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文/邹才能 赵群 陈建军 李剑 杨智 孙钦平 陆家亮 张刚雄，中国石油勘探开发研究院，文章来自天然气工业、刊发时有细微调整
全球天然气资源充足，能源发展正进入天然气时代，当前全球能源发展已形成石油、天然气、煤炭和新能源“四分天下”的新格局。研究中国天然气发展态势，一是离不开中国能源发展的大势，即在加强环境治理、建设美丽中国的大形势下，能源结构调整加快，天然气需求量将高速增长；二是离不开中国天然气发展的大势，即中国14亿人口且生活水平不断提高，从而形成巨量的天然气消费需求，尽管国内天然气产量保持快速增长，但未来天然气供气结构仍将由目前的国产气占主体地位转变为进口气占主体地位；三是离不开世界天然气大市场发展的大势，即随着北美页岩气产量巨量增长，中东、中亚、深海天然气产量快速增长，世界天然气有望长期进入供应宽松态势，为中国天然气进口带来有利的机遇；四是需加强产供能力建设，提高供气保障，随着国内产气能力、进口LNG能力、储气能力和管输能力等建设的提速，中国天然气快速发展，正在进入第二次高潮；五是以能源消费革命为指导，建立天然气“安全消费峰值”，通过合理确定天然气消费峰值，加大煤炭清洁利用（如煤地下气化、煤制气）规模，推动天然气水合物有效开发，加快新能源发展，优化中国能源结构，保障天然气供应安全。
本文基于上述5个方面的分析，多方位、多角度研判中国天然气发展大势，提出了关于中国天然气发展战略的几点思考。
1 世界能源发展进入天然气时代
1.1 天然气作为能源的三大特性
天然气是最优质的化石能源，具有清洁性、民生性和过渡性等三大特性。
1）天然气低碳环保，是最清洁的化石能源，具有清洁性。天然气具有无色、无味、无毒，易散发，热值高的特征。1m3天然气燃烧热值相当于10kW·h电和1.25kg标准煤的热值。等热值下燃烧天然气，CO2、NOx、SO2、粉尘的排放量分别是煤的50%～60%、10%、1/682、1/1479，分别是石油的70%～75%、20%、1/389、1/140。
2）天然气可以满足人类最基本的生活需求，具有民生性。与煤炭和石油相比，天然气具有洁净、方便和安全等特征，可作为居民生活烹饪和取暖的能源，与居民生活更加密切相关。但由于居民用户很难单独储存天然气，一般都需要通过管道输送。因此天然气的稳定供应，关系到居民的基本生活需求，具有很强的民生性。
3）天然气是化石能源向新能源过渡的桥梁，具有过渡性。在社会文明发展和科学技术进步两大动力的推动下，能源发展从固态（木材 煤炭）、液态（石油）向气态（天然气）转换，天然气成为化石能源向新能源跨越中不可逾越的桥梁，将最终推动人类能源消费与生态环境的和谐发展。
1.2 理论技术进步持续推动天然气大发展
天然气地质理论技术在世界天然气工业建立、发展、壮大的过程中，发挥了至关重要的作用。20世纪末，致密气、煤层气、页岩气等非常规天然气工业实践活跃，非常规天然气地质理论技术研究规模展开，以1995年美国联邦地质调查局提出“连续气聚集”理念、2002年页岩气水平井多段压裂技术试验成功为标志，非常规天然气产量快速跃升，在全球范围内掀起了“非常规油气革命”，深远影响了未来天然气工业的发展。
1.3 全球天然气供应宽松
全球天然气资源充足，产量和消费量持续快速增长，但总体上产量增速快于消费量增速，表现为供气形势宽松态势，天然气产业进入跨越式发展的“黄金时期”。据BP的数据，截至2016年底全球探明天然气可采储量为185.4万亿m3，2016年产量为3.5306万亿m3，储采比高达52.2，即在当前产量下可开采52年。全球已经形成中东、亚太和北美3个天然气产量增长中心和天然气产量消费量增长中心。2007—2017年，全球天然气产量比消费量多增长2.5%，表现为天然气供应总体宽松的状态。
