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全球天然气发展格局及我国天然气发展方向分析

2018-04-13范照伟

中国矿业 2018年4期
关键词:消费量储量页岩

范照伟

(中国石化石油勘探开发研究院,北京 100083)

近年来全球能源消费市场快速增长,中国在其中扮演了极其重要的角色,2016年一次能源消费量占全球比重达到23%,自2009年首次超过美国之后,已经连续7年成为全球最大的能源消费市场。与此同时,全球绿色低碳发展的需求日益迫切,能源消费结构正在向更加清洁和低碳的方向转型,天然气这一重要的清洁能源在全球能源转型中的作用愈发显著。2016年天然气消费量达到3.5万亿m3,占一次能源消费量比重达到24%,仅次于石油(33%)和煤炭(28%)。反观中国,尽管煤炭消费量逐年下降,但是2016年比重依然达到62%,而天然气消费占比仅6.3%左右。随着保护生态环境的举措更加严格,大气污染问题日益凸显,加快能源消费结构调整的步伐势在必行。在这一背景下,科学分析全球天然气发展格局以及我国天然气行业发展特点,有助于科学制定中国天然气发展战略,加速我国能源结构转型。

1 天然气资源格局分析

1.1 全球天然气资源丰富,区域分布极不均衡

得益于勘探开发技术的进步,全球天然气探明储量不断增加。截至2016年底,全球天然气探明储量186.6万亿m3,近20年来全球天然气探明储量一直稳步增长,2016年比21世纪初增长了23%,年均增长率1.3%。同时得益于需求的快速增长,以及开发技术的不断进步,天然气产量一直快速增长,2016年产量达到3.55万亿m3,年均增长2.4%。2000~2016年全球天然气探明储量和产量变化见图1。

图1 2000~2016年全球天然气探明储量和产量变化(资料来源:BP世界能源统计年鉴2017)

从地区储量和产量分布情况来看,全球天然气资源分布极不均衡。2016年全球天然气储量排名前十的国家,天然气储量均在5万亿m3以上,按序排列依次为伊朗、俄罗斯、卡塔尔、土库曼斯坦、美国、沙特阿拉伯、阿联酋、委内瑞拉、中国和尼日利亚,其储量之和占全球总储量的79%。其中伊朗、俄罗斯、卡塔尔和土库曼斯坦分别占全球天然气储量的18.0%、17.3%、13.0%和9.4%。从分区域的情况来看,主要分布在中东地区、欧洲及欧亚大陆,其储量之和占全球天然气储量的73%(图2)。

而由于不同地区天然气消费市场成熟度和需求不一样,天然气储量大国与产量大国并不完全一致。全球天然气产量最大的国家是美国,2016年产量7 492亿m3,占全球天然气产量的21%,储量占比只有5%;而全球天然气储量最大的国家伊朗,2016年其储量占全球的18%,产量2 024亿m3,仅占全球的5.7%。产量超过1 000亿m3的国家有8个,分别是美国、俄罗斯、伊朗、卡塔尔、加拿大、中国、挪威和沙特阿拉伯,其产量之和占全球总产量的63%。从分区域的情况看,欧洲及欧亚大陆和北美洲产量各占全球总产量的将近30%,其次为中东地区和亚太地区,分别占19%和16%(图3)。

注:2016年全球天然气探明储量186.6万亿m3 图2 2016年全球天然气探明储量按地区分布(资料来源:BP世界能源统计年鉴2017)

图3 2000~2016年全球各地区天然气产量(资料来源:BP世界能源统计年鉴2017)

从《BP世界能源统计年鉴2017》提供的探明储采比来看,全球天然气储采比52.5年,能满足未来很长一段时间的需求。其中中东地区天然气储量占到全球的43%,储采比达到125年,另外俄罗斯和土库曼斯坦两个天然气储量大国储采比分别达到56年和262年。中东地区和欧亚大陆是未来天然气产量增长的重要区域。

这里要特别提一下美国,其天然气资源开发、发展方向和消费市场等方面,均对中国天然气的发展具有重要的借鉴意义。美国天然气资源丰富,2016年天然气探明(证实)储量8.7万亿m3,其中页岩气探明储量5.0万亿m3,占比达到57%;天然气(干气)产量7 492亿m3,其中页岩气产量4 696亿m3,占比达到63%。而根据国际能源署(IEA)预测,未来5年美国天然气产量还将以每年2.9%的速度增长,到2022年达到9 000亿m3左右。2007年以来页岩气开始大规模商业开发,到2009年超过俄罗斯成为全球最大的产气国,页岩气的成功开发促进了美国能源结构和能源战略的优化调整,也对全球能源格局产生了深远的影响,加速了全球非常规资源尤其是页岩气的开发利用[1]。

