中国能源消费结构调整与天然气产业发展前景

陆家亮 赵素平

1．中国地质大学（北京） 2．中国石油勘探开发研究院廊坊分院

能源是人类社会生存和发展的重要物质基础，能源消费结构能够体现社会文明进步程度且对人类赖以生存的自然环境有着重大的影响。人类利用能源的趋势是从高碳向低碳发展，最终实现无碳经济。我国人口众多、一次能源人均占有率低、油气对外依存度不断上升、以煤为主的能源结构造成生态环境压力大，迫切需要寻求清洁、高效的能源，优化能源消费结构。中国共产党第十八次全国代表大会明确提出“推动能源生产和消费革命，控制能源消费总量，加强节能降耗，支持节能低碳产业、新能源和可再生能源发展，确保国家能源安全。”天然气资源丰富、清洁高效、经济，是可获得、可接受、可支付的3A（Available、Acceptable、Affordable）优质能源。加快天然气发展、实现天然气革命是推动我国能源生产和消费革命的重要举措。

1 中国能源消费特点

1．1 能源消费量持续增长

2000年以来，中国的能源消费总量呈高速增长的态势。从2000年的14．553 1×108t标准煤增长到2012年的36．157 4×108t标准煤（表1），平均年增长率达到7．9%。据BP的统计结果，从2010年开始，中国的能源消费总量已超越美国，成为了全球最大的能源消费国。

表1 2000—2012年中国能源消费总量及构成表

1．2 能源结构以煤为主

全球一次能源以石油、煤炭、天然气为三大支柱，而我国则高度依赖于煤炭。尽管近年来天然气和可再生能源在我国一次能源消费结构中的比例不断上升，但煤炭在一次能源消费结构中的比例仍然高达70%左右（表1）。与世界其他能源消费大国相比，我国的煤炭比例明显偏高，天然气比例明显偏低［4］（图1）。

图1 2012年全球及部分国家能源消费结构图

1．3 能源效率低

由于我国过去长期以粗放式经济增长为主，能源利用技术水平较低，造成了能源效率也较低，2012年单位GDP能源消费量是世界平均值的2倍左右，是发达国家的3～5倍（图2），导致能源需求与经济发展的矛盾越来越突出。

图2 2012年全球及部分国家单位GDP能耗情况图

1．4 一次能源人均占有率低

2012年中国一次能源消费总量达到2 735．2×106t油当量，占全球的22%，然而人均消费量却处于中下游水平（图3）。人均一次能源消费量与资源禀赋程度、经济发展程度密切相关，中国、印度、印度尼西亚等发展中国家多在3t标准油以下，而英、德、法等欧洲发达国家介于3～6t标准油，美国、加拿大则超过6 t标准油。2012年中国人均能源消费量为2．02t油当量，略高于世界平均水平（1．8t油当量），与美国的7．0t油当量相比，差距有3倍多。

图3 2012年全球及部分国家人均能源消费情况图

1．5 污染严重，生态环境压力大

能源消费规模绝对量的大幅增加和以煤为主的能源消费结构导致我国环境污染日益加重，2013年初，我国中东部的大部分地区被雾霾笼罩（表2）。据国家环境保护部公布的数据，2013年上半年，京津冀地区空气质量平均达标天数比例为31．0%，重度污染以上的天次达26．2%，主要污染物为PM2．5，与60年前的“雾都”伦敦非常相似，严重影响了人们的生活，甚至威胁生命，环境治理已经成为当务之急。治理大气污染首要的是加强对原料、燃料的控制，加快推进以绿色和低碳技术为标志的能源革命是我国改善生态环境的必然选择。

表2 2013年初北京及周边主要城市空气质量表

2 天然气的优越性

作为一种战略能源选择，天然气在资源基础、利用领域、经济性、清洁性等方面都较其他化石能源有着绝对的优势。

2．1 资源丰富

2．1．1 全球天然气资源潜力巨大

1）全球常规天然气资源量达421×1012m3，储产量稳步增长，储采比稳定。常规天然气储量近30年以年均3．1%的速度增长，2012年天然气剩余可采储量达到187．3×1012m3，储采比一直稳定在60左右，表明全球天然气产量还有相当大的提升空间（图4）。

