□ 郜 婕 杨建红 谢 俊
世界天然气发展六大趋势
□ 郜 婕 杨建红 谢 俊
在可再生能源成为主体能源之前,以油气为主的化石能源仍将长期占据主要地位,天然气在未来较长一段时期将发挥重要的“桥梁”作用。
天然气在世界能源中的地位将日渐显著。李晓东 供图
目前,全球天然气产量稳步增长,天然气利用呈现多元化趋势,天然气在世界能源中的地位将日渐显著。多数研究机构认为,由于能源清洁化的推动,未来天然气在世界能源中的地位将快速上升,正在形成天然气、石油、煤炭、可再生能源四足鼎立的格局。
目前,世界天然气工业呈现六个方面的发展态势。
1.天然气将在世界能源结构调整中扮演重要的“桥梁”作用。世界能源发展经历了主体能源从“柴薪时代”到“煤炭时代”再到“油气时代”的转变,油气消费占能源消费总量的比例约60%。未来,天然气和可再生能源开发速度进一步加快,利用规模将大大增加,在世界能源供需平衡中的作用将日渐显著。
在这一过程中,无论煤炭资源禀赋高低,“煤降气升”是近百年世界发达国家在推动能源结构持续调整的显著特征。富煤国家中的美国经过1910~1965年完成能源转型,煤炭在能源消费中的占比由76%下降到23%,油气从20%上升至74%,其中天然气占比由5%上升到31%。贫煤国家中的英国经过1965~1993年完成能源转型,煤炭在能源消费中的占比由60%下降到26%,油气从38%上升至65%,其中天然气从0上升到26%。以英国为例,1952年伦敦烟雾事件,导致数千人死亡,英国着力治理雾霾,拉开了能源转型序幕。1965年发现北海气田为天然气的发展提供了资源基础,在城市燃气、工业领域强力推动“煤改气”,鼓励使用天然气,煤炭比重大幅降低。20世纪90年代,燃气-蒸气联合循环技术突破,气电机组效率达到50%以上,燃气发电迅速发展,天然气消费保持快速增长,超越煤炭。
在可再生能源替代化石能源成为主体能源之前,以油气为主的化石能源仍将长期占据主要地位,天然气在未来较长一段时期将发挥重要的“桥梁”作用。根据BP预测,2035年石油、天然气、煤炭这三种化石能源占比分别为29%、25%、24%,而非化石能源占21%。化石能源中,天然气增长最快,2016~2035年年均增速1.6%。1990~2035年世界能源消费情况见图1。
图1 1990~2035年世界能源消费
2.世界天然气资源丰富,可实现供应保障超过100年。世界常规天然气资源勘探潜力仍然很大,非常规天然气资源丰富。世界天然气资源总量783万亿立方米,其中常规天然气515万亿立方米、非常规天然气268万亿立方米,探明可采储量217万亿立方米,剩余探明可采资源187万亿立方米。1980~2016年天然气储量年均增加3.2万亿立方米,年均增长2.7%,中东地区、欧洲及欧亚地区最为丰富,占世界总量的42.5%和30.4%。2000年以来,天然气储采比保持在52~62。
目前世界天然气处在储量、产量和储采比同增的时期,预计天然气剩余探明可采储量仍保持增长态势。常规天然气、海域天然气最为现实可行,巴西是近几年海洋(特别是超深海)油气可采储量增长最快的国家,巴西海域与墨西哥湾、西非近海、澳大利亚西北大陆架、挪威巴伦支海域并称为全球五大深海油气富集区。进入21世纪,非常规天然气获得飞速发展,尤其是美国的页岩气革命取得了令世界瞩目的成就,在页岩气商业化生产方面一路遥遥领先,加拿大紧随其后。美国的成功经验激发了其他国家勘探开发非常规天然气的热情,预计非常规天然气在本世纪下半叶将成为天然气供应的重要来源。
天然气产量稳步增长,但是增速放缓。2016年世界天然气产量达到3.55万亿立方米,比上年增长0.3%,较过去10年年均增长2.4%的增速大幅降低,这是过去34年除金融危机时期增速最缓慢的一年。世界四大主要天然气生产区是北美、欧洲及欧亚、中东和亚太地区,2016年占比分别为26.7%、28.2%、18%、16.3%。受益于页岩气快速发展,美国从2009年开始成为世界第一大天然气生产国,2016年天然气产量7492亿立方米,占世界的21.1%。