1.2 近年来我国天然气储量、产量持续增长,未来难以维持高增长,页岩气将发挥重要作用

我国常规天然气资源丰富,探明储量持续增长,但是储量动用率只有50%左右,而且近年来新增探明储量中,开发难度大的储量比例高,未来天然气产量难以持续增长。“十一五”以来,随着天然气勘探开发技术不断进步,气层气年新增探明储量5 000亿m3以上,2006以来年均增长8.2%,截至2016年底,全国气层气累计探明储量11.7万亿m3,累计动用储量6.3万亿m3,储量动用率53%。从储量动用情况来看(图4),自2010年储量动用率大幅提高之后,近几年一直在50%左右。储量动用程度低的原因有两点:一是已探明未动用储量中相当一部分储量开发难度大,储层致密、非均质性强、埋藏深度大,目前技术经济条件下难以实现效益开发;二是随着勘探逐步向复杂气藏和深层、超深层和深海攻关,近年来新增探明储量以低渗致密、深层和海上气田为主,埋藏深度更深,开发难度越来越大,导致其经济有效开发受到制约。同时由于主力气田稳产难度较大,如占全国产量近30%的低渗致密气藏稳产期较短、产量递减快,稳产上产主要依靠新井不断投入,有效控制成本难度大。2014年以来天然气产量出现下滑趋势,这其中有全球经济放缓导致我国需求疲软和气价降低的影响,但是也一定程度上反映了优质天然气资源相对不足,天然气生产抗风险能力较弱,未来我国常规天然气产量持续快速增长难度大(图5)。

图4 2006~2016年我国天然气探明储量及动用率(资料来源:国家统计局)

图5 2006~2016年我国天然气产量(资料来源:国家统计局)

我国页岩气资源量丰富,具有很大的开发潜力。近几年我国页岩气勘探开发取得突破性进展,2016年累计探明地质储量5 441亿m3,产量达79亿m3,根据《天然气发展“十三五”规划》,2020年页岩气产量将达到300亿m3。通过近几年的技术储备,我国已经实现了四川盆地涪陵区块、长宁-威远区块和昭通区块的商业化、规模化开发,2017年内涪陵区块有望建成百亿立方米产能[2]。虽然与北美相比,我国页岩气资源埋藏深度更深、地质构造复杂、开采成本高,但随着关键技术的逐步突破,开发成本持续降低,以涪陵页岩气为例,其单井开发成本从初期的1亿元左右降至6 600万元。未来随着4 000 m以深页岩气效益开发技术的突破,以及对我国南方页岩气富集区勘探开发投入的逐步加大,我国页岩气将会实现大规模商业化开发。从页岩气产业发展规律来看,我国页岩气勘探开发累计投入在500亿元左右,产业链也初具规模,初步判断页岩气开发已近进入了快速发展的临界点,今后逐步放量和持续快速增长将是大势所趋,页岩气将会成为我国天然气供给的重要气源。

2 天然气消费格局分析

2.1 全球天然气消费量和消费占比还将持续增长,未来增长点主要在发展中经济体

进入21世纪以来,全球一次能源消费量持续增长,由2000年的9 382 Mt油当量增长至2016年的13 276 Mt油当量(图6)。尽管石油和煤炭依然是人类最主要的能源,而且消费量也在缓慢增长,但是随着各国对绿色低碳发展的逐步推进,天然气和可再生能源等清洁能源消费量快速增长,在一次能源消费中的比例逐年增加,而石油和煤炭消费占比呈下降趋势(图7)。其中天然气消费量由2000年的2.41万亿m3增长到2016年的3.54万亿m3,年均增长率2.4%,是增长最快的化石能源,在一次能源消费中的比重也逐渐增加至24.1%。根据BP和IEA等机构的预测,未来5年全球天然气消费量将保持1.6%的增速,到2022年全球天然气需求量将达到4万亿m3左右,而到2035年将达到5万亿m3左右,在一次能源消费中的比重将达到27%左右,与石油和煤炭相当[3]。天然气将作为重要的过渡能源,在全球能源消费向绿色低碳转型过程中发挥重要作用。