2）全球非常规天然气资源量超过900×1012m3，勘探开发已取得革命性突破。据统计，全球致密气、煤层气和页岩气资源量合计为921×1012m3［6］，是常规气资源量的2倍多，非常规气在北美已成功开发，深化了全球天然气资源潜力认识。此外，据有关专家估计，天然气水合物资源量超过20 000×1012m3，主要分布于海洋、湖泊和陆地冻土带，目前正在进行探索性试验，日本已计划2018年实现开采。

2．1．2 中国的天然气资源量比较丰富

中国天然气地质资源量近250×1012m3，可采资源量约80×1012m3。其中常规气地质资源量为52×1012m3、煤层气资源量为36．8×1012m3、页岩气可采资源量为25×1012m3（表3）。此外，中国的海域以及西藏、青海冻土带也有巨大的天然气水合物资源量待评价认识和开发利用。

图4 世界常规天然气储量及储采比分布图

表3 中国天然气资源量构成表

总体上，世界天然气资源呈“金字塔”式分布（图5），随着理论和技术的突破，特别是非常规油气成藏理论打破了传统的油气成藏局限、水平井钻井以及体积压裂改造等工程技术不断进步，天然气勘探开发领域将进一步拓展，资源量将持续增加。按目前形势评估，天然气资源量完全能够满足21世纪甚至更长时期的需求。

图5 全球天然气资源分布金字塔示意图

2．2 相对清洁、高效

在产生相同能量的情况下，天然气的二氧化碳排放量分别为煤炭和石油的56%和71%，氮氧化物的排放量为煤炭和石油的20%，二氧化硫和粉尘颗粒的排放量几乎可以忽略不计（表4）。

表4 天然气、油和煤的排放量对比表 磅／1012 Btu

与煤炭相比，天然气在各种应用领域的效率均较高。以发电为例，我国火力发电的平均能量利用效率为35%左右；整体煤气化联合循环发电技术（IGCC）的能量利用效率在45%以上；目前燃气联合循环发电（CCGT）的能量利用效率在55%左右；而天然气冷热电三联供（DES／CCHP）的能量综合利用效率可超过80%（表5）。

2．3 价格相对便宜

2012年欧美等国家平均天然气到岸价为49美元／桶，相当于布伦特原油价格的44%；2012年中国国内天然气出厂价为32美元／桶（1 170元／103m3），只相当于布伦特原油价格的29%。

与替代能源等热值比较，天然气价格分别为燃料油的73．6%、液化石油气的67．4%、电的40%（表6）。

表5 天然气和煤炭利用效率比较表

表6 2011年北京地区天然气价格与替代能源等热值价格比较表

2．4 利用领域广阔

天然气利用领域非常广泛，除了日常的居民用气外，还可作为发电、石油化工、机械制造、玻璃陶瓷、汽车等的燃料或原料。据中国工程院的研究成果，2030年中国天然气供应量为4 000×108～5 000×108m3，可以达到一次能源消费总量的11%～14%［7］，另有研究认为，2020—2030年中国天然气消费量规模最高可以达到6 000×108m3［8］。与目前世界能源消费中天然气占比平均水平的23．9%相比，中国天然气在能源消费结构中的比例偏低，这也就意味着未来提升中国天然气消费市场的空间巨大。

3 中国天然气产业革命构想

3．1 天然气革命的三大目标

第一，天然气在一次能源中的消费比例超过30%；第二，建成覆盖全国各地、互联互通、高效安全灵活的现代化管网体系和应急调峰体系；第三，形成以中国为中心的全球天然气人民币体系。

3．2 天然气产业发展举措

3．2．1 充分发挥资源优势，确保供应量快速增长

3．2．1．1 立足国内天然气资源基础，系统分析供应潜力

国内常规气、致密气已经实现规模开发；煤层气开发力度不断加大、页岩气勘探开发刚刚起步，天然气水合物开始探索。美国页岩气革命使其在2009年再次成为全球第一大天然气生产国，并且产量还将不断增加，预计2020年将超过7 000×108m3（图6），实现天然气由净进口国向净出口国的转变，其天然气工业发展历史为我国非常规气开发提供了经验借鉴。中国已经将天然气作为高成长性的战略能源，天然气供应情况将影响中国能源布局，迫切需要加强研究，分析国内天然气可能的峰值产量以及不同阶段国内天然气供应潜力。

