中國低碳能源格局中的天然氣

摘 要

摘要：2009年底的哥本哈根會(huì)議開啟了世界走向低碳能源的新時(shí)代。為此，分析了低碳時(shí)代世界及中國一次能源構(gòu)成的變化情況，結(jié)論指出：在控制溫升不超過2℃的情況下，要求把能源消耗產(chǎn)
摘要：2009年底的哥本哈根會(huì)議開啟了世界走向低碳能源的新時(shí)代。為此，分析了低碳時(shí)代世界及中國一次能源構(gòu)成的變化情況，結(jié)論指出：在控制溫升不超過2℃的情況下，要求把能源消耗產(chǎn)生的C02控制在100×108t/a，這將導(dǎo)致目前石油、煤、天然氣、核能與可再生能源在總能耗構(gòu)成中的比率逆轉(zhuǎn)和終端用能模式巨變，2020—2050年中國天然氣將在工業(yè)燃料、商住和民用能源、調(diào)峰發(fā)電、交通幾大領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)或重要地位，并將在冷熱電聯(lián)供分布式能源系統(tǒng)、CNG汽車和LNG汽車技術(shù)領(lǐng)域自主創(chuàng)新，領(lǐng)先于世界；中國非常規(guī)天然氣資源豐富、開發(fā)前景看好，自給率可達(dá)70%；2020—2030年中國天然氣消費(fèi)規(guī)模將達(dá)到(4000～6000)×108m3/a，將對(duì)世界天然氣市場發(fā)生積極、正面的影響。
關(guān)鍵詞：低碳能源格局；中國；天然氣；冷熱電聯(lián)供LNG汽車市場規(guī)模；資源和供應(yīng)保障
    工業(yè)化以來的150a間，地表大氣中C02的濃度增加了35%，增加部分的80%來自于化石能源的使用，而這部分的80%由工業(yè)化的發(fā)達(dá)國家所排放。20世紀(jì)90年代以來，占世界總?cè)丝诮氲?ldquo;新興國家”掀起了工業(yè)化高潮，導(dǎo)致了世界能源消耗的加速增長及新一輪溫室氣體濃度的快速增加，并將導(dǎo)致地表溫度加速上升、冰山融化、海平面上升、災(zāi)害天氣增加和生態(tài)環(huán)境的破壞。
    氣候變化已成為世界各國面臨的最緊迫問題。2009年12月的哥本哈根會(huì)議以世界192個(gè)國家的聲音，肯定了會(huì)議前夕國際能源署(IEA)提出的“450情景方案”3個(gè)具體目標(biāo)中的2個(gè)，即：全球平均氣溫不應(yīng)比工業(yè)化開始前高出2℃；這要求全球C02排放量減到1990年(209×108t)的一半。為此，發(fā)達(dá)國家至少應(yīng)當(dāng)減少80%溫室氣體排放量，發(fā)展中國家的溫室氣體排放量應(yīng)當(dāng)比“通常情況下”低15%～30%。至于第3個(gè)目標(biāo)，即碳排放的峰值年和減排到1990年排放量一半的時(shí)限，以及發(fā)達(dá)國家以資金和技術(shù)支持發(fā)展中國家減排的具體安排，則留給了2010年末的墨西哥會(huì)議去解決。
1 低碳時(shí)代一次能源到終端利用的變化趨勢(shì)
    本文參考文獻(xiàn)[1-3]研究了能耗、一次能源構(gòu)成以及應(yīng)用碳捕獲和封存(Carbon Capture and Sequestration，CCS)技術(shù)三者與C02排放之間的制約關(guān)系，并推算出了在上述減排目標(biāo)和進(jìn)程下世界能耗和一次能源構(gòu)成變化的走勢(shì)，2005—2050年世界、中國一次能源構(gòu)成的變化趨勢(shì)圖如圖1、2所示，未來的10～20a，即2020—2030年，將是世界一次能源構(gòu)成的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。石油(曲線Ⅳ)與可再生能源(曲線Ⅰ)在一次能源構(gòu)成中的排位互換，而煤(曲線Ⅱ)和天然氣(曲線Ⅲ)兩者的走勢(shì)高低將取決于煤CCS利用技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與非常規(guī)天然氣開采成本和規(guī)模兩者之間的博弈。

1.1 低碳時(shí)代世界一次能源構(gòu)成的變化趨勢(shì)