图6 2000~2016年全球各类一次能源消费量(资料来源:BP世界能源统计年鉴2017)

图7 2000~2016年全球各类一次能源消费占比(资料来源:BP世界能源统计年鉴2017)

从分区域的天然气消费状况来看,2000~2016年各区域天然气消费量总体都呈现增长态势,亚太地区增长势头强劲(图8)。欧洲及欧亚大陆天然气消费量近几年一直维持在1万亿m3以上的水平,总体需求平稳,消费增速放缓,但是体量依然最大。北美洲得益于页岩气的大规模商业化开发,廉价充足的天然气供应促进了消费需求的快速增长,2000~2007年消费量一直在8 000亿m3左右,2008年以来快速增长至9 680亿m3。亚太地区发展中国家居多,消费体量是除了欧洲和北美洲之外最大的,由于亚太地区尤其是中国经济快速发展,天然气消费量也快速增长,从2000年的2 900亿m3增加至2016年的7 225亿m3,年均增长率5.9%,远高于同期全球2.4%的增长率,而根据国际能源署(IEA)预测,未来5年全球天然气消费90%的增量来自发展中国家,其中40%来自于中国的需求。

再来对分区域的储量、产量和消费量进行综合对比分析。从2016年分区域的产量及消费量对比来看(图9),欧洲和北美洲的产量之和、消费量之和占全球的比例分别为55%和56%,占全球天然气一半以上的产量和消费量的两大地区,基本实现了生产和消费的平衡。亚太地区尤其是中国,天然气产量已满足不了消费需求,而且近年来缺口越来越大,2016年达到1 400亿m3以上,其中中国占了一半以上。中东地区近年来尽管消费量也逐年提高,但是依然需要外部市场尤其是亚太地区来消化其产量。未来随着市场需求的进一步扩大,中东地区的伊朗、卡塔尔和伊拉克等国,以及欧洲及欧亚大陆的俄罗斯、土库曼斯坦等国将成为天然气供应的重要增长点。

图8 2000~2016年全球各地区天然气消费量

(数据来源:BP世界能源统计年鉴2017)

图9 2016年分区域的天然气产量和消费量对比图

(数据来源:BP世界能源统计年鉴2017)

(一)想要全面深化经济改革就必须加强全额拨款事业单位的资产管理。中国经济已经到了改革的深水区和攻坚期,全额拨款事业单位的资产如果能够得到妥善的管理,就能够保障社会各项事业的健康运转,这就是在在帮助改革事业的顺利推行。严格的资产管理主要是针对事业单位资金的使用情况进行追踪,包含了资金使用的规范程度、使用的安全性以及使用的有效性,这对于深化改革有重要而深远的意义,为改革提供了健康的资金池和高水平的管理方案。

2.2 我国天然气在一次能源消费占比还较低,未来天然气消费增长潜力巨大

进入新世纪以来,我国经济发展持续繁荣,能源消费量也快速增长,2009年超过美国成为全球最大的能源消费国,2016年能源消费占全球比例达到23%。我国能源消费总量由2000年的14.7亿t标准煤增加至2016年的43.6亿t标准煤,年均增长率7%(图10),能源消费结构以煤炭为主,虽然近几年煤炭消费增速放缓甚至在2013年以后出现负增长,在能源消费中的比例也逐渐降低,但是2016的比例仍然达到62%。而天然气消费量呈现快速增长态势,消费量由2000年的245亿m3增加至2016年的2 058亿m3,年均增长率达到14.2%,远高于同期一次能源消费年均增长率。尽管如此,2016年天然气在我国一次能源消费中的比例仅有6.3%,远低于全球24%的水平和美国32%的水平。我国天然气消费市场正处于快速发展期,而且随着我国能源消费结构向绿色低碳方向转型的逐步深入,天然气在能源消费结构中的地位将越来越重要,2020年天然气消费占一次能源消费的比重将达到10%左右,2030预计达到15%。

图10 2000~2016年我国一次能源消费量及 各类能源占比图(资料来源:国家统计局)

