聯網條件下中國天然氣供應安全重大問題思考——以川渝地區供應安全體系建設為例

周怡沛 周志斌

1.倫敦大學 2.中國石油西南油氣田公司

聯網條件下中國天然氣供應安全重大問題思考
——以川渝地區供應安全體系建設為例

周怡沛1周志斌2

1.倫敦大學 2.中國石油西南油氣田公司

聯網條件下中國天然氣市場將由區域市場向國際性市場格局轉變,給供應安全帶來了更大的挑戰。從資源、輸配、市場、應急管理、責任等天然氣供應安全的五大核心問題著手,以川渝地區為例,構建了供應安全物流(產、輸、銷)保障系統、供應安全管理(信息、預警、應急)保障系統和供應安全責任(政府、企業、用戶)社會化保障系統等三大系統,以期較好地解決聯網條件下天然氣供應安全問題。最后從促進整個天然氣產業鏈協調發展及天然氣供應安全保障體系建設等方面提出了建議,為我國天然氣產業鏈的供應安全建設提供了決策支持。

中國 天然氣 管網 多氣源 供應安全 物流 管理 責任 協調發展

1 中國天然氣管網逐步完善引發天然氣市場發生重大變革

1.1 天然氣管網布局國際化,儲氣設施規劃有序

管網是天然氣市場大發展的根本。經過近十年的不斷建設,中國天然氣骨干管網初步形成。據統計,截至2008年底,已建成天然氣管道約3.5×104km。隨著國內輸氣管道的大規模建設,中國將形成以西氣東輸(一、二、三線)、陜京輸氣系統、渝扈線、忠武線等為主的縱橫交錯、橫跨8大區域市場的全國性天然氣運輸網絡,干線總輸氣能力接近810×108m3/a。西二線、川氣東送管線、國際氣源引進管道的建成投產,全國性管網主體構架初步形成。

隨著天然氣工業的大發展,地下儲氣庫建設步伐加快(表1)。川渝地區的儲氣庫將在重慶相國寺及四川瀘州、自貢等區域建設。

1.2 多氣源格局即將形成

國內天然氣資源勘探程度較低、潛力大,天然氣儲量將穩步增長。根據國土資源部全國油氣礦產儲量通報,2008年底中國的天然氣探明程度為10%,處于勘探早期,預計天然氣儲量還將快速穩步增長。據預測,中國常規天然氣產量趨勢如下[1]:低方案情景下,2010年900×108m3,2020年1 900×108m3,2023～2050年處于高峰期階段,氣層氣產量為2 400×108m3;高方案情景下,2010年950×108m3,2020年2 100×108m3,2026～2050年處于高峰期階段,氣層氣產量為2 800×108m3。

表1 中國地下儲氣庫建設布局初步設想表

引進海外天然氣資源前景廣闊,將形成多氣源(國產氣、進口管道氣、進口LNG)相互調劑、聯合供氣的供應格局。其中,中亞管道在2009年底已實現單線通氣;中緬管道已簽訂天然氣銷售和運輸諒解備忘錄,預計2011～2013年建成通氣;東部沿海地區由南到北全面布局LNG接收站,進口LNG事業發展如火如荼;東北的中俄管道正處于前期論證階段。

1.3 天然氣市場向國際性市場轉變,天然氣利用結構進一步優化

目前除西藏自治區以外,天然氣在其余30個省份都有不同程度的應用[2]。天然氣管道網絡的不斷完善將天然氣工業帶入快速發展階段,消費市場由區域市場向全國市場轉變,形成了東北、環渤海、華東、中南、南方沿海、西南、中西部和西部8大區域市場,未來必將融入全球性市場。

綜合國內外相關機構預測分析,預計2010年和2015年,中國天然氣消費、需求量將分別達到1 500× 108m3和2 400×108m3,供應缺口較大。到2020年和2030年,預計如果中國天然氣在能源結構中的比重將從目前的3.4%提高到8.0%和9.5%,天然氣需求將分別達到2 800×108m3和3 900×108m3。同時,天然氣利用結構將進一步得到優化,天然氣附加值將會提升,主要表現在:

