們將目標值提高1倍(即2 500×108m3)。中國的天然氣在21世紀進入了儲量高速增長期,每年的新增地質儲量在4 000×108m3左右,至2008年底剩余可采儲量為3.46×1012m3,2009年新增地質儲量預計超過9 000×108m3。與石油相比,中國天然氣儲量豐富、儲采比高。因此近10年來產量也快速上升,如圖4所示。

圖4 中國天然氣的產量構成圖

中國陸地的塔里木盆地、鄂爾多斯盆地、四川盆地和中國南海天然氣資源潛力大,勘探形勢好,仍可能有較大的氣田被發現。預計中國天然氣儲量高速增長期還將持續一段時間,相應的天然氣產量也將持續高速增長。如果按照5.4%的速度上升,至2030年,即可達到年產2 500×108m3。中國天然氣的供應除常規天然氣外,煤層氣和頁巖氣是最現實的非常規天然氣來源。中國第3次資源評價結論認為煤層氣遠景資源量為 36.8×1012m3,可采資源量為 10.87×1012m3[7]。而斯倫貝謝公司將中國列為世界4大煤層氣資源國之一,達1 307×1012ft3[8]。雖然煤層氣現在的產量還不高,但前景很好。

頁巖氣起步更晚,與美國的頁巖氣類比,以四川盆地為中心的上揚子地區最為現實,目前有多個區塊正在進行評價,并且過了采氣關。Wood M ackenzie公司預測2030年中國頁巖氣產量將達1.84×108m3/d,煤層氣將達1.13×108m3/d,非常規氣年產量將達到1 000×108m3的規模[9]。因此可以說中國常規天然氣和非常規天然氣合計年產2 500×108m3的預測值有較大的可靠性。據中石油的一個課題組預測,中國天然氣將從2010年的年產量988×108m3,增長至2030年3 220×108m3(按6.1%的速度),商品氣量將達2 910×108m3。此外中國的煤資源豐富,目前煤制氣的產量發展速度也比較快,將對天然氣的供應起到補充作用。

4.2 每年引進國外天然氣2 500×108m3

世界金融危機使全球天然氣需求量下降,美國頁巖氣的高速發展和全球范圍內LNG大量投產造就了大規模利用國外天然氣的大好時機。主要有以下特點:

1)世界天然氣剩余可采儲量為187.49×1012m3,儲采比達62.8。2000年美國聯邦地質調查局預測的已知氣田儲量增長量為3 660×1012ft3,待發現天然氣為5 296×1012ft3,資源潛力巨大。

2)世界天然氣剩余可采儲量處于高速增長期,近20年來增長53%,而同期石油僅增長32%。這種情景預計還將繼續。

3)美國頁巖氣異軍突起,使美國成為世界天然氣產量第一大國,進口量大幅減小,同時帶動了全球頁巖氣的勘探開發熱潮。

4)在天然氣高需求時投資建設的LNG產能在2009—2010年先后投產,產量大幅增加,LNG的價格優勢,使俄羅斯的管道天然氣(與油價掛鉤)的銷售受到制約,俄羅斯2009年的天然氣產量下降了12.1%,減少了從中亞進口天然氣,俄羅斯天然氣急于尋找東亞市場。

5)中東在建的LNG項目在未來幾年還將投入生產。澳大利亞煤層氣液化的LNG將有大的發展,正建或待建的項目共有8個,產能超過5 000×104t/a。據IHS(Information Handling Service)公司的資料, 2009—2012年新增的LNG產能將達到8 660×104t/ a(表5)。

中國公司已與外企簽訂的LNG供氣項目有12個,年供LNG 2 815×104t(約400×108m3),簽訂管道氣協議年供氣能力440×108m3,框架協議(830～880)×108m3。

中國公司在若干海外項目中成為股東之一,如中石油與澳洲殼牌公司收購了A rrow公司的2個煤層氣項目。

從全球天然氣的供需形勢和中國公司在海外掌握的天然氣資源分析,引進海外天然氣的基礎條件好,進口2 500×108m3/a的可能性大。

5 引進海外天然氣的制約條件主要是氣價

天然氣的利用主要有4個方面,即城市燃氣、工業燃料、化工原料和發電。它與其他能源之間都有互相替代作用,所以天然氣的利用與氣價密切相關,當其他能源的價格低于天然氣的價格時,天然氣的發展就受到了制約,最直接是煤的競爭。從減少CO2排放的角度,應該降低煤在能源構成中的比例,但目前中國煤價要比氣價低很多,天然氣很難與煤競爭。在天然氣的用途中最能與煤競爭的是城市用氣。城市燃氣的優勢與煤相比是明顯的,在氣價高一些的城市,居民也愿意承擔,而不會選擇用煤,但對發電等其他用途,在現今的氣價條件下,就可能選擇用煤。

現在國內的氣價基本上是由政府定價,地區之間有差別,比較復雜,但總體上價格偏低。而進口氣價又大幅度高于目前國內的氣價,如中亞天然氣價格與油價掛鉤,當國際油價為80美元/桶時,每立方米到岸價為2.12元人民幣,輸送至消費城市還要再加上運費,如到北京的氣價每立方米經過最近的加價后售價為1.78元,這樣每立方米進口氣成本與售價之間的差價在1元以上。這種差價現在由石油公司負擔,如果每年進口400×108m3天然氣,虧損將超過400億元人民幣,如果進口量達到2 500×108m3,虧損也將超過2 500億元。所以氣價問題不解決,引進國外天然氣的方針就很難實施。

