2020年前的天然氣市場

張樹偉+曾令秋

本文從能源結構的角度，解讀擴大天然氣消費的政策，以及政策目標涉及的機制與手段問題，以期判斷出未來幾年的天然氣市場的基本框架。

天然氣是最清潔的化石能源。至少在10年以前，在學術與政策界就有“天然氣時代來臨”的暢想，并且認為天然氣時代對于局部環(huán)境質量與全球溫室氣體排放問題都是一個好消息。在天然氣運輸不便、基礎設施缺乏有所改善（通過液化實現(xiàn)長途運輸、天然氣管網(wǎng)進一步完善）之后，不斷上升的天然氣價格成為最大的關切以及迅速普及的障礙。

過去10年，非常規(guī)油氣資源，特別是北美致密氣/頁巖氣的爆發(fā)，極大地改變了天然氣以及能源工業(yè)的圖景。美國能源信息署（EIA）統(tǒng)計顯示，10年內美國的頁巖氣生產(chǎn)增長了20倍，2012年在全部天然氣生產(chǎn)中的比例占到了40%。天然氣價格迅速下降，甚至于短期內低過煤炭。EIA能源展望認為，到2040年，頁巖氣產(chǎn)量可能接近美國全部天然氣產(chǎn)量的53%，致密氣達到15%。

在美國之外的其他地區(qū)，特別是澳大利亞、中國以及歐盟國家，關于本地區(qū)非常規(guī)氣資源稟賦以及開采可能性的評估與試采也正在進行之中。如果一切順利，一個天然氣的“黃金時代”（國際能源署（IEA）《能源展望2012》語）有可能出現(xiàn)。

回到我國，過去的10年，天然氣的消費從很低的基數(shù)，實現(xiàn)了年均接近20%的增長，但是這種增長仍舊屬于“被壓抑的增長”。氣荒、供應不足、“以供定需”、“有序使用”、冬季保供成為了人們最主要的印象。供應不足的經(jīng)歷如此刻骨銘心（特別是一些工業(yè)天然氣用戶，比如燃氣電廠），以至于有人做出了中國天然氣供應將長期緊張的判斷。

長期天然氣是否緊張，這不得而知，這種判斷或許是對的。不過這種“預測”意義上的判斷是無法討論的，因為經(jīng)濟能源系統(tǒng)作為開放的系統(tǒng)，人們的行動與政策是可以施加影響的，短期的變化會很慢，特別是基礎設施，但是長期人的主觀能動性是個重要的因素。長期來講，一個有意義的問題是，不斷擴大的天然氣使用，是否能夠增進全社會的福利，是否有利于能源結構的合理化。如果它的答案是肯定的話，那么解決供應不足的問題就應該成為政策目標與行動含義，而不是反過來從“可行性”的角度忽略或者推翻前一個目標。本文即從能源結構的角度，解讀擴大天然氣消費的政策，以及政策目標涉及的機制與手段問題。

解讀目標：提高天然氣消費比重

2014年11月，國務院印發(fā)了《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃（2014-2020年）》，其中提及，堅持提高天然氣消費比重，到2020年，天然氣比重達到10%以上。實施氣化城市民生工程，到2020年，城鎮(zhèn)居民基本用上天然氣；發(fā)展天然氣交通運輸；在京津冀魯、長三角、珠三角等大氣污染重點防控區(qū)，發(fā)展天然氣調峰電站，結合熱負荷需求適度發(fā)展燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)。結合這一需求的增長，做好供應側的基礎設施與氣源保障，到2020年，天然氣主干管道里程達到12萬公里以上；加大液化天然氣和管道天然氣進口力度。

應該講，以上的表述非常明確、具體并具有可操作性。特別地，不同主體加大進口在一定程度上也可以倒逼國內的天然氣市場開放與管道的無差別進入，消除業(yè)已存在的價格“堰塞湖”（指的是同一效用的氣卻具有不同的價格），有助于形成統(tǒng)一的市場。

如果這一目標可以實現(xiàn)，在中國的能源結構中，煤炭的份額下降與天然氣的上升將是較為確定性的趨勢。這是此消彼長的連續(xù)性變化，問題的關鍵在于變化多快，10%的國家層面的增長目標（目前是6%左右）是否合適，過大還是過小，是否會受到供給層面操作性努力進度的限制（天然氣屬于大宗商品，基礎設施決策與投資都異常謹慎，多為照付不議合同，周期很長，供應變化的節(jié)奏很慢，因此比較容易對近期，比如5-10年的情況進行展望）。