1)受國家政策和價格等因素的限制,天然氣化工的比例將進一步下降。從全球來講,受天然氣價格上升的影響,天然氣化工產業中心逐步向富氣價廉地區轉移,產品附加值不斷下降。目前中國共建有150余套天然氣化工裝置,主導產品為合成氨和甲醇,其中90%的天然氣化工原料用于生產合成氨。在大型制氨裝置中,以天然氣為原料的占10%左右。國家《天然氣利用政策》對發展天然氣大宗化工產品進行了限制和禁止,且受渣油和煤路線化工的競爭,天然氣化工的價格承受能力較低。因此,受到政策和未來價格調整等因素的限制,天然氣化工在天然氣消費結構中的比重將進一步下降。

2)城市燃氣、CNG等將成為天然氣主要利用領域。結合中國天然氣工業發展歷程和天然氣消費結構變化趨勢,預計今后中國的天然氣利用方向首先是滿足城市燃氣、CNG等需求;其次是以氣代油、以氣代煤作為工業生產的燃料,以改善不斷惡化的大氣環境;天然氣發電具有效率高、清潔環保等優勢,許多國家積極發展,中國受到資源和天然氣發電經濟性影響,將適度發展,以優化電源結構。據統計,中國283個地級市及以上城市中約有188個已經用上天然氣,2008年城市燃氣消費量在300×108m3左右,受國民經濟發展及城市化進程影響,預計到2020年將超過1 600×108m3,年均增長9.8%。車用CNG因其獨有的經濟與環保優勢,將得到持續發展。以小型汽車為例,CNG汽車與汽油車相比每百公里節省燃料費60%左右。而且CNG汽車較普通燃油汽車維護維修費用下降約40%,發動機壽命延長2～3倍,可減少50%的機油用量,經濟效益非常明顯。資料研究結果顯示,與汽油車相比,CNG汽車可減排一氧化碳 97%、二氧化硫90%、碳氫化合物 72%、氮氧化物 39%、二氧化碳24%、粉塵100%。2008年,全國CNG汽車保有量約25萬輛,全國約有近700座CNG加氣站,銷售天然氣約30×108m3。根據歷年CNG汽車增長速度測算, 2010年CNG需求量在60×108m3左右,2015年將超過100×108m3。到2020年全國CNG需求量將可能超過500×108m3(其中川渝地區將提前達到50×108m3)[3]。未來中國的天然氣消費結構預測如圖1所示。

圖1 中國天然氣消費結構預測圖

2 聯網條件下天然氣供應安全保障系統集約化管理模式構筑

2.1 資源、輸配、市場、應急管理、責任是天然氣供應安全的五大核心問題

國內外天然氣供應安全研究與經驗表明:資源、輸配、市場、應急管理、責任是天然氣供應安全的五大核心問題。天然氣供應安全保障是一項系統工程,需要相應的組織體系建設、制度創新、管理創新和市場開拓,核心內容是要素資源在資源、輸配、市場之間的循環流轉及應用。①資源是供應安全的物質基礎;②輸送是溝通氣源與用戶必不可少的中間環節,完善的基礎設施(長輸管線和城市輸配管網)是天然氣市場發展和走向成熟的重要標志;③天然氣市場是消費與利用的平臺;④應急管理是天然氣工業及其用戶的核心任務之一;⑤責任是天然氣供應安全保障過程中企業、用戶、政府應承擔的經濟、政治與社會責任,是保障供應安全系統運行的制度基礎。

2.2 聯網條件下天然氣供應安全保障系統構建

聯網條件下天然氣供應安全保障系統構建的總體思路:①以全球視角下的大供應安全觀,將天然氣供應安全的資源、輸配、市場、應急管理、責任五大核心要素融入全球化供應安全保障系統構建中;②應用集約化管理思路,協調解決天然氣供應鏈風險與特殊性問題;③應用復雜系統動力學理論,配置與調控供應安全資源。