有人可能會說美國的天然氣價格比中國還低,這也是事實。這是因為天然氣不同于石油,沒有形成世界統一的價格,全球大致形成了亞太、歐洲、北美3大市場,亞太地區價格最高,歐洲較低,北美最低(表6)。不可能因為中國的生活水平低,就能得到廉價的天然氣,氣價是由市場決定的。

表6 天然氣價格統計表[1] 美元/106 Btu

隨著LNG產量的增加,有可能在若干年后形成全球統一的氣價,但何時形成還不好估計。俄羅斯天然氣進入中國目前的主要障礙就是氣價雙方很難取得一致。

要進行氣價調整,一個重要因素是合理、科學的確定煤價。目前的煤價偏低是因為沒有考慮煤的開采和使用對環境造成的影響。中國年產30×108t以上煤的產量過大,對環境的破壞作用也很大,已達到不科學、不可持續的程度,代價是很大的。如果考慮這一因素,并把它計入成本,煤價應該會提高。這樣做就會使氣價與煤價的差距縮小,為利用天然氣提供條件。

6 結論

中國一次能源需求仍處于高速增長期。能源結構極不合理,煤的比重過大,氣的比重過小,核能和可再生能源基數小,需要一個發展的過程。提高天然氣的比重極其重要,一方面要大力開發國內的常規氣和非常規氣資源,同時還要大力利用國外天然氣資源,調整氣價是實施這一措施的關鍵。

[1]BP公司.BP能源統計2010[R/OL].http:www.bp.com.

[2]中國可再生能源學會風能專業委員會.風能統計資料[EB/ OL].http:∥www.cwea.org.cn/dow nload/disp lay_list. asp?cid=2.

[3]日本公務省統計局.日本統計年鑒2008[R/OL].東京:日本公務省統計局,2009.

[4]IEA.Wo rld Energy Outlook 2008[EB/OL].http:∥www. wo rldenergyoutlook.o rg.

[5]CERA(劍橋能源).No rth American Natural Gas Watch--A Brave New Wo rld:Shale Production Redefines No rth A -merican Natural Gas Landscape[R].波士頓:IHS劍橋能源,2010.

[6]Wood Mackenzie公司.中國液化天然氣需求將在2020年達到峰值[EB/OL].http:∥cn.reuters.com/article/chinaNew s/idCNCH INA-2720920100726.

[7]國土資源部.新一輪全國油氣資源評價結果表明,我國石油可采資源量212億噸[EB/OL].http:∥www.m lr.gov. cn/xw dt/jrxw/200808/t20080818_679413.htm.

[8]斯倫貝謝公司.煤層氣藏評價與開采技術新進展[R].巴黎:斯倫貝謝公司,2009夏季季刊:5.

[9]Wood Mackenzie公司.中國非常規天然氣展望[R].倫敦: Wood Mackenzie公司,2010:7.

Sign ificance and possibilities of improving the percentage of natural gas in energy structure in China

Tong Xiaoguang
(Overseas Exp loration and Development Com pany,PetroChina,Beijing 100034,China)

NATUR.GAS IND.VOLUM E 30,ISSUE 10,pp.1-6,10/25/2010.(ISSN 1000-0976;In Chinese)

Natural gas is a kind of clean energy source and its CO2emission is rather lower than that of coal and oil.In o rder to keep balance betweenmeeting the rapidly increasing demand fo r energy and reducing the discharge amount of greenhouse gases,the energy structure has to be op timized,so undoubtedly the percentageof natural gas is to be imp roved,w hich is the sho rt-cutway for p resent China to step into a low-carbon econom y.Up till now,the po tential of global natural gas resources ismo re than w hat we p redicted befo re,that is to say,there is rich natural gas resource allover the wo rld.Our p rediction results demonstrate that in China the ideal consump tion of natural gas in 2030 w ill be 500 bcm,w hereas by that time the annual domestic gasp roduction w ill be about 250 bcm, to w hich besides conventional natural gas,coalbed methane and shale gas,the most possible unconventional gas sources,w ill contribute a lot,so the left half of natural gas consump tion w ill have to turn to the imports.A t p resent,the world demand for gas consump tion is reducing due to the international financial crisis,w hile the U.S.shale gas is being highly developed at fast speed and numerous LNG p rojects have been put into p roduction in the wo rld.A ll this above p rovides China a good chance for importing a great sum of overseas gases,but the gas p rice is still the bottlenecking p roblem.So this paper points out that only if the p roblem of gas p rice is solved,the importing plan of overseas gases w ill be actually enacted.

China,imp rovement,natural gas,energy structure,percentage,low-carbon economy,impo rting overseas gas,gas p rice

童曉光.大力提高天然氣在能源構成中比例的意義和可能性.天然氣工業,2010,30(10):1-6.

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.10.001

童曉光,1935年生,中國工程院院士;原中國石油天然氣集團公司國際合作局副局長;長期從事石油天然氣地質勘探研究和管理工作。地址:(100034)北京市西城區阜成門北大街6號-1。

2010-10-14 編輯 趙 勤)

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.10.001

Tong Xiaoguang,A cadem ician of Chinese Academ y of Engineering,bo rn in 1935,graduated from Nanjing University w ith an M. Sc.degree in 1964.He has long been engaged in research and management of oil and gas geological exploration.

Add:No.6-1,No rth Fuchengmen Street,Xicheng District,Beijing 100034,P.R.China