2017年全球天然气产量3.6400万亿m3，比2007年的2.9475万亿m3增长了23.49%。随着中东地区北方—南帕斯气田开发提速、亚太地区天然气开发加速和北美地区页岩气产量持续高速增长，使中东、亚太和北美的天然气产量分别贡献了全球天然气产量增长量的41.2%、31.1%和24.6%。
1.4 全球天然气贸易中心东移
亚太地区中国、印度等新兴经济体的发展，使天然气需求量大幅增加，受资源限制，天然气产量增长远低于消费量增长，天然气贸易在亚太地区表现活跃，全球天然气贸易中心向东转移。2007—2017年，亚太地区天然气消费量比产量增长量多出1007亿m3；而中东和北美地区却恰好相反，天然气产量比消费量增长量分别多出817亿m3和135亿m3。
据BP的数据，北美、亚太和欧洲是全球天然气贸易的3个中心，其中北美和欧洲天然气进口量基本稳定，而亚太则是全球天然气贸易量增长的主要地区。2007—2016年，全球天然气贸易量由0.7761万亿m3增长至1.0841万亿m3，增长了39.7%。其中，管道气由5497亿m3增长至7375亿m3，增长了34.2%；LNG由2264亿m3增长至3466亿m3，增长了53.1%（表1）。预计2017年全球管道气贸易量约为7630亿m3，比上年增长3.5%；LNG贸易量为3900亿m3，比上年增长12.5%。 LNG技术的突破使得天然气贸易摆脱了距离的限制，亚太地区成为天然气贸易量增长最主要的地区。2007年全球LNG贸易量为2264亿m3，占天然气贸易总量的29.2%；2016年全球LNG贸易量达3466亿m3，占天然气贸易总量的19.2%。2007年北美、欧洲和亚太天然气贸易量分别为1549亿m3、4291亿m3和1651亿m3，LNG分别占其贸易量的15.5%、12.4%和65.6%；2016年北美、欧洲和亚太天然气贸易量分别为1515亿m3、5330亿m3和3072亿m3（表1），LNG分别占其贸易量的5.7%、48.0%和78.6%。
天然气产量和贸易量的增加，推动了储气库的建设，以实现规模储备。据国际天然气联盟（International Gas Union，简称IGU）2015年的数据，从1915年加拿大首次储气实验到目前，全球共建有储气库715座，其中北美占37%、欧洲占28%、独联体占30%，总工作气量为3930亿m3，其中北美占67%、欧洲占20%、独联体占6%。
1.5全球形成“四分天下”的能源新格局
世界能源发展在木柴向煤炭、煤炭向油气的转化已经基本完成之后，将经历油气向新能源的第三次重大转换（图1）。天然气在实现第三次重大转换的过程中发挥着重要的桥梁作用，世界能源已形成石油、天然气、煤炭、新能源“四分天下”的新格局。
在第三次科技革命的推动下，人类发展对环境的要求不断提高，天然气和新能源作为清洁能源的消费比例大幅度提高，一次能源消费结构中，石油占33%、天然气占24%、煤炭占28%、新能源占15%，石油、天然气、煤炭和新能源“四分天下”的格局已经基本形成（图1）。
天然气作为最清洁的化石能源，是当前满足人类生态环境需求的最佳选择，随着生态环境需求的升级和科学技术的进步，世界能源在21世纪中叶将进入“天然气新时代”（图1）。能源消费结构进一步向清洁化、低碳化加速转变，2017年全球煤炭消费比重下降了0.31%，天然气和非水可再生能源消费比重分别上升0.14%和0.16%。预计天然气在2030年前后将超越煤炭、2040年将超越石油，成为向非化石能源发展路途上最主要的能源，进入“天然气时代”。最终，随着经济社会对能源需求的持续增长和低碳社会的到来，传统化石能源向非化石新能源的第三次重大转换将成为必然（图1）。