图6 美国天然气产量预测及构成示意图

3．2．1．2 多渠道、多方式引进国外天然气

全球丰富的天然气资源量和不断发展的运输技术，为中国天然气大规模引进提供了契机。引进渠道主要有管道气和LNG两种形式。

管道气引进现实资源国有中亚地区、俄罗斯、缅甸等。俄罗斯2012年末天然气剩余可采储量为32．9×1012m3，天然气年产量为5 923×108m3，储采比为56；土库曼斯坦2012年末天然气剩余可采储量为17．5×1012m3，年产天然气644×108m3，储采比272；另外，哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦的天然气资源量也较丰富，具备向中国长期稳定供应管道气的资源基础。此外，伊朗也有意向建设一条经由巴基斯坦的管道向印度、中国等国家供气。

印度尼西亚、马来西亚、澳大利亚、卡塔尔向中国出口LNG的长期供气合同已经部分实施，巴布亚新几内亚已与中国签署LNG贸易长期合同。安哥拉、伊朗、委内瑞拉、尼日利亚、阿尔及利亚等国LNG潜在生产能力较大，与中国关系良好，有可能成为中国重要的 LNG 进口气源［9］。

总体来看，中国在未来一段时间内有较多的境外天然气资源可供利用，但从安全平稳供气的角度来考虑，应通过多渠道、多方式引进，降低单一项目的供气风险［10］，获取方式可介入上游勘探开发产品分成和购买，管道气签订长期合同、LNG签订中短期合同或者购买现货。

3．2．2 加大天然气利用力度，逐步成为最大消费中心

积极调整我国的能源消费结构，力争2050年天然气消费量达到1×1012m3左右，天然气在一次能源中的消费比例超过30%。

加大天然气取代煤炭的力度，首先是中小型及零散用煤户。由于缺乏先进的利用技术，中小型及零散煤炭用户的能源使用效率很低，造成能源的巨大浪费和严重的环境污染，应首先在这些用户中推广使用天然气。英国近60年以来，通过不断调整能源消费结构，大力普及使用天然气（图7），环境逐步恢复，伦敦“雾都”的称谓已经名不符实。英国的成功经验给我国能源利用与环境治理提供了很好的借鉴和样板。

图7 英国天然气替代煤历史趋势图

加大天然气在运输领域的使用比例，逐步取代汽柴油的霸主地位。通过用压缩天然气（CNG）、液化天然气（LNG）、吸附天然气（ANG）和转换成甲醇、二甲醚等形式替代成品油作为车用燃料，不但可减少汽车尾气排放对大气的污染，而且因车用天然气价格相对较低［11－12］，还能降低车辆的运行成本。天然气在运输领域的利用技术已经相对成熟，需要进一步加大在该领域的应用规模。

加大天然气利用能够大规模减少二氧化碳的排放量。以2050年国内能源消费量50标准煤为基础进行测算［7］，天然气占一次能源的比重每提高一个百分点（376×108m3），与煤相比二氧化碳排放量就减少0．49×108～0．65×108t、与石油相比二氧化碳排放量减少0．30×108t（图8）。

图8 天然气占能源消费比重与二氧化碳减排量图版

3．2．3 加快输配系统建设，形成类似公路网、电网分布特点的天然气管网体系

天然气输配系统是连接气源和市场的桥梁，统筹考虑国产气与进口气［13－14］、管道气与进口LNG，合理布局全国干线和区域管网，并与LNG接收站、地下储气库、煤层气、页岩气、煤制气等项目进行有机结合，加强联络管道建设，形成类似公路网、电网一样进村入户、覆盖全国、互联互通、高效安全灵活的现代化管网体系，为安全平稳供气，实现灵活调气提供保障；此外，还必须加快地下储气库、LNG等多种方式的调峰、战略储备以及应急体系建设，确保稳定供气。