聯網條件下天然氣供應安全保障系統集約化管理模式主要包括3個價值鏈(圖2):①供應安全集約化保障系統把天然氣氣源多元化保障系統—網絡化輸送保障系統—天然氣市場節約化保障系統作為物流價值鏈;②圍繞這條物流價值鏈開展信息、預警與應急管理一體化保障系統等管理價值鏈活動;③實現物流價值鏈和管理價值鏈增值的責任主體是企業、用戶和政府,三者分別應承擔的社會化責任系統,或企業、用戶和政府責任社會化保障系統。

圖2 聯網條件下天然氣供應安全保障系統集約化管理模式示意圖

3 川渝天然氣供應安全建設實踐與體會

3.1 供應安全系統存在諸多難題

3.1.1 資源取得難度增大

四川盆地勘探開發面臨很多困難:勘探難度愈來愈大,優質儲量發現困難,新氣田開發與開采的難度也愈來愈大,高含硫、低滲透氣藏難動用;老氣田穩產和提高采收率難度越來越大,出水和增壓問題日趨嚴峻;工程成本上升較快,制約了天然氣資源的發現。常規儲量增速不大,可采儲量主要是高含硫與低滲透氣藏,同時,受各種因素的影響,地震勘探成本逐年上升。

3.1.2 管網結構高度復雜,運行調度難度非常大

主要表現在:進出氣點多,在7 000 km的各種輸氣管網上進氣點200多個,上千個出氣點;管道承壓等級從0.3 M Pa到8.3 M Pa都有,壓力變化幅度較大;管徑規格多,`63～`813 mm共有17種之多。同時,川渝地區地形地質條件復雜,人口稠密,天然氣生產與管網保護面臨很大的困難。

3.1.3 市場結構非常復雜,市場供求矛盾突出,調峰難度加大

用戶分布廣泛,市場分4大區塊44個子區塊;長期無儲氣庫條件下,調峰難度國內之最,國外少見;川渝地區物質生產部門中65個行業,其中有52個使用天然氣;川渝地區共有1 000多家工業用戶和1 240多萬戶城市居民用戶,除攀枝花市外,四川省所有地市州都使用了天然氣。

2002年,市場基本能維持平衡,但隨著天然氣市場的快速發展,各行業、各部門對其的需求量急速增長,導致市場供需缺口越來越大,市場平衡的任務愈加繁重。到2009年,市場缺口已經高達30×108m3,如圖3所示。

圖3 川渝地區天然氣供需情況圖

需求的快速增長已經對采氣企業的產量造成很大的壓力。此外,微觀市場的峰谷調節問題也十分突出。如發電用氣量月均日峰谷差高達近50×104m3;民用氣的調峰壓力更大,月均日峰谷差高達700多萬立方米,如圖4所示。

圖4 2009年城市燃氣與發電月平均日用氣變化情況圖

3.2 供應安全物流(產、輸、銷)保障系統建設

3.2.1 天然氣氣源多元化保障系統

引導川渝地區天然氣戰略大氣區的規劃建設,強化資源供應基礎與戰略儲備能力。

1)加大勘探開發技術攻關力度,提高資源接替能力。中國石油、中國石化加大川渝地區的勘探投入,深化研究,加強新層系、新類型、新領域勘探,努力實現油氣勘探不斷取得新的重大突破,增加后備儲量。

2)全面挖掘生產潛力,實現快速上產。狠抓現有氣田內部挖潛、老井工藝措施挖潛、增壓采氣平穩運行和增壓工程建設,有效延緩遞減,利用老井多產氣。加快新區產能建設步伐,努力提高新建產能當年貢獻率。

3)實施國外管道引進工程,規劃從中亞、中緬管道引進天然氣,努力實現天然氣資源多元化保障供應;加快規劃和建設多元化儲氣系統設施,逐步建立以氣田、管道、地下儲氣庫和事故備用氣源儲氣站為主體的全方位儲備與調峰體系,提高戰略儲備與調峰能力。