    未來20～40a，因氣候變化的挑戰(zhàn)，世界將進(jìn)入由科技進(jìn)步引領(lǐng)的低碳經(jīng)濟(jì)增長時(shí)期。但世界各國的發(fā)展是不平衡的，合計(jì)10億人口的發(fā)達(dá)國家已經(jīng)進(jìn)入后工業(yè)化階段，人均能耗逐漸降低，而擁有30多億人口的“新興國家”也步入工業(yè)化階段，使得人類利用能源的總量繼續(xù)增長；工業(yè)、商住和交通三大領(lǐng)域的耗能均衡增加；科技進(jìn)步促進(jìn)總能效將由目前的50%提高到55%；人均能耗將比現(xiàn)在大大減少。
1.2 2020—2050年中國一次能源構(gòu)成的變化趨勢(shì)
    本文參考文獻(xiàn)[4-5]探討了中國一次能源到終端利用路線的變化。約占總能耗7成的工業(yè)和商住用能將主要由天然氣冷熱電聯(lián)供分布式能源系統(tǒng)+可再生能源+智能電網(wǎng)提供；而交通用能則呈現(xiàn)多元化的局面：卡車、部分公交車將改用高效、廉價(jià)、低排放的LNG；除高鐵、地鐵外，智能電網(wǎng)所推進(jìn)的插電式汽車將替代大部分私家車；第二代生物燃油將成為航空燃料的主力；非糧乙醇、煤基DME等將替代大部分汽油；IEA估計(jì)到2030年，生物燃料將占全球運(yùn)輸業(yè)的9.3%，2050年將達(dá)到25%[6]。太陽能制氫氣燃料電池車也將在20a后實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。而有機(jī)化工原料將是石油、煤、生物質(zhì)角逐的局面(圖3所示，其中太陽能制氫燃料電池車未標(biāo)出)。
1.3 低碳時(shí)代一次能源終端利用的新格局
    決定未來世界的發(fā)展，一是人類可持續(xù)發(fā)展必須遵從的碳排放硬約束；二是不斷的科技進(jìn)步使人類能夠利用新能源、提高能效、不斷創(chuàng)新生產(chǎn)和生活方式。圖3所示為目前正在研發(fā)、完全可以預(yù)期其成果的一次能源終端利崩新格局。
2 中國發(fā)展天然氣冷熱電聯(lián)供能源系統(tǒng)的歷史機(jī)遇和創(chuàng)新前景
2.1 冷熱電聯(lián)供能源系統(tǒng)是化石能源用于工業(yè)和商住的必然選擇
    占世界總能耗70%左右的工業(yè)和商住建筑物耗能中，大部分都是低品位的熱能[7～10]。占工業(yè)能耗大多數(shù)的過程工業(yè)耗能熱與電之比超過5，大部分低于400℃；建筑耗能80%的溫位與環(huán)境溫度只差10～30℃。按照熱力學(xué)第二定律，化石能源的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電力的效率不可能為100%，必定有一部分以較低溫位熱量的形式傳遞到環(huán)境中。熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)正是運(yùn)用這個(gè)規(guī)律，同時(shí)產(chǎn)電和熱，從而提高能源轉(zhuǎn)換效率。但是傳統(tǒng)CHP的熱電比取決于特定的技術(shù)，不能適應(yīng)各種終端用戶變化的需求。發(fā)達(dá)國家近30a來發(fā)展的分布式冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)(Distributed Energy System/Combined Cold，Heat and Power，DES/CCHP)，集成各種熱機(jī)、熱泵、吸收制冷和可再生能源技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了化石能源的高效、梯級(jí)利用。崩于需要蒸汽、熱和空調(diào)制冷的工業(yè)和商住耗能，一次能源的終端利用效率超過70%，甚至達(dá)到90%。可以說，只要人類還使用化石能源和生物質(zhì)能，CHP和DES/CCHP就是科學(xué)用能的必由之路，永遠(yuǎn)不會(huì)過時(shí)。進(jìn)入21世紀(jì)以來，發(fā)達(dá)國家正在進(jìn)一步強(qiáng)化這些措施，丹麥全國DES/CCHP產(chǎn)生的電力已經(jīng)超過50%，美國2000年已定下2020年達(dá)到29%的目標(biāo)。有分析稱這是未來美國完成減排指標(biāo)的最重要途徑。