3．2．4 加强合作，全力推进天然气人民币体系建设

按照天然气革命目标，中国将成为全球最大的消费中心，但是目前由于亚洲天然气定价权的缺失导致溢价问题突出，随着进口天然气规模越来越大，资金流失问题将越来越严重，谋求定价权已刻不容缓。未来中国、印度、日本等亚洲国家的消费市场将快速膨胀，增长前景看好，将成为非常具有吸引力的天然气出口市场目标。应以此为契机，加强区域合作，促进跨区域管网互联，推动东北亚新天然气定价机制和人民币国际化，推进天然气人民币体系建设，积极发展天然气现货及亚太期货贸易市场，提高中国在国际能源市场上的话语权。

［1］李杰．中国天然气现货交易市场构建思路［D］．重庆：重庆大学，2012．LI Jie．The build ideas of China natural gas spot market［D］．Chongqing：Chongqing University，2012．

［2］兰云升．大力发展天然气资源 推动能源消费革命［N］．人民政协报，2013－07－09（B01）．LAN Yunsheng．Vigorously developing natural gas resources to promote energy consumption revolution［N］．The Chinese People′s Political Consultative Conference Report，2013－07－09（B01）．

［3］王慧．中国应提升国际天然气市场话语权［J］．中国石化，2013（5）：80．WANG Hui．China should improve the international natural gas market discourse right［J］．China Petrochemical Industry，2013（5）：80．

［4］陆家亮．中国天然气工业发展形势及发展建议［J］．天然气工业，2009，29（1）：8－12．LU Jialiang．Current situation and proposals for the development of natural gas industry in China［J］．Natural Gas Industry，2009，29（1）：8－12．

［5］张抗．页岩气革命改写传统油气地质勘探学理论［J］．中国石化，2013（1）：21－23．ZHANG Kang．Shale gas revolution rewrites the traditional theory of the oil and gas geological exploration［J］．China Petrochemical Industry，2013（1）：21－23．

［6］中国石油集团经济技术研究院．2010年国内外油气行业发展报告［M］．北京：石油工业出版社，2011．CNPC Economics ＆ Technology Research Institute．2010 report on domestic and international oil and gas industry development［M］．Beijing：Petroleum Industry Press，2011．

［7］中国能源中长期发展战略研究项目组．中国能源中长期（2030、2050）发展战略研究综合卷［M］．北京：科学出版社，2011．China′s Energy and Long－term Development Strategy Research Project Team．Research of long－term （2030，2050）development of China energy strategy［M］．Beijing：Science Press，2011．

［8］华贲．中国低碳能源格局中的天然气［J］．天然气工业，2011，31（1）：7－12．HUA Ben．Natural gas in the low－carbon energy structure of China［J］．Natural Gas Industry，2011，31（1）：7－12．

［9］邱中建，方辉．中国天然气大发展——中国石油工业的二次创业［J］．天然气工业，2009，29（10）：1－4．QIU Zhongjian，FANG Hui．Surging of natural gas in China：A new journey of China′s petroleum industry［J］．Natural Gas Industry，2009，29（10）：1－4．

［10］陆家亮．进口气源多元化是保障我国天然气长期供应安全的关键［J］．天然气工业，2010，30（11）：4－9．LU Jialiang．Diversified gas importing sources：A key to guarantee safe and long－term gas supply in China［J］．Natural Gas Industry，2010，30（11）：4－9．

［11］李晓菲．经济性突出促用户“弃油选气”［N］．商用汽车新闻，2013－04－22（15）．LI Xiaofei．Economy predominance promote users to favour gas instead of oil［N］．News on Commercial Vehicles，2013－04－22（15）．

［12］华贲．天然气在中国向低碳能源过渡时期的关键作用［J］．天然气工业，2011，31（12）：94－98．HUA Ben．The key role of natural gas at China′s historical period of transition toward a low carbon era［J］．Natural Gas Industry，2011，31（12）：94－98．

［13］陆家亮，赵素平，韩永新，等．中国天然气跨越式发展与大气田开发关键问题探讨［J］．天然气工业，2013，33（5）：13－18．LU Jialiang，ZHAO Suping，HAN Yongxin，et al．Key issues in the great－leap－forward development of natural gas industry and the exploitation of giant gas fields in China［J］．Natural Gas Industry，2013，33（5）：13－18．

［14］徐博．2020年前中国多气源供应格局展望［J］．天然气工业，2012，32（8）：1－15．XU Bo．Prospect of multiple sources of gas supplies in China before 2020［J］．Natural Gas Industry，2012，32（8）：1－5．