根据《BP世界能源展望》(2017),2035年全球天然气产量预计可达4.78万亿立方米,2015~2035年年均增速1.5%。页岩气将是世界天然气资源供应增加的主要来源。2015~2035年页岩气产量年均增长5.2%,占全球天然气供给增长的60%。随着美国页岩气爆发式增长,北美天然气产量快速增长,世界天然气供应重心“西移”。
3.世界天然气需求保持低速增长,亚太地区成为增量最大市场。2016年世界天然气消费量为3.54万亿立方米,比上年增长1.5%,增速较过去10年的2.3%大幅回落,约占世界能源消费总量的24.1%。亚太地区天然气消费量保持快速增长,由2000年的2970亿立方米增至2016年的7225亿立方米,年均增速5.7%,占全球消费量的比重由12.3%上升至20.4%。初步形成北美、欧洲及欧亚、亚太三大市场,占比分别为27.3%、29.1%、20.4%。
根据BP预测,2035年世界天然气消费总量约4.78万亿立方米,2015~2035年年均增速1.6%,消费依然集中在北美、欧亚及欧洲、亚太三大市场,消费占比分别为23%、26%和26%。中国、印度等亚太天然气市场快速增长,欧洲需求不振,世界天然气需求重心进一步“东进”,天然气自西向东将成为主体流向,世界天然气供需格局将发生深刻变化。
4.天然气利用呈现“三足鼎立”局面,发电和工业是未来世界天然气需求增长的主要动力。2015年世界天然气消费结构为,工业39.9%(含化工)、发电37.3%、城市燃气21.1%、交通1.7%。世界典型国家天然气利用方向主要有以下3种:以美国为代表的“均衡型”,以欧洲(英法德)为代表的“城市燃气+发电型”,以日本为代表的“发电型”。无论哪种类型,天然气发电均占主要地位。从典型国家天然气发展历程来看,通常快速发展初期靠工业和城市燃气带动,而后期靠发电提升。在快速发展初期,美国工业和城市燃气增量占天然气消费增量的比例达到80%,英国达到86%;在快速发展后期,英国发电用气增量占天然气消费增量的比例达到71%,日本达到65%。
《BP世界能源展望2035》预计,世界天然气利用未来增量主要来自发电和工业。与2015年相比,2030年天然气需求增量10846亿立方米,年均增量723亿立方米,年均增速2.1%(2000年~2015年年均增速2.6%)。其中发电年均增量为306亿立方米,占总增量的42%;工业年均增量297亿立方米,占总增量的41%。天然气在发电领域的应用,很大程度上取决于与替代能源价格竞争力和政策支持。天然气在工业领域的增量主要来自中国、中东的煤改气,经合组织国家工业用气总体来看不是十分景气。2030年天然气需求结构为,工业燃料占比40.2%(含化工)、发电占比38.5%、城市燃气占比18.4%、交通占比3%。2030年前世界天然气消费结构见图2。
图2 1990~2030年世界天然气消费结构变化
5.天然气贸易量增速回升,管道气仍占主导,LNG贸易量快速增加。2016年世界天然气贸易量10841亿立方米,比上年增加417亿立方米,增速为4%,高于过去10年的3.8%。其中管道运输占68%,LNG运输占32%。LNG经济运输距离远的优势推动LNG贸易规模逐渐增加。2006~2016年,全球LNG贸易量年均增速5.1%,快于管道天然气贸易年均3.2%的增速;LNG贸易占全球贸易量比例由2005年26.2%增长到2016年的32%。
在市场全球化加速和资源流动性增强的影响下,液化天然气贸易向更加灵活的商业模式转变,越来越多地采用更小的供应规模和更短期的合同形式,自由交易的现货贸易所占比例也逐步上升。预计到2020年,世界LNG供应量将增加30%。这相当于在未来四年中,每两到三年就会有一条新的液化天然气生产线投入使用。新增供应能力主要来自美国、澳大利亚,日韩需求下降,欧洲需求稳定,供需形势宽松。