這是一個有爭議的問題。因為一方面，對于大部分地區(qū)（特別是歐洲與我國），天然氣一般比煤炭貴，實現(xiàn)天然氣的擴大化意味著較高的能源成本與負擔，對于我國這樣的發(fā)展中國家，是否有必要用這種“高級氣”是有爭論的。另一方面，從可行性角度，如果沒有強有力的政策或者手段干預，天然氣對煤炭的替代是很困難的，更多的可能是天然氣與可再生能源長期的替代，而煤炭由于成本低，這種替代即使在基礎設施層面實現(xiàn)了，在能源活動上的替代也是不可持續(xù)的。最后，天然氣的確比煤炭油品清潔，但是畢竟還是化石能源，其排放溫室氣體相比可再生能源還是可觀，那么是否有必要從煤炭時代直接跳過天然氣時代而進入可再生能源時代。

以下，我們將嘗試回答幾個關鍵問題：

1. 天然氣在哪些部門實現(xiàn)增長？

在這個問題上，如果我們認可評價好壞的標準在于產(chǎn)出投入比最大（而不是單方面的產(chǎn)出水平，完全不問投入），那么這完全可以是一個事實判斷。要回答這個問題，我們必須測量“增氣”的成本以及效益。

天然氣在交通領域，代替更貴的油品，是一個效益大于成本的事情。LNG卡車的增量投資，由于節(jié)省的燃料成本，大致在1-3年之間就可以收回來。由于天然氣漲價預期的存在，未來的回收期預計可能拉長，但是仍舊是有吸引力的。無法快速增長的基本原因在于供應側基礎設施的缺乏。

在發(fā)電領域，天然氣單位發(fā)電的燃料成本比煤電高出一倍，甚至更多。但是在某些情況下，天然氣發(fā)電也可以成為成本有效性的選擇。這些情況包括：

尖峰位置的負荷。用天然氣往往是成本最低的，因為這部分年利用小時數(shù)低，燃料成本變得無足輕重，而投資成本成為了主要決定因素。

天然氣熱電（冷）多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。具有非常多的優(yōu)勢，本地供應、熱效率高、方便靈活，是智能電網(wǎng)系統(tǒng)中重要的組成部分。美國在一段時間，曾經(jīng)有人提出未來的電網(wǎng)是天然氣網(wǎng)的說法，說的就是這種分布式天然氣發(fā)電為主的應用模式。在我國，這種系統(tǒng)的競爭性受到了利用水平、技術能力、價格扭曲等多方面因素的復雜影響，發(fā)展目前而言較為困難。

與大比例可再生能源的配合。天然氣機組是不可缺少的，因為它啟停迅速，調峰調頻可堪大任。這也是國際上為何可再生能源商跟天然氣能源商目前有點“惺惺相惜”感覺的基本原因。

高收入地區(qū)減少污染損失。這些地區(qū)的收入水平與電價水平高，而人口密集，污染的損失很大。天然氣機組即使作為基荷，可以降低污染物排放，也有一定的競爭力，在非扭曲的電力市場中，將會排擠外來電力（比如距離過遠而成本過高，或者面臨更近地理區(qū)域的電力需求的競爭，缺乏遠輸電的足夠動力），成為有經(jīng)濟競爭力的選擇。

而這些領域，在我國的發(fā)展都是比較初步的，存在著巨大的成本有效性的空間。從這個角度，筆者總體上傾向于認可，我國天然氣增加是朝向福利改善的方向的論點。考慮到其他國家，包括發(fā)展中國家的天然氣利用水平，10%的份額還不算高。

2. 天然氣替代有哪些不確定性？

這個問題在市場環(huán)境下表現(xiàn)的非常充分。2009-2012年期間，歐盟碳市場價格信號乏力（源于經(jīng)濟增長乏力等因素）、德國棄核、躉售電力市場價格不斷走低（源于可再生發(fā)電越來越多的merit-order效應）、美國煤炭出口增多（源于頁巖氣的國內替代），煤炭價格相比2008年高點下降30%以上，而煤炭消費持續(xù)增長，明顯呈現(xiàn)出對天然氣的替代。2013年夏季，德國天然氣機組出力就因為燃料成本高昂（邊際成本高），其利用率下降了20%。