2.2 煤CCS利用和可再生能源不能解決中國未來20年的低碳能源需求
    中國的能源結(jié)構(gòu)一直被認(rèn)為是“富煤、缺油、少氣”，因而在近20a經(jīng)濟(jì)起飛、能源需求高速增長的歷史階段，主要依靠超速開發(fā)本國的煤炭資源。至今煤耗已近30×108t/a，占世界煤耗的42%，占總能耗的70%。由此導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染，C02排放量已達(dá)62×108t/a，占世界21%，人均排放量也已超過世界平均水平。中國未來10～20a完成工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的這個(gè)歷史時(shí)期，即使算上能效提高因素，總能耗也還需要持續(xù)增長。“以煤為主”的能源戰(zhàn)略還能繼續(xù)多久？安全、運(yùn)輸、污染等問題不說，為使C02減排與哥本哈根協(xié)議的步調(diào)一致所必須采用的煤CCS技術(shù)需要大量的資金，而且本身也耗能。按照IEA的估計(jì)，到2020年CCS應(yīng)用只能占到煤耗的10%，成本為30歐元/t。這是否能夠經(jīng)濟(jì)地支持中國“以煤為主”的能源戰(zhàn)略？尚待探討?？稍偕茉蠢贸杀窘档秃驮诳偰芎闹械谋嚷试龃?，也是一個(gè)漫長的歷史進(jìn)程，以每年4%～5%的速度增長，達(dá)到40%～50%的份額也需要40a的時(shí)間(見圖1、2)?？傊?，這兩條低碳能源發(fā)展之路，都不能解決中國今后20a實(shí)現(xiàn)低碳工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的問題。這是中國在未來20a內(nèi)面臨的極大挑戰(zhàn)。
2.3 天然氣替代煤作為中國工業(yè)和城市能源的歷史任務(wù)、難點(diǎn)和出路
    未來20a中國低碳能源發(fā)展的最主要途徑是發(fā)展天然氣DES/CCHP替代煤用于工業(yè)和商住能源。理由有3：①天然氣DES/CCHP的能源利用效率是燃煤的2倍。天然氣占一次能源的比率，世界平均水平是24%，中國卻不到4%，這也是中國的能效低于世界平均水平13個(gè)百分點(diǎn)的主要原因[4]。采用DES/CCHP把天然氣在一次能源中的比率提高到15%～20%，可使中國能效提高到世界平均水平。②天然氣DES/CCHP的C02排放量僅為煤的1/4，碳減排的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于煤CCS。③未來10a，在進(jìn)口天然氣和LNG占一定比率、但價(jià)格較高的條件下，單純以天然氣替代煤供熱和發(fā)電，用戶還難以承受。天然氣DES/CCHP因其高利用率，可使終端供電、冷、熱水、蒸汽的成本大幅度降低，原來燒煤的用戶能夠承擔(dān)。所以這是未來10～20a中國實(shí)現(xiàn)低碳工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的唯一出路和戰(zhàn)略保障。
2.4 DES/CCHP在中國國情下的創(chuàng)新機(jī)遇
   DES/CCHP決不是簡單理解的0.2MPa抽汽加熱120℃熱水供暖，蒸汽吸收制冷供7～12℃冷水這樣概念化的組合，它是基于科學(xué)用能，即“高熱高用、低熱低用，溫度對(duì)口、梯級(jí)利用”的思想，嚴(yán)格按照熱力學(xué)第二定律和炯經(jīng)濟(jì)學(xué)理論，采用系統(tǒng)工程方法，在對(duì)各種冷熱電用戶8650h/a變負(fù)荷統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，采用各種燃?xì)庾龉Πl(fā)電技術(shù)、制冷技術(shù)、熱泵技術(shù)、再生能源利用技術(shù)及強(qiáng)化傳熱技術(shù)，集成建模和優(yōu)化求解而得到的，是經(jīng)濟(jì)效益、能效、碳減排3個(gè)方面都比較好的組合方案，是現(xiàn)代系統(tǒng)科學(xué)、信息科學(xué)、管理科學(xué)與各種能源轉(zhuǎn)換、傳遞科學(xué)和技術(shù)的集成。