3.2.2 天然氣網絡化輸送保障系統

據川渝地區氣區生產300×108m3/a的規劃方案,將新建北內環、北外環、廣安(肖溪)—臥龍河(石橋)、江津—納溪、彭州石化基地供氣管道等管線1 672 km,改造南干線西段、南干線東段(長壽—江津)、臥渝線(臥龍河—長壽)、中青線(中壩—德陽)、威青線(越溪—青白江—溫江)、納溪—安邊、峽渝線等管線1 188 km。此外,川氣東送工程西起四川達州市,東至上海,途經6省2市,干線長度1 700 km,設計輸氣量為120 ×108m3/a,該工程已于2009年建成投產。川渝地區即將形成“三橫、三縱、三環”,高低壓分輸、輸配分離的管網系統。

3.2.3 天然氣市場節約化保障系統

加強市場規劃,促進工業園區發展,目標重點是各地開發區、工業園區的市場。根據氣源狀況,規劃在2015年銷售氣量介于60×108～90×108m3。研究市場戰略儲備策略,根據有利于提高城市氣化率,促進人民生活質量改善;有利于節能減排與更新改造,促進和諧生態環境建設;有利于增加地方就業與財稅,促進國民經濟持續增長;有利于高科技、高附加值產品的生產,促進高效產業集群發展的“四個有利于”原則,加快天然氣消費結構調查和調整,積極鼓勵發展有利于調整產業結構和經濟效益好、附加值高、為川渝 GDP增長貢獻大、上交利稅多的企業多用氣。

3.2.4 建成了國內最成熟的天然氣市場與營銷管理系統

川渝地區天然氣消費量超過全國總量的1/4,天然氣在一次能源消費結構中的比例位居全國第一(14%),遠高于3.5%的全國平均水平,也超過了韓國、希臘、瑞士等經濟發達國家和地區,并高于亞太地區的平均水平(10.8%)。擁有5個最大的天然氣產業基地:全國最大的化肥生產基地;全國最大的化工生產基地;全國最大的軍工基地;世界最大的建材基地;全國最大的醫藥、食品制造基地。CNG規模位居國內第一,已建成和正在建設的CNG加氣站560多座,使用天然氣作燃料的汽車超過16.7萬輛,到2008年CNG用氣量達到17×108m3。

3.3 供應安全管理(信息、預警、應急)保障系統建設

3.3.1 應用數字化技術,實現供應安全保障系統數字化管理目標

①建成了天然氣生產運行管理信息系統,包括數據采集平臺數據庫、瞬時數據庫、生產運行主數據庫和分析數據庫4個部分。通過該系統,可以及時、動態地了解天然氣生產的宏觀和微觀狀況,科學合理地制訂生產計劃,及時監控天然氣生產情況。②建成了天然氣營銷管理信息系統,系統采用(Brower+Client)/ Server的3層混合體系結構,可以及時跟蹤宏觀和微觀銷售狀況,確保營銷決策科學;科學合理地制訂營銷計劃,有效配置天然氣資源,及時監控天然氣銷售情況。③建成了SCADA系統,對天然氣管網主要輸配氣站場的生產過程進行集中監視、管理,能夠對部分站場實現遠程控制,能較好的輔助中國石油西南油氣田公司各級生產調度管理部門的相關業務,是生產運行系統與營銷管理系統兩者聯系的紐帶。3大系統的建成,實現了供應安全保障的數字化管理目標。

3.3.2 預警評估技術

建立了天然氣供應安全監測體系,對可能出現的供應危機做出預警反應,構建的天然氣供應安全預警指標體系如表2所示。

表2 川渝地區天然氣供應安全預警指標體系表

3.3.3 供應安全應急管理平臺技術

編制了應對Ⅰ、Ⅱ級事故應急預案,建立健全了保障天然氣供應安全的分級管理體系,以明晰政府和企業供應安全的職責,規定了應急預案的啟動原則、實施和監控程序以及事前信息披露與事后處理程序,構建了天然氣應急調度管理決策支持系統,建立了天然氣安全運行應急組織和應急預案體系,有力確保了天然氣供應系統安全平穩運行。