1.6新能源发展已进入突破期
据国际可再生能源机构（International Renewable Energy Agency，简称IREA）2018年发布的数据，到2020年所有类型的可再生能源都将具有相当的成本竞争力。2017年陆上风电和太阳能光伏发电的全球平均成本分别为0.06美元/kW·h和0.10美元/kW·h。预计到2020年，可再生能源发电成本将再下降50%。目前新能源汽车最大续航能力已经超过1000km。当前制约新能源应用的主要是储能技术，随着石墨烯等新材料技术的突破，制约新能源发展的最后一道技术瓶颈正在逐步被突破。不难预见，新能源产业将迎来加快发展的大好时机。
2 中国天然气发展面临全新的形势
2.1天然气发展进入“黄金时代”
中国天然气发展已进入新时代，天然气在能源结构中的地位日益凸显，中国天然气发展迎来“黄金时代”。
1）国家对天然气清洁能源高度重视，制定发展蓝图。《能源发展“十三五”规划》明确提出，2020年非化石能源和天然气消费增量将占能源消费增量的68%以上，天然气在一次能源中的消费比重力争达到10%。
2）三大理论技术进步推动了天然气资源大发现，奠定了国内较大的天然气储量、产量基础：①煤成气理论，明确了煤系地层的规模生气潜力，指导了鄂尔多斯盆地上古生界、四川盆地上三叠统须家河组等大面积岩性气藏的勘探发现；②有机质“接力成气”理论，论证了热演化程度高、过成熟烃源层系仍然具有大量生气的潜力，坚定了塔里木盆地古生界、四川盆地震旦系—寒武系等深层超深层古老地层天然气勘探的信心；③非常规连续型天然气聚集理论，抓住了非常规天然气分布的标志特征，为页岩气等非常规天然气的工业起步提供了有力的依据。此外，前陆冲断带构造气藏、深层海相碳酸盐岩气藏、大面积岩性气藏、全过程生烃（图2）等重要理论，高精度地震勘探、高效安全钻完井、储层压裂改造增产等核心技术，为推动中国天然气储量快速增长均发挥了重要作用。目前全国共发现气田509个，累计探明天然气储量13.4万亿m3，已建成长庆、塔里木、四川3个储量超过1万亿m3的大气区，为中国天然气快速发展奠定了基础。
3）在全球天然气供给宽松的条件下，LNG技术推动了天然气进口的多元化。中国LNG资源进口来源主要为澳大利亚、卡塔尔、印度尼西亚等国家。未来，美国将有可能成为中国LNG进口长期协议资源国，并由此带来新的天然气进口价格机制。
4）天然气产业链趋于完备，人工智能＋大数据促进全产业链建设协同发展。中国已形成上游勘探生产、中游运输到下游销售完整的天然气产业链。截至2015年底，全国已建成天然气集输管网6.4万km，LNG接收能力达484.3亿m3，地下储气库工作气量为55亿m3。按照国家规划，“十三五”期间将新增天然气探明地质储量3万亿m3、新建天然气管网4万km、地下储气库累计形成工作气量148亿m3，天然气产业链将保持持续快速发展。
2.2 天然气产量进入持续增长期
中国常规天然气产量进入持续增长期，非常规天然气产量步入快速发展期。较之于2016年，2017年全国天然气产量增长10%，达到1490亿m3（图3），增长主要来自四川盆地、塔里木盆地和南海东部海域。随着常规、非常规天然气接续产量的快速增长，中国天然气总产量将持续增长。常规天然气产量即将达到峰值，进入稳定发展期。 自2000年以来，全国常规天然气产量持续快速增长，由2000年的280亿m3增长至2014年的950亿m3，年均增长48亿m3。2014—2017年，中国常规天然气产量基本保持在950亿m3左右，2017年产量为1002亿m3，占天然气总产量的67.2%，是天然气产量的主体。