    DES/CCHP也不是局限于微燃機(jī)1MW以下的小型系統(tǒng)。美國2000年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，770個(gè)平均裝機(jī)小于1MW的分布式能源站的容量占全美的10.3%，而數(shù)量占2.8%、平均容量為78.1MW的27座大型能源站占總裝機(jī)容量的42.8%。中國的DES系統(tǒng)規(guī)模更應(yīng)當(dāng)按照中國國情來規(guī)劃。
    與100多年來陸續(xù)工業(yè)化的發(fā)達(dá)國家不同，人口眾多而且密集的中國國情特點(diǎn)為：①在幾十年內(nèi)集中建設(shè)新城鎮(zhèn)和新工業(yè)園區(qū)；②中國城市工業(yè)區(qū)、商業(yè)中心、居住區(qū)的布局和耗能模式與西方大不相同。這使得中國決不能照搬西方的工業(yè)、公共建筑的DES模式。中國必須在采用先進(jìn)技術(shù)和借鑒西方國家DES/CCHP經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，依照國情，自主創(chuàng)新，創(chuàng)立中國自己的城市終端用能模式和DES/CCHP系統(tǒng)。其特點(diǎn)有以下4點(diǎn)：①在政府主導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)體制下，依據(jù)不同特點(diǎn)建設(shè)一批示范項(xiàng)目，統(tǒng)一規(guī)劃、逐步推廣；②抓住歷史契機(jī)，DES/CCHP隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的進(jìn)展同步建設(shè)；③在多數(shù)地區(qū)和項(xiàng)目中，有可能把工業(yè)園區(qū)供能和建筑物能耗占80%的采暖、空調(diào)、熱水和占14%的用電在一起集成優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)比西方更高的能源利用效率；④配合天然氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展及替代煤和發(fā)展智能電網(wǎng)的不斷推進(jìn).在網(wǎng)電支持下，天然氣加可再生能源DES/CCHP集約化高效聯(lián)供解決城鎮(zhèn)耗能問題。
    中國地域廣闊，各城市的氣候和產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)千差萬別，DES/CCHP大致可有下列9種類型：①北方集中供暖為主型，在滿足大部分城市居民冬季供暖需求的基礎(chǔ)上，開拓非采暖季的冷、熱水用戶；②南方區(qū)域供冷為主型，以滿足城市商業(yè)、行政中心區(qū)公共建筑集中供冷需求為主要負(fù)荷，以向附近居住區(qū)建筑物居民提供生活熱水來提高能源利用效率；③大型過程工業(yè)園區(qū)主要熱用戶24h/d連續(xù)用氣(10～1000t/h)；④大型聯(lián)合循環(huán)調(diào)峰機(jī)組離散制造業(yè)園區(qū)也可以兼供冷、熱水；⑤現(xiàn)有鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)工業(yè)園區(qū)；⑥大城市規(guī)劃新區(qū)；⑦新規(guī)劃中小城鎮(zhèn)；⑧獨(dú)立的公共建筑群；⑨現(xiàn)有分散電源點(diǎn)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的改造。
3 中國發(fā)展LNG汽車的獨(dú)特條件、戰(zhàn)略需求和前景
    IEA預(yù)測，由于人口眾多的新興國家交通運(yùn)輸發(fā)展的需求，世界石油耗量還會(huì)增長。但由于資源的有限性和儲(chǔ)采比限制，到2020年世界石油耗量將開始下降。如前所述，科技進(jìn)步將徹底改變交通能源的格局，其中，耗量最多的Desier柴油發(fā)動(dòng)機(jī)車大部分將被LNG汽車取代。