3.4 供應安全責任(政府、企業、用戶)社會化保障系統建設

政府、用戶和企業三者在履行社會責任過程中既需要相互之間的配合,同時也需要相互之間形成一種合理的制約關系。川渝地區天然氣供應安全責任社會化保障系統第一次全面、系統、清晰地劃分了政府、用戶、企業三方在共同維護區域內天然氣供應安全過程中,各自必須承擔的社會責任內容(表3);明確了政府、用戶和企業三者在履行社會責任的行動和過程中的相互協調、相互配合的要求和制度體系;是川渝地區天然氣供應安全集約化管理模式內存聯系的邏輯紐帶,是整個供應安全保障系統的核心和基礎。

表3 大型油氣田(企業)、用戶、政府供應安全責任體系表

3.5 建設成效

通過物流(產、輸、銷)、管理(信息、預警、應急)、責任(政府、企業、用戶)三大體系建設,川渝地區供應安全保障系統得到健全,并經受住了冬春季調峰、冰雪災害和“5·12”大地震災害的嚴峻考驗,得到政府和用戶的高度評價。特別是“5·12”汶川大地震后因措施得力,無一例因天然氣燃燒、爆炸導致的次生災害事故發生,世所罕見(日本大地震、中國臺灣省7.6級地震、美國洛杉磯6.6級地震、智利8級大地震中,都曾因燃氣管道爆裂而引發大火等次生災害,增加了地震破壞的程度)。

4 對聯網條件下國家天然氣供應安全的建議

4.1 促進天然氣產業上、中、下游的協調發展

從管理方面考慮,要加快制定天然氣工業發展規劃,適當調整能源結構;探索新的產權和經營組織形式,形成天然氣上中下游利益共同體;采用照付不議的合同方式,加大對供用氣雙方的經濟約束力;加快天然氣供應基地建設,加大勘探開發力度,加快引進國外天然氣(LNG、管道氣),積極開拓以煤層氣為主的非常規資源,加快天然氣管道、儲氣庫等基礎設施的建設;培育以城市燃氣、CNG汽車、工業用氣為主導的天然氣市場體系。

從天然氣市場開發方面考慮,天然氣市場開發與資源取得必須同步;天然氣資源沒有落實時,不能盲目開發市場;天然氣市場開發程度必須與資源取得協調一致;天然氣是一種特殊的氣態商品,必須要考慮它的儲存技術問題和巨大的儲存設施投資問題;由于天然氣利用存在較大的季節性峰谷差和日峰谷差,因由天然氣市場開發必須考慮調峰問題。

4.2 構建天然氣供應安全保障體系

建立多方式、多渠道氣源,加大國內天然氣勘探、開采力度,同時通過與其他國家進行管道氣、LNG等方式的合作,保障長期有效供氣。盡快建成全國性天然氣管道網絡,擴大天然氣消費的普及范圍,保障天然氣需求的不斷增長。建立包括氣田、長輸管網等調節方式在內的天然氣調峰體系。加強儲氣庫等天然氣需求調節基礎設施的建設。著眼于未來需求及調峰需求,對新發現的離消費地近、不含硫高豐度的氣田,應認識到這是上帝賜予我們的天然儲氣庫,國家應出臺法規,強制采掘企業用作戰略儲備氣田或調峰儲氣庫。

4.3 建立天然氣產業鏈各環節合理的價格機制

隨著市場規模的逐步擴大,要規范天然氣市場,價格將起到十分重要的杠桿作用[4-5]。只有加快天然氣價格機制改革的步伐,利用價格杠桿協調發展5個重要環節,才能解決長期穩定的供應安全問題。①以合理的價值回報刺激上游市場發展,鼓勵上游企業多勘探開發資源和引進國外資源;②國家應加大長輸管網建設投資力度、加快建設步伐;③應及時出臺價格政策鼓勵社會資本投資建設以儲氣庫為代表的各種調峰設施;④應當通過價格杠桿不斷優化天然氣消費結構;⑤盡快建立峰谷價格體系;⑥利用價格機制引導天然氣市場有序發展。

