上海天然氣市場和液化天然氣的現狀與展望

曹振寧

上海液化天然氣有限責任公司

0 前言

2009年，上海能源供應體系自從引入液化天然氣以來，進口液化天然氣對全市天然氣供應總量和來源多元化做出了重要貢獻。2013年，液化天然氣消費在全市天然氣消費總量中占比達50%，液化天然氣在天然氣供應體系中發揮了越來越重要的作用。近年來，上海天然氣市場發生了深刻變化，天然氣需求增長放緩，從2012年的16．8%下降到2013年的9．9%，與2013年之前十多年的兩位數增長形成了鮮明對比。

2013年，工業用氣占比消費總量達到頂峰，隨后下降。民用及商業用氣的占比逆轉了下降趨勢，并回升到了50%的水平。發電用氣占比開始超過工業用氣占比。經濟結構調整、能源節約、以及需求側管理等諸多因素導致了天然氣消費增長率的下降和用氣結構的變化。這些變化給液化天然氣的利用帶來了深刻的影響。液化天然氣由于具有可靠性和靈活性強的特點，在調峰領域的應用逐步加大。

1 天然氣在能源市場中的角色

1.1 能源發展回顧

2000～2016年，上海能源消費發展有兩個顯著的特點（見圖1）：隨著經濟的持續增長，上海能源消費增長較快，2000～2010年年均增長率達到了7%；當經濟進入“新常態”——較低增長率和高質量增長，能源消費也相應放緩。2011～2015年能源消費年均增長率僅僅實現了1．3%。增長率的顯著下降歸因于多種因素，比如，經濟結構調整、能源節約和需求側管理[1]等。

圖1 2000～2016年上海能源消費發展

提高天然氣等清潔能源的利用，改善能源消費結構一直是上海能源發展五年規劃的一項長期戰略。能源發展“十五”到“十二五”規劃，一個重復的主題是降低一次能源消費結構中煤炭的比例。實踐中，每一個五年規劃制定的目標都基本實現。例如，煤炭消費在一次能源結構中的比例從2000年的66%下降到了2015年的36%。清潔能源諸如天然氣和市外來電替代了煤炭，在能源結構中的比例增加，促進了上海能源消費結構的顯著改善（見圖2）。

圖2 能源消費總量中各種能源的比例（2000、2005、2010和2015年）

上海經濟發展仍處于一個結構優化和升級的過程。《能源發展“十三五”規劃》預計2016～2020年能源需求總量增長放緩，目標是一次能源消費總量在2020年控制在1．25億tce以內，年增長率1．9%。改善能源消費結構繼續成為一項重要的能源政策，計劃降低煤炭在一次能源結構中的比例到33%，同時提高天然氣的比例到12%或者更高。規劃預計天然氣消費在2020年達到100億m3的規模。

1.2 天然氣消費趨勢

2001～2017年，上海天然氣消費增長迅速，年均增長率達到了25%（見圖3），消費總量從2001年的3．3億m3增長到了2017年的83億m3。在此期間，可以觀察到兩個明顯的大發展，相應對應了2004年引進的西氣東輸管道氣和2009年的進口液化天然氣，顯示了巨大的市場需求潛力。

但是，2013年以來天然氣需求適度增長，年增長率維持在個位數。多個因素促使天然氣消費增長的放緩。一是經濟產業調整，很多高耗能工業遷出上海，從而降低了能源消費。二是近年來油價下降削弱了天然氣與燃料油的價格競爭力，導致天然氣需求的下降[2]。三是經過多年來強化的煤炭減量行動，散煤使用已基本消除或被天然氣替代，進一步以天然氣替代散煤的潛力下降[3]。2015年天然氣消費量達到了77億m3，遠低于能源發展“十二五”規劃中預計的2015年末達到100億m3的目標。