    LNG汽車產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的技術(shù)(包括發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料箱、整車制造、-162℃LNG供應(yīng)鏈和加氣設(shè)施等)均已成熟，在美國和加拿大都有規(guī)?；陌咐鞣絿移裎茨艽笠?guī)?？焖侔l(fā)展LNG汽車的原因，歸咎于自由市場經(jīng)濟(jì)下，包括制造商、車主、LNG供應(yīng)商等相關(guān)各方的利益博弈。
    中國在2005年已成為世界卡車最多的國家，而且正在持續(xù)快速增長，柴油消耗已成為推高現(xiàn)已超過50%的石油進(jìn)口依存度的最大驅(qū)動(dòng)力。2009年中國耗用柴油1.4×108t，汽油0.7×108t。而在中國的終端消費(fèi)市場上，LNG的價(jià)格只有柴油的3/5，熱值卻是柴油的1.23倍。伴隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，中國小型天然氣資源就地液化為LNG、罐箱車船運(yùn)輸市場不斷發(fā)展，由地方政府主導(dǎo)、推進(jìn)LNG汽車價(jià)值鏈構(gòu)建的動(dòng)力極強(qiáng)，而且利益相關(guān)方博弈的局面與西方國家完全不同。以港口、礦山、基建工程等領(lǐng)域的中、重型卡車、城際客車、公交車為用戶的中國LNG汽車產(chǎn)業(yè)，必將在未來10～20a獲得蓬勃發(fā)展[11～13]。
    事實(shí)上，在2008年石油價(jià)格沖高的刺激下，各地LNG汽車的發(fā)展已經(jīng)初見規(guī)模。新疆廣匯實(shí)業(yè)投資(集團(tuán))有限責(zé)任公司采用國產(chǎn)化的濰柴動(dòng)力LNG發(fā)動(dòng)機(jī)重型卡車已在新疆北部普及千余輛，并正在毗鄰我國的哈薩克斯坦境內(nèi)取得1個(gè)區(qū)塊的天然氣開采權(quán)，計(jì)劃通過管道輸至境內(nèi)液化以供1×104輛重卡和城際客車(LNG汽車)所需。改裝現(xiàn)有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃
用70%、30%柴油的項(xiàng)目，已在山西省成功推廣。中國海洋石油總公司已開始在幾個(gè)大城市布點(diǎn)建設(shè)LNG加氣站。到2030年，超過1×108t/a的車用柴油將被1000×108m3/a LNG取代，石油進(jìn)口依存度大大降低的前景是可以期盼的。
4 2020—2030年中國低碳能源格局中天然氣的需求分布和供應(yīng)保障
4.1 天然氣消費(fèi)規(guī)模論證——提高能效和碳減排的硬-眭需求
    按照上述的分析估算，2020—2030年保證中國經(jīng)濟(jì)低碳發(fā)展的低碳能源構(gòu)成中，天然氣必須快速增長，在一次能源中所占比例大幅度增加。
4.1.1調(diào)峰發(fā)電
    2020年中國發(fā)電裝機(jī)1600GW，核電規(guī)模80GW，相應(yīng)的天然氣調(diào)峰發(fā)電約為110GW，按3500h估算，需用天然氣900×108m3。2030年核電裝機(jī)進(jìn)一步增加，但是智能電網(wǎng)+插電式汽車的發(fā)展將緩解調(diào)峰負(fù)荷增長勢(shì)頭，發(fā)電用天然氣需求約為1200×108m3。
4.1.2民用天然氣
    2020年按14億人口、燃?xì)饴?0%、人均耗氣80m3計(jì)，需天然氣800×108m3。到2030年按人口14.7億、燃?xì)饴?0%、人均耗氣76m3計(jì)(DES使生活熱水耗氣減少)，需天然氣900×108m3。
4.1.3工業(yè)和商住能源用
    按照天然氣DES/CcHP取代工業(yè)園區(qū)中的燃煤鍋爐和城市商住公共建筑物耗能項(xiàng)目推進(jìn)情況預(yù)計(jì)，2020年約需天然氣1680×108m3；2030年達(dá)到2700×108m3。
4.1.4交通運(yùn)輸燃料
    按2020年100×104輛重卡改用LNG估算，替代柴油4000×104t，耗天然氣500×108m3，2030年達(dá)到1000×108m3。
4.1.5工業(yè)原料用天然氣
    主要是沿海煉油企業(yè)替代石腦油等輕烴用于制氫原料。估計(jì)2020年約需120×108m3，2030年達(dá)200×108m3。