致密气、煤层气和页岩气等非常规天然气开发相继取得突破，产量接续能力快速增长，步入快速发展期，已成为天然气产量增长的新主力。较之于2016年，2017年全国非常规天然气产量增长14%，达到398亿m3，占天然气总产量的28.6%。2005年致密气产量取得突破，2012年其产量超过300亿m3，2015年产量达到350亿m3后趋于稳定，2017年产量为343亿m3，占天然气总产量的23.7%。
2006年煤层气开发取得突破后，受多方面因素的影响产量增长相对较慢，2017年产量为45亿m3，占天然气总产量的3.0%。2013年页岩气开发取得突破后产量快速增长，2017年产量已达到90亿m3，占天然气总产量的6.0%。
尽管中国天然气产业取得了重大进展，但天然气上产仍面临诸多挑战：①石油企业上游勘探投资减少，制约了天然气储量、产量的增加；②天然气储量中开发难度较大的储量比例逐年增高，天然气产量增长难度大；③主力气田稳产形势严峻，保持稳产需要新建产能来弥补；④部分老气田开发进入中后期，保持稳产或延缓递减难度大；⑤非常规气效益开发的工艺技术尚不完善，开发成本相对较高，需要国家补贴支持其发展。
2.3 天然气对外依存度进入跨越式增长期
中国天然气消费量快速增长，对外依存度呈现出加速扩大的趋势。由图3可见，2007年，中国天然气消费量超过产量后，对外依存度不断加大；2017年全国天然气消费量达2352亿m3，同比增长15.3%，远高于天然气产量的增速，天然气消费量已进入快速增长期。国内天然气产量远不能满足天然气消费量的增长，2017年天然气进口量为926亿m3，对外依存度已达到39%。
LNG进口量超过管道气，成为填补国内天然气需求缺口的主力。进口管道气主要来自土库曼斯坦、缅甸、乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦，2017年供气量为427亿m3，比2016年增长10.9%。受消费需求拉动，LNG进口量快速增长，2017年进口量达到499亿m3，同比增长39.0%。进口LNG主要来自澳大利亚、卡塔尔、印度尼西亚等国家，其中从澳大利亚的进口量占LNG进口总量的46%。
天然气进口量不断加大，地下储气库将成为极端气候、突发事件、战略储备等条件下供气不可或缺、不可替代的应急备用“粮仓”。中国储气库建设启动于1999年，目前已建储气库25座，形成调峰能力108亿m3，日最大调峰能力达9000万m3。
随着天然气消费市场的不断扩大，储气库的调峰保供作用日益凸显，尤其是在北方重点城市冬季调峰保供中发挥了关键作用。2016年中国实际天然气调峰总量为155亿m3，其中储气库调峰占34.2%、气田调峰占26.0%、进口管道气调峰占18.1%、LNG调峰占18.0%、用户调峰占3.7%；2017年环渤海地区高月高日天然气需求量接近1.9亿m3，储气库最高日调峰能力达9000万m3，可满足最大需求量的47%。天然气对外依存度越高，储气库、LNG就越显得迫切和重要。
3 中国天然气发展战略预判
3.1天然气需求强劲，2050年需求量将介于6500亿～7000亿m3
中国的能源需求量可能在2030年前后达到峰值，约44亿t油当量。中国人口基数大，油气资源相对匮乏。参考英、德、法、日等发达国家人均能源消费量介于2.9～3.5t油当量，根据2030年中国人口将达到峰值的14.5亿人、2050年将为13.8亿人。据此预测，2030年中国能源消费量将达到高峰值44亿t油当量，2050年将下降至40亿t油当量。
中国天然气需求将呈现出持续快速增长的态势，2050年中国天然气需求量将为6500亿～7000亿m3。综合考量，2020年中国天然气需求量达到3500亿m3，占一次能源消费结构的10%；2030年天然气需求量将介于5500亿～6000亿m3，占一次能源消费结构的12%；2050年天然气需求量将介于6500亿～7000亿m3，占一次能源消费结构的15%。