美國也呈現(xiàn)相似的規(guī)律。天然氣價格2012年跌到最低，之后出現(xiàn)了明顯的回升，煤炭又部分地重拾其市場份額。Shearer（2014）在《Environmental Research Letters》對美國天然氣供應擴大情況的模擬顯示，擴大的天然氣供應（從而更低的天然氣價格）在更大的程度上會壓縮可再生能源發(fā)展的空間，而不是煤炭。

在我國，由于缺乏不同能源之間競爭的市場機制，這一問題并沒有那么顯性，但是會以其他的方式表現(xiàn)出來。天然氣發(fā)電是貴，但是在我國電力結構中的份額低到5%以下的程度（2013年，占總裝機的3.5%，發(fā)電量的2%），是否可以由貴的程度完全解釋，這是一個需要研究的問題。

一個典型的例子是上海。目前，上海的本地電源裝機為2200萬千瓦，而外來輸電則超過1500萬千瓦。2014年夏季，上海電網(wǎng)最高負荷是2600萬千瓦左右。這意味著即使以最大負荷計，系統(tǒng)的冗余度也超過40%。由于不同機組分門別類的設定了很多特定的價格，而相對天然氣的價格，其發(fā)電的上網(wǎng)價格往往不夠高，天然氣機組的市場份額完全沒有了規(guī)則，其快速調節(jié)、污染排放小的價值也缺乏發(fā)現(xiàn)機制。不同的機組如何分“有限的用電蛋糕”，就是一個比較混沌的問題了。天然氣機組是投入使用還是閑置，占據(jù)何種地位，也有很大的自由量裁成分。

3. 天然氣使用是長遠未來的橋梁還是障礙？

這個問題屬于面向長遠未來的討論了。人們現(xiàn)在越來越傾向于認為美國頁巖氣的井噴以及由此帶來的燃氣價格下降，是氣候變化問題的壞消息了。筆者的合作者之一Nico Bauer博士近期在英國《自然》雜志的文章就模擬了這樣的一個故事——因為增強的天然氣競爭力，在更大的程度上會推遲可再生能源的發(fā)展速度，而對煤炭的替代是微乎其微的。并且由于電力價格由此下降，帶來了電力消費的反彈，加上天然氣傳輸過程中的泄露（甲烷高增溫效應）等排放，擴大的天然氣供應對于溫室氣體減排幾乎完全無效，甚至于增加碳的排放。

從另一個側面這意味著，如果人們更看重氣候變化，需要更緊的氣候變化目標，那么通過碳的定價壓縮天然氣消費（那個時候煤炭與石油幾乎淘汰了，而減排程度還不夠。比如大體上，氣候溫升2度目標意味著2050年電力部門實現(xiàn)脫碳，2100年全部能源部門實現(xiàn)零碳排放）就有可能使得天然氣資產(chǎn)成為無用資產(chǎn)，其存在“擱置”的風險。

當然，這個角度的考慮對于我國10%都不到的利用水平，有點像“另外一個極端”的問題了，有些超前了。但是決策者在推出政策或者目標的時候，需要明確對此是如何考慮的，這是一個科學的政策制定所需要的。

天然氣價格機制：與石油與電力的比較

從技術特性而言，天然氣較石油難以運輸與儲存（或者叫成本很高，液化為LNG成本要翻一倍），但是比電力要容易（電力輸送的損耗很高，且不易儲存，基本要時刻保持供需平衡）。這種技術特性，對應到天然氣的經(jīng)濟價值，時間、空間與交貨靈活性三個維度上的非均一程度，也介于石油與電力之間。

在時間上，天然氣市場為基礎的價格波動稍大于石油，但遠小于電力。2012年，歐洲地區(qū)天然氣現(xiàn)貨價格波動幅度大致是平均價格的70%，而石油的波動只有35%左右，但是電力價格的波動遠超過100%。以德國電力市場為例，其日前價格在-222歐元/MWh與210歐元/MWh之間，波幅是平均價格（大致40歐元/MWh）的十倍。由于電力市場是逐小時出清的，這意味著每年德國將存在2.6萬（實時價格、日內價格與日前價格×8760小時）個電力價格水平。而美國德州電力市場，是以5分鐘為周期出清的，那么就意味著存在對應于不同時刻的30億個電力價格。而石油與天然氣不會有如此的價值差異與波動。