4.2 天然氣對(duì)中國能源低碳轉(zhuǎn)型的重大意義
    本文參考文獻(xiàn)[14-15]以正在規(guī)劃的幾十個(gè)大型工業(yè)及商住園區(qū)天然氣DES/CCHP能源供應(yīng)項(xiàng)目的工程數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)推算出：如果到2020年在工業(yè)園和新城區(qū)負(fù)荷中心集成發(fā)電、工業(yè)燃料、商住用能3類天然氣，建設(shè)數(shù)以千計(jì)總裝機(jī)容量達(dá)到2.2×108kW的DES/CCHP能源站，年發(fā)電量達(dá)到10000×108kWh，占當(dāng)時(shí)總電量的14.4%，與目前披露的國家電力規(guī)劃比較，每年可以節(jié)省5500×108kWh的長距離西電東輸設(shè)施的投資和線損、1.76×108kw裝機(jī)容量的燃煤電站和相應(yīng)的煤礦及運(yùn)輸設(shè)施投資上萬億元，并可使中國的能源利用效率提高到世均水平，減少煤炭消耗近10×108t/a，C02排放近20×108t/a；有力地支持中國實(shí)現(xiàn)低碳格局下的工業(yè)化。
4.3 中國天然氣資源、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和供應(yīng)保障
    囿于“重油輕氣”的指導(dǎo)思想，“九五”末期中國天然氣估計(jì)資源量僅為11.5×1012m3，產(chǎn)量僅為273×108m3/a。21世紀(jì)以來天然氣資源量快速增長，新一輪評(píng)價(jià)的常規(guī)天然氣資源量已達(dá)56×1012m3，探明儲(chǔ)量“十二五”期間可達(dá)3×1012m3，到2020年平均以(4000～4500)×108m3/a的儲(chǔ)量在增長，可保障2010年天然氣產(chǎn)量超過1000×108m3，2020年天然氣產(chǎn)量超過2000×108m3[16]。
    本文參考文獻(xiàn)[17]認(rèn)為天然氣只是部分屬于“化石能源”，地層深處還有許多無機(jī)成因的天然氣。這一觀點(diǎn)已部分被證實(shí)。世界非常規(guī)天然氣資源量約為常規(guī)天然氣資源量的4.56倍。非常規(guī)天然氣所掀起的世界能源“靜悄悄的革命”始于美國頁巖氣的開發(fā)。美國頁巖氣大體資源量為28×1012m3，近5a來產(chǎn)量快速上升，2009年達(dá)到898×108m3，這使美國已經(jīng)改變了近3a內(nèi)引進(jìn)5000×104t LNG的計(jì)劃，甚至成為LNG出口國。預(yù)計(jì)2010年頁巖氣將占全美天然氣產(chǎn)量的15%，到2015年可能達(dá)到2800×108m3。美國頁巖氣快速發(fā)展的主要推動(dòng)因素為：①國家的大力扶持和優(yōu)惠政策；②開發(fā)成本不斷降低[18]。美國已經(jīng)形成了頁巖氣的低成本技術(shù)體系和管理體系，使成本降到最低。
    我國致密氣資源量約為12×1012m3，埋深2000m內(nèi)可開采的煤層氣資源量為36.8×1012m3。我國非常規(guī)天然氣資源總量是常規(guī)天然氣資源量的5.01倍。國土資源部最新數(shù)據(jù)顯示，僅青藏高原內(nèi)側(cè)天然氣水合物(可燃冰)就有350×108t標(biāo)準(zhǔn)油，頁巖氣100×1012m3。低滲透氣100×1012m3，煤層氣36.8×1012m3，加上常規(guī)天然氣，中國的天然氣可采儲(chǔ)量足夠支撐中國150～200a的文明進(jìn)程[19]。在日前剛剛結(jié)束的中美戰(zhàn)略與經(jīng)濟(jì)對(duì)話上，雙方簽署了《美國國務(wù)院和中國國家能源局關(guān)于中美頁巖氣資源工作行動(dòng)計(jì)劃》，計(jì)劃運(yùn)用美方在開發(fā)非常規(guī)天然氣方面的經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)中國頁巖氣資源開發(fā)。中國已經(jīng)劃出了江蘇、遼寧兩處實(shí)驗(yàn)區(qū)，用美國的頁巖氣資源評(píng)價(jià)方法和模式進(jìn)行合作，兩國頁巖氣合作工作小組也正在籌備成立中，在資源摸清之后，兩國將重點(diǎn)鎖定技術(shù)合作。一場非常規(guī)能源的變革也將在我國發(fā)生[20]。在政策扶持、開發(fā)順利情況下，非常規(guī)天然氣10a之后達(dá)到1000×108m3/a的產(chǎn)量應(yīng)是可以期盼的。