3.2 2030年3种峰值情景下的中国天然气产量将分别达到1800亿m3、2000亿m3、2200亿m3
基于不同资源类型的天然气资源、储量、产量和成本情况，初步预测了中国高、中、低3种峰值情景下的天然气产量和消费量（图4）。
3.2.1 低峰值情景下2030年产气量为1800亿m3
若常规天然气勘探无重大发现，2020年产量将维持在1000亿m3左右，2030年产量将递减至850亿m3，2050年将为400亿m3。非常规气产量在现有领域稳步上升：致密气产量总体稳定，预计2020年将为400亿m3，之后保持稳产，预计2030年将保持在400亿m3，2050年将递减至300亿m3；海相页岩气是产量增长的主力，2020年产量有望介于150亿～200亿m3，2030年将达到400亿m3，2050年将达到500亿m3煤层气产量持续稳步增长，2020年有望介于60亿～100亿m3，2030年将为200亿m3，2050年将达到300亿m3。
3.2.2 中峰值情景下2030年产气量为2000亿m3
若常规天然气勘探获得较大发现，2020年产量将维持在1000亿m3左右，2030年产量将保持在1000亿m3，2050年将达到600亿m3。非常规气在现有领域产量相对较快增长：致密气产量总体稳定，预计2020年将为400亿m3，2030年将为450亿m3，2050年将递减至350亿m3；海相、陆相和海陆过渡相页岩气全面实现有效开发，2020年产量有望介于150亿～200亿m3，2030年将达到450亿m3，2050年将达到600亿m3；煤层气产量持续稳步增长，2020年有望介于60亿～100亿m3，2030年将为200亿m3，2050年将达到300亿m3。
3.2.3 高峰值情景下2030年产气量为2200亿m3
若常规天然气勘探获得重大发现，2020年产量将维持在1000亿m3左右，2030年产量将保持在1000亿m3，2050年将为700亿m3。非常规气在现有领域产量相对快速增长：致密气产量总体稳定，预计2020年将为400亿m3，2030年将为450亿m3，2050年将递减至350亿m3；海相、陆相和海陆过渡相页岩气全面实现有效开发，2020年产量有望介于150亿～200亿m3，2030年将为500亿m3，2050年将达到600亿m3；煤层气产量持续稳步增长，2020年有望介于60亿～100亿m3，2030年将为250亿m3，2050年将达到400亿m3。
3.3 2020年后进口资源将成为天然气供给的主体
基于对天然气进口方式、路径、资源和政治等因素的分析结果认为，2020年后进口资源将成为中国天然气供给的主体。我国陆上管道气进口极限供给能力为1600亿m3，其余需求缺口主要以进口LNG的方式来加以填补。
3.3.1陆上管道气极限供给能力为1600亿m3
天然气管道输送的距离有限，中国陆上管道气主要从俄罗斯、中亚这2个天然气产区进口，此外中东也是管道天然气进口的潜在对象。综合考虑陆上天然气进口的路径、资源、产量、政治等因素，按照目前俄罗斯和中亚两大管道气进口路径，2020、2030、2050年的供给能力将分别为750亿m3、1200亿m3、1400亿m3；若能成功开辟中东管道气进口路径，2030、2050年的供给能力将有望分别达到1350亿m3、1600亿m3。
3.3.2 LNG成为填补需求缺口的主要途径
未来全球天然气供给相对宽松，多元化的LNG供给市场将有利于填补中国天然气需求缺口。目前国内已建和在建的LNG接收站能力为6940万t，2020年按80％负荷测算接收能力将为750亿m3。若满足全国天然气消费需求量，2030年需要进口LNG的数量将介于2000亿～2500亿m3，将占中国天然气消费量的36%～45%、占天然气进口量的52%～66%；2050年LNG进口量将介于3000亿～3500亿m3，将占中国天然气消费量的46%～53%、占天然气进口量的66%～77%。