圖3 2000～2017年天然氣消費發展（單位：十億m3）

1.3 分行業天然氣消費

在上海，天然氣主要用于民用及商業、工業、以及電力三大領域。傳統上，民用及商業領域是最大的消費用戶，工業和電力行業分列第二和第三，占比大致相同（見圖4）。

圖4 2008～2017年天然氣消費在分行業的比例

2008～2013年期間，三大行業的天然氣消費比例雖然不同，但是總的趨勢都呈現增長態勢（見圖4和圖5）。民用及商業天然氣消費占比從2008年的60%下降到2013年的48%，相應地工業（30%左右）和發電領域（25%）天然氣消費占比有了增長。

2013年是天然氣消費的分水嶺。不論是從消費量還是從比例上看，工業領域天然氣消費增長出現了停滯（見圖4和圖5）。除了因經濟結構調整而導致能源消費總量放緩的因素外，天然氣相對于替代能源價格優勢的削弱，在工業領域天然氣消費下降中起了重要作用。在工業領域，天然氣直接與燃料油和煤炭競爭。國際油價的大幅下滑和相應較低的燃料油價格導致天然氣對燃料油競爭力的下降[2]。當燃料油和煤炭需求恢復增長，從而導致天然氣替代煤炭的步伐放緩。

圖5 2008～2017年各行業天然氣消費量（單位：十億m3）

但是，民用及商業天然氣消費逆轉了下降趨勢，在消費總量中的占比開始反彈。一個重要因素是居民煤改氣的家庭數增加。2007～2017年，天然氣用戶數幾乎增長了兩倍[4]。在發電領域，天然氣消費占比保持了同樣水平。2017年，民用及商業領域依然是最大的天然氣消費用戶（51%），隨后是電力（26%）和工業（23%）。

2 影響天然氣需求的因素

本節分析驅動和約束天然氣需求的各種因素，目的是提供一個未來數年天然氣需求總體趨勢的展望，以揭示液化天然氣在未來天然氣市場中所扮演的角色。

2.1 驅動和約束需求的因素

2.1.1 天然氣價格

單獨以價格因素分析上海天然氣需求會帶來很多問題。部分原因是天然氣終端用戶價格一直受政府管制。圖6顯示了2013～2017年工業天然氣月度消費量和天然氣價格之間的關系。可以看出，2014年第四季度工業天然氣價格的上升似乎造成2015年天然氣需求的下降。但是，當2015年第四季度天然氣價格下調后，天然氣需求在2016年上半年繼續下滑。數據顯示價格因素對需求的影響有限。

圖6 2013～2017年工業天然氣需求對價格的敏感性

類似的特點可以在民用氣價格上觀察到。出于社會穩定的考慮，民用氣價格在過去很長一段時間里維持在較低的水平上[5]。民用氣價格水平低于工業用氣價格水平，顯示工業用戶的利潤用以補貼居民用戶。2014年，放松價格管制啟動，民用氣價格大幅增加了20%，并引入了階梯定價機制[6]。盡管如此，以2016年為例，水、電、燃料方面的消費支出占家庭消費支出中的比重約2．5%，顯示居民家庭對天然氣價格有很強的可承受力。2008年以來，民用氣消費量的增長（見圖4）顯示非價格因素在驅動天然氣需求上起到了一定的作用。

2.1.2 城市燃氣

在民用及商業領域，天然氣主要用于加熱目的，需要穩定而連續的供應。驅動天然氣需求的主要因素有經濟增長、用氣人口比例、人均用氣量以及氣溫。經過多年基礎設施的不斷發展，上海所有的區和縣已經實現天然氣管道覆蓋。隨著城市化進程的進一步加快，上海天然氣管網公司計劃在2020年底將天然氣管道鋪設到所有天然氣未覆蓋的郊區[7]。