    此外，迄今我國已簽約、在建的進(jìn)口管輸氣項(xiàng)目5個(gè)，總量1300×108m3/a；正在建設(shè)和合同購入的LNG項(xiàng)目10余個(gè)，總量約3000×104t/a，折合天然氣約400×108m3/a；兩者按80%到位率計(jì)，合計(jì)1360×108m3/a?？梢员Ｕ咸烊粴鈱?duì)外依存度在30%左右。這對(duì)于我國的能源供應(yīng)安全，十分重要。以2020年天然氣供需總量4 360×108m3計(jì)，約合5.6×108tce(噸標(biāo)煤)。若2020年中國總能耗為41×108tce，則天然氣在一次能源中的比率為13.7%。到2030年若天然氣供需可達(dá)6000×108m3 (7.7×108tce)將占一次能源的17%；若達(dá)7000×108m3/a(9×108tce/a)占一次能源的20%。這仍低于世均比率。而包括天然氣水合物的資源的中國人均氣體能源資源占有量達(dá)26×104m3/a；2030年以后，隨著科技進(jìn)步，產(chǎn)量還有很大的增長空間。屆時(shí)中國“缺氣”的帽子，應(yīng)該摘了。
5 未來世界和中國天然氣市場格局走勢(shì)探討
5.1 世界天然氣發(fā)展和市場格局演變探討
    2009年以來，世界熱議非常規(guī)天然氣開采引發(fā)的能源變局。由于美國頁巖氣的開采成本只有100～150美元/103m3，俄羅斯驚呼它原來的“世界天然氣第一”霸主地位不再[21]。遠(yuǎn)高于所有化石能源儲(chǔ)量總和的非常規(guī)天然氣資源開發(fā)將使世界在2030年左右進(jìn)入“能源的氣體時(shí)代”；天然氣將超過煤和石油，與可再生能源一起成為主要的一次能源。美國、歐洲、中國因非常規(guī)天然氣的開發(fā)而對(duì)進(jìn)口天然氣需求增長大幅度降低，將促使國際天然氣貿(mào)易也將傾向于買方市場；天然氣與石油的等熱值比價(jià)有可能從現(xiàn)在的0.7降低到0.6以下。
5.2 天然氣發(fā)展對(duì)中國低碳能源格局走勢(shì)的影響
    由于基數(shù)相差懸殊，中國天然氣耗量超過煤的時(shí)間可能滯后于世界10a，會(huì)到2040年左右，但趨勢(shì)是肯定的。借鑒近年來在美國發(fā)生的變化，呵以預(yù)期，低于常規(guī)天然氣的開采成本將使非常規(guī)天然氣在與煤CCS利用的博弈中居于有利地位。按目的中國已獲批準(zhǔn)的幾個(gè)煤制天然氣項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)分析，把褐煤價(jià)格定為100元/t時(shí)的煤制氣成本是1.8元/m3。即使承認(rèn)這個(gè)過低的煤價(jià)，考慮CCS的費(fèi)用也將使這個(gè)成本增加2～3倍，這將使中國重新思考“以煤為主”的能源戰(zhàn)略是否應(yīng)當(dāng)改變，并使中國持續(xù)發(fā)展所面臨的能源供應(yīng)、碳減排形勢(shì)越來越好。
5.3 中國天然氣市場格局走勢(shì)和對(duì)世界天然氣市場的影響
    非常規(guī)天然氣的異軍突起，不會(huì)改變世界天然氣市場的基本格局。澳大利亞、卡塔爾、伊朗、土庫曼斯坦的天然氣輸出，日本、韓國、印度、中國內(nèi)地和臺(tái)灣進(jìn)口天然氣的局面仍將持續(xù)。中國國內(nèi)天然氣的開發(fā)和對(duì)外依存度保持在30%范圍內(nèi)，有利于世界天然氣市場供需格局健康、平穩(wěn)發(fā)展。由于人口眾多，中國在相當(dāng)長的歷史時(shí)期，都還需要進(jìn)口天然氣，與資源輸出型的澳大利亞等國形成互補(bǔ)的貿(mào)易格局。合理的價(jià)格、平穩(wěn)的市場將互利于供需雙方。
參考文獻(xiàn)
[1] 華賁.低碳時(shí)代的世界和中國的能源結(jié)構(gòu)[J].世界石油工業(yè)，2010，17(2)：16-21.