从我国天然气产量和消费量对比来看(图11),2008年以后,我国天然气消费需求超过国内产量,而且供需缺口逐步加大,2016年达到700亿m3左右[4]。根据中国国家能源局等机构的预测,2020年天然气消费需求将达到3 600亿m3,2030年达到6 000亿m3,供需缺口2020年扩大至1 500亿m3左右,到2030年将进一步扩大至2 500亿m3左右。天然气对外依存度持续上升,2016年达到34.3%,2020年以后将超过40%[5]。

2.3 我国天然气消费结构分析

世界各国天然气消费结构特征各不相同,其中美国天然气消费量巨大,总体结构也比较均衡,对中国天然气消费市场的发展有很好的借鉴作用。下文对美国和中国的天然气消费结构进行对比分析。

美国天然气消费量从2000年的6 607亿m3增长至2016年的7 786亿m3,2000~2007年平稳增长,2007年以来,随着页岩气的大规模开发,国内充足的供应量和低廉的天然气价格刺激了需求的快速增长(图12)。从美国2000年以来的天然气消费量构成来看,对于美国这种成熟的天然气消费市场来说,工业用气和生活用气在初期的刚性需求全部得到满足以后,进入21世纪以来,需求一直保持相对稳定。发电用气呈现快速增长态势,从2000年的1 474亿m3增长至2016年的2 827亿m3,年均增长率4.2%;2016年发电用气成为消费量最大的构成,占比达到36.3%,工业用气、生活用气和交通用气的比例分别为35.1%、27.1%和1.5%。而交通用气目前体量很小,但是对于美国这个“车轮上的国家”而言,未来在交通领域采用天然气替代石油的潜力是比较大的。因此美国在向更加绿色低碳发展转型中,发电用气和交通用气消费量增长潜力较大,2016年美国天然气发电量占总发电量的34%,煤炭占比在30%左右,天然气发电量首次超过了煤炭发电量;而在交通领域石油占比在90%以上,天然气占比只有3%左右。

图11 1990~2016年我国天然气产量和消费量(资料来源:国家统计局)

图12 2000~2016年美国分行业天然气消费量构成图(资料来源:国际能源署)

中国天然气市场起步较晚,但是增长势头强劲。从2000年以来的各行业天然气消费量情况来看(图13),工业用气体量最大,2016年占比达到48%,但是近几年增长速度趋缓,一方面是由于近几年煤炭价格走低,天然气在工业领域竞争力下降所致,另一方面也反映了天然气在民用气、发电和交通等方面的需求在快速增长。生活用气2016年占比达到22%,与美国不同,我国城镇化还在持续推进,同时由于全国“煤改气”的进一步深入,未来居民用气还有很大的增长空间[6]。天然气发电消费量近年来增长势头明显,2016年发电用气量达到366亿m3,在天然气消费总量的占比为18%;而2016年全国火力发电量占总发电量的68%左右,其中65%来自燃煤,只有3%来自天然气。我国在应对温室气体减排和治理雾霾天气的过程中,势必会进一步减少燃煤发电,加快气代煤的步伐,未来天然气发电将是天然气消费的重要增长点[7]。交通用气方面,总体来看增长很快,占2016年天然气消费量的13%左右,但是体量相对较小,目前我国交通领域石油占比在90%左右,未来天然气在交通领域的应用主要是替代石油,还要面临新能源汽车的竞争。从美国成熟市场的经验来看,结合我国消费特点,认为未来我国天然气消费增长最主要的潜力点将是居民用气和发电用气。

图13 2000~2016年中国分行业天然气消费量构成图(资料来源:国家统计局)

从中美两国天然气管网和基础设施情况来看,美国天然气管网十分发达,州际及州内天然气管网总里程约49万km,天然气管网系统超过200个,加压站1 400座以上,另外调峰设施也很完备,有400座地下储气库和100多座液化天然气设施。而我国天然气管网起步较晚,目前还不完备,要实现天然气消费市场的持续快速扩大,与之相匹配的管网、储气库等基础设施建设必须加快。美国天然气管网长度达到17万km左右时,消费量约1 300亿m3;而我国2016年消费量2 058亿m3,长输管道里程只有7.5万km,输气能力3 000亿m3/a。我国目前建成液化天然气接收站14座,接收能力5 480万t/a;建成地下储气库(群)11座,工作气量64亿m3/a。与成熟天然气市场相比,我国在管网和基础设施上还落后很多,调峰能力也不足,这也导致了我国天然气消费主要集中在气源地如和经济发达的长三角、珠三角等地区,区域消费极不均衡。