2016年世界天然气价格比上年下跌,但下半年价格触底回升,价格跌至近10年低位。LNG在美、欧、亚三大市场间的流动性增强,三地价格联动性增强。2020年前世界天然气价格将保持低位运行,亚太LNG现货价格5~7美元/百万英热单位。
6.天然气基础设施建设呈现出拓展能源进出口通道、完善资源配送管网的趋势。目前天然气管道已占全世界油气管道总里程的66%。北美拥有全世界最发达的油气管网系统,占全世界管道总里程的39%。全球天然气管道建设呈现出拓展能源进出口通道、完善油气资源配送管网、优化输送网络的趋势。其中美国、欧洲等传统发达经济体天然气消费增长放缓,而且已经拥有较为完善的天然气资源配送管网,未来的管道建设主要以完善局部管网,优化输送网络为主;中亚、俄罗斯等能源经济型国家,则主要致力于发展天然气外输管道。中国、印度、巴西等新兴经济体国家由于消费增长迅速,而且管网建设不够完善,未来管道建设将向拓展天然气资源进口通道和提高国内管网覆盖率的方向发展。
从发达国家天然气工业发展历程来看,积极的政策、丰富的资源、完善的基础设施、合理的价格,是天然气快速增长的主要驱动力,通常在能源转型中,加强天然气利用由环保问题触发,政策对天然气发展起到主导作用。
积极的政策对天然气发展起到主导作用。作为清洁能源,天然气发展并不主要由市场需求主导,而是由政府政策主导。美国从1955年的《空气污染控制法》到1963年的《清洁空气法》,1967年的《空气质量控制法》,再到1970年的《清洁空气法》及后来的1977年修正案、1990年修正案,经过多次完善,逐步建立起一个完整的促进天然气发展法律规范体系。经过半个世纪的不断修改完善,美国的《清洁空气法》确立了一系列行之有效的规则,其中最重要的是国家空气质量标准。严格的空气质量标准,推动了天然气这一优质清洁能源的不断普及。
1930年,前苏联在第一次天然气大会上提出在民用及工业领域广泛利用天然气的问题,国家开始发展天然气工业。1959年前苏联政府提出用石油、天然气代替煤炭政策,天然气进入迅速发展阶段,产量和消费量迅速增加。1979年在石油产需矛盾加剧的情况下,政府提出以天然气和煤代替石油的政策,天然气市场最终走向成熟。
1952年伦敦烟雾事件促使英国推出《清洁空气法》,提出禁止黑烟排放、升高烟囱高度、建立无烟区等措施。1968年的《清洁空气法修正案》规定,在烟尘控制区内获取和销售未经授权燃料将被判决不超过20英镑的罚金。1974年,政府颁布《污染控制法》,其核心的措施就是大幅扩大了烟尘控制区的范围。
天然气贸易量增速日升,LNG贸易量快速增加。李晓东 供图
日本政府从20世纪60年代起制定了严格的环保法规,例如《环境污染控制基本法》《大气污染防治法》,推动低碳发展。另外,日本提出多元化的能源安全战略。20世纪70年代世界石油危机爆发,日本政府为了降低对石油的依赖,从能源安全的角度出发,制定了多元化的能源安全战略,进一步推动了天然气的快速发展。
丰富的资源基础,有效地保障了天然气发展。美国从1945~1970年发现气田185个,天然气产量保持快速增长,成为世界上最大的天然气生产国,为天然气产业的发展壮大奠定了坚实基础。英国1965年首先在北海南部发现气田群,1969年在中部的中央地堑区发现埃科菲斯克大油田,1971年在北部的维京地堑发现布伦特大油田,从此出现了北海油气田群,北海气田为英国天然气工业的发展提供了资源基础。
完善的基础设施,是天然气发展的保障。美国天然气长输管道建设起自20世纪20年代,40年代中期和70年代是美国管网建设发展最快的时期,1950~1970年,美国干线管道由17.5万千米增加到40.4万千米。到1966年,美国本土48州全部通气,逐步形成了相互连接的天然气管网,为美国天然气市场大发展创造了条件。
有竞争力的价格,是天然气快速发展的基础。美国在天然气快速发展期,气价仅为油价的15%~25%,为煤价的25%~40%,比煤炭、石油更具有竞争力。
(作者单位:中国石油天然气股份有限公司规划总院;中海石油(中国)东海西湖石油天然气公司)