[2] 華賁.低碳發(fā)展時(shí)代世界與中國的能源格局[J].中外能源，2010，15(2)：1-9.
[3] 華賁.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能效與一次能源構(gòu)成對(duì)能源強(qiáng)度的影響分析[J].中外能源，2010，1 5(5)：1-7.
[4] 華賁，王小伍.低碳時(shí)代中國有機(jī)化工走勢(shì)探討[J].化工學(xué)報(bào)，2010(9)：1-6.
[5] 華賁.天然氣冷熱電聯(lián)供能源系統(tǒng)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.
[6]韶麗.生物燃料：構(gòu)筑低碳能源之路[EB/OL].(2010-08-09)[2010-06-04]http：∥www.china5e.com/show.php？contentid=103204.
[7] 熊標(biāo)，華賁.加速開發(fā)中國LNG汽車產(chǎn)業(yè)鏈[J].中外能源，2007，12(1)：12-15.
[8] 華賁，熊永強(qiáng).中國LNG冷能利用的進(jìn)展和展望[J].天然氣工業(yè)，2009，29(5)：107-111.
[9] 徐文東，邊海軍，樊栓獅，等.LNG衛(wèi)星氣化站冷能利用技術(shù)[J].天然氣工業(yè)，2009，29(5)：112-114.
[10] 熊永強(qiáng)，華賁，陳忠南，等.利用LNG冷能開展低溫儲(chǔ)糧[J].天然氣工業(yè)，2009，29(5)：118-121.
[11] 邢云，劉淼兒.中國液化天然氣產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及前景分析[J]. 天然氣工業(yè)，2009，29(1)：120-123.
[12] BRENDA SMITH.Development of natural gas vehicles in Asia[C]∥2010中國燃?xì)夥鍟?huì).廣州：廣東省燃?xì)鈪f(xié)會(huì)，2010.
[13] 何太碧，黃海波，林秀蘭，等.中國LNG汽車及加氣站技術(shù)應(yīng)用分析及推廣建議[J].天然氣工業(yè)，2010，30(9)：82-86.
[14] 華賁.從戰(zhàn)略高度看分布式能源[J].中外能源，2010，15(11)：1-7.
[15] 華賁.中國分布式能源發(fā)展機(jī)制創(chuàng)新的歷史機(jī)遇[J].中國電業(yè)：技術(shù)版，2010，1(2)：37-40.
[16] 李景明.中國天然氣勘探開發(fā)形勢(shì)與展望[C]∥天然氣高效利用研討會(huì).成都：[出版者不詳]，2007.
[17] ROBERT A HEFNER.能源的氣體時(shí)代[J].能源思考，2010，1(2)：37-45.
[18] 吳國干.非常規(guī)天然氣正改變世界能源格局[EB/OL].(2010-05-28)[2010-11-08]http：∥WWW.china5e.com/show.php？contentid=101804.
[19] 代松陽，韓曉平：中國未來100年文明進(jìn)程將依靠天然氣[EB/OL].(2010-04-23)[2010-11-08]http：∥WWW.china5e.com/show.php？contentid=93625.
[20] 代松陽.中美合作非常規(guī)天然氣開發(fā)業(yè)界期待政策[EB/OL].(2010-06-01)[2010-11-08]http：∥WWW.china5e.com/show.php？contentid=102327.
[21] 代松陽.頁巖氣開采動(dòng)搖俄氣公司世界5E座[EB/OL].(2010-03-15)[2010-11-08]http：∥WWW.china5e.com/show.php？contentid=82736.
 
(本文作者：華賁 華南理工大學(xué)天然氣利用研究中心)