在空間上，世界石油基本是一個統(tǒng)一的市場，而天然氣由于運輸成本較高，地區(qū)間價格差別也很大。亞太地區(qū)的天然氣價格，仍舊比北美高出3-5倍，比歐洲高出1-3倍。而短期的基礎設施缺乏，也可能造成價格的大幅波動。2014年初，美國天氣嚴寒，盡管天然氣供應總量大幅增加，但是由于管道的擴張速度有限，特別是在紐約與新英格蘭地區(qū)，相比港口價格，這些地區(qū)的天然氣現(xiàn)貨價高出了20倍，超過100美元/mmbtu。

但是，一般意義上的傳輸成本仍將可以預見的小于電力。這意味著即使考慮輸送成本，天然氣遠端用戶（比如上海，以進口LNG價格為標桿）相對本地用戶（比如四川用戶）仍具有更強競爭力是可能的。而電力一般本地用戶的競爭力更強，因為電力的來源多樣，受地域限制很小，各地區(qū)的電力成本的差異無法彌補高昂的輸送成本是大部分情況下的現(xiàn)實，因此電力的就地平衡是一個基本的經(jīng)濟性原則，而天然氣的限制要小的多。建立天然氣的全國統(tǒng)一市場，相比電力是一個恰當?shù)奶岱ā?/p>

在交貨靈活性上，天然氣靈活性上要稍差于常溫液態(tài)的石油，但基本不存在電力特有的不同類型機組“爬坡快慢”性能不同的問題，以及可再生電力不可控與出力波動的問題。這也為簡化的天然氣定價機制與產(chǎn)品類別提供了可能。

在我國，行政訂立、完全特定的天然氣價格，無法充分反映天然氣價值在任何一個維度的實時變化，以時間維度為最。供應總量上的稀缺，是從來沒有出現(xiàn)過的。但是，一些現(xiàn)象可以折射出很多缺乏價格機制的問題。比如某些地區(qū)用氣價格甚至低于中東LNG現(xiàn)貨采購成本，打擊供給而刺激消費；罐裝天然氣（市場價格）比管道天然氣（管制價值）價格高出很多，供應商有充足的動力使管道氣用戶變得“缺氣”，而去供應高價散裝用戶；居民用氣為主、價格高度管制的結構，冬夏峰谷差巨大，而儲氣庫的建設由于缺乏激勵，冬季的供氣緊張反復上演。缺乏靈活的價格機制，可以說是我國“氣荒”的最根本原因。

價格手段要與價格機制顯性區(qū)分

在我國，作為天然氣機制的價格，可能偏高了，特別是對于某些特定的用戶群，實質上采取的是價格歧視政策，比如工業(yè)用氣；而作為天然氣價格手段的價格，可能仍舊偏低，因為天然氣的成本高昂與供應短缺是我國的資源稟賦，抑制天然氣消費過快增長的步伐可能是一個長期的方針。但是，機制與手段的區(qū)分要十分明確，機制連接著供需的變化，而政府基于額外政策目標的手段（比如資源稅、消費稅）可以帶來相應的收入，用于一些“好”的目的。比如對居民實施普遍性用氣服務，在氣價高到某個閾值提供用氣補貼。

手段可以實現(xiàn)機制的部分功能（比如調節(jié)需求），但是如果不加區(qū)分（當前就是這種情況），手段的額外收益的直接所得者就不是政府，而是天然氣公司，這有悖于手段推出的目的。當前，個別天然氣用戶存在消費特權，表現(xiàn)為可以享受人為壓低的價格，這事實上是變相補貼，而補貼的依據(jù)卻并不足夠清晰，不同用氣目的間的交叉補貼也很容易成為糊涂賬。這需要通過建立價格機制、統(tǒng)一市場予以糾正。而一些對天然氣產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟長期發(fā)展有好處的基礎設施（比如調峰儲氣設施）建設，有著很強的正外部性影響（成本由獨立個體承擔，但是好處是大家的），而缺乏足夠的激勵信號。這需要調整價格手段（比如財政包干儲氣設施投資）來糾正投入不足。