3 我国天然气发展方向分析

从全球范围来看,天然气已成为各国向绿色低碳发展转型的主要的过渡能源,我国将是全球天然气消费增长的主要贡献者。我国能源消费结构目前仍以煤炭为主,生态环境和大气污染问题突出,能源消费结构向绿色低碳转型迫在眉睫,天然气在这一转型中将发挥重要作用。而我国天然气产量和需求之间的缺口将越来越大,因此加大勘探开发力度、大力发展非常规、扩大进口规模和实现进口气源的多元化,才能保障我国天然气供给安全。

3.1 加大天然气勘探开发力度,提高国内天然气产量

我国天然气进口量不断扩大,给我国能源供给安全带来挑战。因此,加强国内天然气高效勘探开发,深化国企混改,以提高资本参与国内天然气开发的积极性,合理控制天然气对外依存度,才能确保我国天然气安全稳定供给。对常规天然气来说,要保持持续上产,必须攻关低品位储量有效开发技术,挖掘未动用储量潜力;同时加大深层尤其是深海的勘探开发力度,储备配套工程工艺技术。我国有丰富的页岩气资源,但是商业开发还局限在四川盆地,要实现大规模的商业开发,必须加大投入,扩大勘探开发范围和规模;同时要攻关深层海陆相、低压低丰度等页岩气高效低成本储层改造技术系列。

另外随着国企混和所有制改革的推进,可以预期,油气行业本轮混改力度最大的当属阻力相对较小的天然气板块。因此政府应尽快出台改革措施,引导各方资本乘本轮天然气行业混改的春风,积极参与我国天然气尤其是页岩气的勘探开发业务,同时政府应继续加大政策支持,提高页岩气等资源勘探开发的补贴力度。

3.2 扩大海外优质天然气资源投资规模,实现进口气源多元化

国家战略层面给予了油气行业进一步加强对外合作很好的契机。随着我国主导的“一带一路”建设的持续推进,沿线以土库曼斯坦、哈萨克斯坦为主的中亚国家,以伊朗、卡塔尔、沙特阿拉伯、阿联酋等为主的中东国家,以委内瑞拉、尼日利亚为主的南美洲

和非洲国家,天然气储量都十分丰富,而且这些地区基本都是天然气出口国家。因此,在国家战略的支持下,中国资本应当加大对上述各国的天然气投资力度,鼓励中国企业积极参与天然气勘探开发业务,多元化进口天然气,增加海外权益产量,保障能源安全。在此基础上,深化中俄能源合作,在气价谈判中占据更大主动权,切实保障中俄东线天然气管道投产后的输气量。同时在2017年11月初中美两国元首会晤的框架协议基础上,加快推进中美合作开发阿拉斯加北坡天然气资源。

3.3 加快基础设施建设,完善天然气消费市场

推进天然气管网改革,加快第三方准入制度的落实和推进,尽快实现我国天然气供需两端的市场化。还要加快我国天然气长输管道及区域性支线建设,尽快形成与我国消费市场容量相匹配的管输能力,改善区域性的消费不平衡,进一步扩大用气人口和用气规模;加大地下储气库建设力度,提高调峰应急储备能力,有效缓解我国天然气冬夏消费峰谷差带来的一系列问题。同时还要加快LNG接收站的建设,有效发挥其调峰作用,提高运行效率。此外我国还要争取掌握在亚洲地区天然气贸易中的定价权,努力完善天然气消费市场,促进天然气行业稳健发展。

[1]叶张煌,王建安,闫强,等.全球天然气格局分析和我国的发展战略[J].地球学报,2017,38(1):17-24.

[2]龙胜祥,曹艳,朱杰,等.中国页岩气发展前景及相关问题初探[J].石油天然气与地质,2016,37(6):847-853.

[3]秦园,肖宏,梁莉.全球天然气市场发展趋势预测[J].天然气技术与经济,2015,9(1):74-76.

[4]王震,薛庆.充分发挥天然气在我国现代能源体系构建中的主力作用——对《天然气发展“十三五”规划》的解读[J].天然气工业,2017,37(3):1-8.

[5]史丹.我国天然气发展的战略目标及其实现[J].中外企业文化,2017(1):10-11.

[6]刘毅军.中国天然气产业链结构改革的约束及路径[J].中外企业文化,2017(1):12-13.

[7]牟雪江.供给侧改革加力天然气发展[J].中国石油企业,2016(12):25-30.

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