4.4 能源行業內各子行業協調發展

增加天然氣資源的勘探與開發投入,擴大產能,增加供給。加強對天然氣下游市場的開發,促進天然氣的大規模應用。特別要重視資源地的資源就地利用,支持資源地的地方經濟發展。提高環保標準,推廣清潔能源,調整能源消費結構。

4.5 推進天然氣與產業政策體系的協調發展

國家及地方政府應進一步重視和支持天然氣工業發展。建立健全法律法規,加強行業監管[6](如還應納入儲采比、采收率等指標)。采取多種手段加快天然氣基礎設施建設。大幅度提高排污收費率,增加天然氣的市場競爭力。調整天然氣產業鏈各環節稅費,建議國家對天然氣進口環節增值稅即征即返。加大城市配氣費的規制力度(如可以考慮采用區域競爭、特許投標等制度)。盡快開展天然氣期貨貿易,真正實現天然氣資源的市場化配置。

[1]周志斌,周怡沛.中國天然氣產業鏈協調發展的基礎、前景與策略[J].天然氣工業,2009,29(2):1-5.

[2]周志斌,湯亞利,崔紅升.天然氣產業鏈協調發展與合理定價研究[M].成都:四川出版集團四川科學技術出版社, 2008.

[3]周怡沛,周志斌.中國CNG汽車市場發展現狀、趨勢與策略[J].國際石油經濟,2009(10).

[4]周怡沛.川渝地區天然氣市場協調發展與價格的關系[J].國際石油經濟,2009(3).

[5]夏曉莉,許鵬,何素華.氣價是促進四川盆地天然氣勘探開發并使用的杠桿[J].天然氣工業,2008,28(4):117-120.

[6]周志斌.中國天然氣經濟發展問題研究[M].北京:石油工業出版社,2008.

A discussion on the major points in natural gas supply safety in the pipeline network:A case study of Sichuan-Chongqing gas supply safety system

Zhou Yipei1,Zhou Zhibing2
(1.London University,London,the Great B ritain;2.Southw est Oil&Gasf ield Com pany,PetroChina, Chengdu,Sichuan 610051,China)

NATUR.GAS IND.VOLUM E 30,ISSUE 4,pp.10-15,4/25/2010.(ISSN 1000-0976;In Chinese)

In the p resent pipeline network,natural gas supp ly safety in China w ill have to face a bigger challenge since natural gas trade starts to turn from regional to international market.Starting from the five essential points in natural gas supply,namely resources,transpo rtation &distribution,markets,emergency management,liability,we make a discussion,taking the Sichuan-Chongqing area as a case of study,on how to develop the three guarantee elements in the natural gas supp ly safety system:(1)logistics,including that in p roduction,transpo rtation,and marketing;(2)management,including that in info rmation,early-warning, and emergency p reparedness;(3)liability,including that of governments,enterp rises,and end users,hoping to achieve a satisfactory natural gas supp ly system in the p resent pipeline netwo rk.Some suggestions are also put fo rward fo r p romo ting the harmonious development of natural gas industrial chains and successful achievement of natural gas supp ly safety system,p roviding robust suppo rt fo r decision makers.

China,natural gas,pipeline netwo rk,multip le gas sources,supp ly security,management,responsibility,harmonious development

周怡沛,1987年生,倫敦大學比較經濟專業碩士研究生。地址:516a 19-29 Woburn Place,Russell square,London, Wc1h Olh。電話:00447824758173。E-mail:yipeizhouyipeizhou@ho tmail.com

周怡沛等.聯網條件下中國天然氣供應安全重大問題思考——以川渝地區供應安全體系建設為例.天然氣工業, 2010,30(4):10-15.

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.04.002

2010-04-01 編輯 趙 勤)

DO I:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.04.002

Zhou Y ipei,bo rn in 1987,is studying for an M.Sc.degree w ith her major in comparison economy at London University.

Add:516a 19-29 Woburn Place,Russell Square,London,Wc1h Olh,the Great Britain

Tel:00447 824 758 173 E-mail:yipeizhouyipeizhou@ho tmail.com