展望不遠的將來，鑒于能源政策中民用氣的優先地位，民用氣價格有可能在很長一段時間內維持在較低的水平上，這將刺激居民用氣的需求。隨著經濟增長和天然氣輸配管線的進一步擴張，民用氣需求預計繼續增長。而且，隨著工業型經濟向服務型經濟轉變的進程，商業天然氣預計需求保持增長。但應指出，如果民用及商業領域天然氣需求占比較大，可能會給現有的天然氣基礎設施帶來更大的壓力，特別是在冬季用氣高峰期間[8]。這反過來會要求進一步加強天然氣供應的靈活性。

2.1.3 發電需求

為了進一步優化以煤炭機組為主的發電裝機容量，能源發展規劃一直鼓勵天然氣發電。從圖7可以看出，燃氣機組在總裝機容量中占比持續增加，以替代煤炭機組和燃油機組。2015年，煤炭機組裝機容量占比約62%，燃氣機組29%，可再生能源機組占比9%。

圖7 上海各種發電裝機容量的演變（2005、2010和2015年）

盡管如此，2016年燃氣機組發電量僅占總裝機容量發電量的7%，顯示燃氣機組利用率較低。有調查顯示，聯合循環發電機組一年運行1500～1600t，而單循環機組的年利用率僅僅300t[9]。

其主要原因是相對于煤炭機組，燃氣機組在經濟上缺乏競爭力。部分原因是燃氣機組與煤炭機組相比較高的投資成本[10]。更重要的是占發電成本較大比例的燃料成本相差較大。在同等條件下，天然氣價格幾乎是煤炭價格的三倍[9]。結果是運行燃氣機組比煤炭機組經濟上成本更高。

為了提高燃氣機組的競爭力，政府出臺了兩部制電價，在上網電價之上增加了一個容量電價[11]。容量電價從根本上保證了天然氣機組投資成本的回收。但是，燃氣機組僅在峰荷期間具有成本競爭力。從某種意義上講，如果燃氣機組的經濟性得到進一步的提升，燃氣機組可以發揮更大的作用。

根據《能源發展“十三五”規劃》，上海計劃有序推進燃氣電廠建設，裝機容量從目前的590萬kW增加到2020年的800萬kW左右，鼓勵調峰機組以應對預計不斷擴大的電力需求峰谷差。對上海來講，建設足夠的燃氣調峰機組是一個戰略選擇。

燃氣機組雖然因補貼短期內有利于天然氣需求的增長，但是政策驅動的需求長期是不可持續的，可能帶來的后果是不確定性持續影響燃氣機組的規模。如果燃氣機組主要用于調峰，這反過來要求天然氣供應體系具有更大的靈活性。

2.1.4 工業領域

在工業領域，天然氣主要用作燃料。大型終端用戶包括鋼鐵、化工以及規模較大的制造廠。天然氣需求受工業產業結構調整和環境保護政策影響。根據《能源發展“十三五”規劃》，上海將加快經濟結構轉型的進程，從重工業為主轉向服務型經濟。由此，大工業天然氣需求可能進一步萎縮。

環保政策是刺激煤改氣項目增長天然氣需求的主要驅動因素。為了控制空氣污染，上海早自2000年天然氣剛剛引入時即開始啟動工業鍋爐散煤的清潔能源替代工作[1]。一系列政策和措施的頒布和實施，煤改氣工程取得了顯著進展[12][13][14]。2011～2015年，5 153臺小型及低效的燃煤鍋爐被改造成燃燒重油、或天然氣、或者關停。工業天然氣需求在天然氣消費總量中的占比從3．8%增加到了7．6%[15]。上海市所有的工業燃煤鍋爐改造完成后，大約400萬t煤炭被清潔能源替代，占比全市90%以上所有的散煤[16]。

如圖4所示，工業天然氣需求在2013年出現飽和，而煤改氣工程并沒有遏止工業天然氣需求停滯的趨勢。新的環保政策要求在全面完成全市集中供熱和熱電聯產鍋爐的清潔能源替代或關停的基礎上[17]，側重于減少NO2和顆粒物的排放深化治理[18]，意味著工業天然氣需求潛力需要繼續挖掘。