3.4积极发展天然气水合物和煤化工等，可缓解天然气进口的压力
天然气水合物开发技术尚未取得实质性重大突破，资源储量规模虽然很大，但仍具较大的不确定性，从目前的情况来看，其天然气供给前景尚不明朗。中国煤炭资源丰富，煤化工技术成熟，煤制气项目年产量超过100亿m3，但受环境和成本等因素影响，部分项目处于停滞状态。煤制气产业可在环境有效监管的条件下，稳妥适度发展，以缓解中国天然气进口的压力。
4 关于中国天然气发展战略的几点思考
中国天然气工业发展进入全新时代，天然气需求、生产和进口面临全新形势，结合当前天然气发展的大背景，从中国基本国情出发，针对中国天然气未来发展提出几点战略思考：
1）提速国内油气生产能力、管道输送能力、LNG与储油气库能力等“三个能力”建设。全力提升国内天然气生产能力，实现西南、长庆、塔里木三大常规天然气产量基地稳产增产，强力推进海相页岩气、低煤阶煤层气等非常规天然气产量的快速增长，积极推动南海天然气水合物“甜点区”技术工业化试验。强力提升陆上管道气输送能力，积极推动陆上管道气进口新路径。为保证管道气稳定供给，需在“一路一带”倡议的大背景下，积极参与供给端天然气项目开发，同时探索建设管道气引进的新路径，推动管道气进口的多元化。全力提升LNG和储气库的战略地位，结合国内市场、地理和环境等因素，有序建设LNG和储气库相关基础设施，保障天然气消费需求。
2）在人工智能和大数据的基础上，分析油气供给和消费特征，建立中国油气“安全消费峰值”预警体系。油气“安全消费峰值”是从中国的能源国情出发，在全球能源供需的大背景下，综合油气供给结构、地缘政治、进口路径、油气库存、气候变化和人口规模等多种因素，在确保油气稳定供应条件下而确定的油气消费量安全可控最大值。
按照2030年5500亿～6000亿m3的天然气消费量，需要国内天然气产量达到1800亿～2200亿m3、陆上管道气进口量达到1600亿m3、LNG进口量达到2000亿～2500亿m3，天然气对外依存度将超过64%。鉴于天然气资源特点，高比例对外依存度将加大天然气供应安全风险，2017年冬季天然气供给“气荒”已充分体现中国天然气进口的安全风险。因此，需要在人工智能和大数据分析的基础上，紧密跟踪国内外天然气产量、消费量、气候、输送路径、库存和政治等多项因素，建立“安全消费峰值”预警体系，有效规避天然气供应安全风险。
3）从我国“富煤、贫油、少气”的能源资源国情出发，急速推进煤炭清洁化工业技术和新能源主体工业技术的提前突破。需要急速突破煤炭清洁化工业技术，以在清洁的前提下延长煤炭资源的工业生命周期；需要急速突破新能源主体工业技术，以加快新能源时代的提前到来。
4）把握国内外能源发展形势，全方位战略布局国家能源安全格局，加快煤炭、油气和新能源“三足鼎立”新时代的到来。从全球能源发展角度来看，随着油气理论和技术的不断进步，油气资源储量丰富，产量供应总体相对宽松，国内能源结构调整进入难得的历史机遇期。需要尽快改变煤炭“一枝独大”的一次能源消费结构，在考虑能源安全的前提下，国内外全方位战略布局，加快能源结构调整，尽快实现煤炭、油气和新能源的“三足鼎立”。
预测天然气产量、消费量是一项系统工程，难度很大。随着中国理论技术的发展，自产气的数量可能将会有所变化，进口管道气、液化天然气、储气库气等的预测值将有所增减，消费量预测结果也将随着工业化进程、城市燃料与运输等节奏调整而有所变化。 |
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