2.2 季節性的影響

在上海，天然氣需求受氣溫變化的影響表現出很強的季節性特點。在最冷的冬季（12月～次年2月），民用氣需求是夏季需求的兩到三倍（見圖8）。例如，2015年7月，民用氣需求在2億m3左右，但在2006年1月，民用氣需求增加到兩倍多的5億m3。

統計數據進一步顯示，天然氣需求的季節性呈現逐年增強的態勢。這將給天然氣供應體系帶來更大的壓力。冬高峰供需緊張時，燃氣電廠和工業用戶用氣時常被限供以滿足居民用氣需求。在夏天，燃氣機組經常啟動以應對電力高峰時段的需求，這增加了電力調配的波動[19]。因此，天然氣供應體系應具有更大的靈活性。

圖8 2009年1月～2017年12月上海天然氣需求季節性特點

3 天然氣供應面臨的挑戰

3.1 多元化的供應體系

上海本地能源生產有限，嚴重依賴外來天然氣。天然氣供應多元化一直是上海能源發展的一項重要戰略。上海經過多年發展，一個具有五大氣源的多元化天然氣供應體系已經建成，即西氣東輸、東海平湖氣、川氣東送、洋山接收站以及五號溝接收站。2017年，西氣東輸管道和洋山接收站各供應了45%的天然氣，其它三個氣源供應了剩余的10%（見圖9）。

多元化的天然氣供應體系，使上海得以有效地應對日益增長的天然氣需求，避免了需求高峰時期的任何供應短缺。為了進一步增強天然氣供應能力和多元化，上海市新的氣源已在籌劃之中。例如，2020年的中俄東線天然氣管道和下個十年中期的洋山第二站線項目[7]，但是這些項目的進口量和投產時間仍不確定。如果中俄東線推遲投運，下個十年的中期上海需要更多依賴進口液化天然氣。但進口量水平取決于如何應對這些供應的挑戰。

圖92009 ～2017年上海天然氣供應來源

3.2 液化天然氣的角色

液化天然氣在實現供應多元化上發揮了重要作用，特別是保障了天然氣的供應安全。液化天然氣在應對用氣高峰時段需求時，充分提供了系統急需的靈活性。如圖10所示，在所有的供應來源中，管道氣大部分時間供應波動較小，而液化天然氣供應隨著需求的變化而變化。

民用及商業用氣比例的增加，可以預期用氣高峰時段需求將繼續增加，一個可行的應對措施是提高進口液化天然氣在供應來源中的比例。考慮到近年來天然氣需求的放緩，在預測進口量水平時應保持謹慎。在正常情況下，假設2020年天然氣市場需求達到100億m3的規模，管道氣供應維持現有水平，液化天然氣進口增量可能達到1～2百萬t。

圖10 2017年天然氣日供應曲線（單位：百萬m3）

4 結論

上海清潔能源利用的繼續推進，天然氣預計將成為替代煤炭的一個重要能源品種。但是，在經濟轉型和工業結構調整的大背景下，未來數年天然氣需求可能保持溫和增長態勢。驅動需求增長的主要因素有經濟增長、天然氣輸配管線延伸到之前沒有的地方、新增燃氣機組以及工業用煤的替代。

行業層面，天然氣需求潛力呈現出不同的前景。工業用氣增量空間有待繼續挖掘，民用及商業用氣預計繼續增長。考慮到《規劃》中發展燃氣機組以平衡電力系統，發電用氣增量空間可期。但用氣量水平將取決于燃氣機組的經濟性。

民用及商業和發電領域的天然氣需求前景，意味著在增量的基礎上更大的靈活性成為必須，以滿足日益嚴峻的民用氣季節性特點和燃氣機組不穩定的調度。鑒于液化天然氣相較于管道氣靈活的優勢，液化天然氣將為供應量和多元化繼續發揮重要作用，并提供系統急需的靈活性以應對高峰時段的天然氣需求。