一、城市燃氣發(fā)展歷史的回顧
人類從懂得用火熟食至今,燃料的應用經歷了植物燃料、固體燃料、液體燃料、氣體燃料四個階段。
氣體燃料的發(fā)展則又明顯地隨著社會經濟的發(fā)展而發(fā)展,隨著工業(yè)技術的進步而進步,并不斷向高層次發(fā)展。從煤氣的供應開始,過渡到液化石油氣,最終實現天然氣大管網供氣是世界性的氣體燃料發(fā)展的途徑。
(一) 煤氣發(fā)展歷史200年
從1792年英國機械工程師威廉·麥達克(William Murdock)在伯明翰實驗室用煤碳加熱干餾發(fā)現了煤氣,人類便進入了使用煤氣的新紀元。威廉·麥達克把產生出來的煤氣用銅管引至康威爾住地,照明了自己的家。
1812年在英國倫敦創(chuàng)建了世界上第一家煤氣公司(威斯特敏斯特煤氣照明與煤炭公司),用煤氣化辦法生產煤氣,用于倫敦街道點燈。接著,美國的巴爾迪摩在1816年、法國的巴黎在1819年、德國柏林在1826年、俄國的彼得堡在1835年、澳大利亞的悉尼在1837年、日本的九州在1857年相繼建成了煤制氣照明公司,或叫煤氣燈公司。
1862年5月31日,香港中華煤氣有限公司在英國注冊成立并在香港開業(yè)。第二年就在香港維多利亞港畔建成日產3400立方米的煤制氣裝置,生產出來的煤制氣用24公里的管道送至香港島中心地區(qū)道路和部分建筑的500多盞街燈照明使用,開辟了香港地區(qū)煤氣發(fā)展的事業(yè)。隨著香港地區(qū)經濟的發(fā)展、繁榮和穩(wěn)定,1982年10月14日,香港中華煤氣有限公司從英國遷冊回香港不斷發(fā)展擴大。
1862年英國商人在上?;I辦了“大英自來火房”公司,向社會集資,1864年開始在蘇州河泥城橋畔建設一個水平爐煤氣廠,1865年9月竣工,并于同年的11月1日正式投產供氣。當時日產只有398立方米,供198戶居民和63盞街燈照明。1879年美國在紐約建成世界上第一座發(fā)電廠,上海于1882年出現電燈照明,煤氣照明逐步被取代而轉為熱源供應民
用燃氣。
日本商人在東北地區(qū),從1907年起至1934年的27年間相繼發(fā)展了大連、撫順、鞍山、沈陽、丹東、長春、錦州、哈爾濱等八個煤氣公司。
煤氣從1792年被發(fā)現用來點燈照明開始,1879年出現電燈照明之后轉為熱源供民用炊事,到被天然氣取代,經歷了200多年的興起與衰落的過程。
(二) 液化石油氣發(fā)展100年
1895年美國多列克用石油井架鉆取石油獲得成功,開始了石油化工業(yè)的發(fā)展,人類開始從石油加工業(yè)中獲得液化石油氣;并于1902年開始了石油氣的供應工作。從1908年起德國、法國、意大利、羅馬尼亞、蘇聯等歐洲國家相繼使用液化石油氣。
日本國從1952年開始采用液化石油氣取代木炭、煤和煤制氣,成為家庭生活的主要燃料,1965年,日本出現了一種以簡易配管方式進行供氣的瓶組供氣。將70戶以上的配管供氣事業(yè),視為公用事業(yè),并于1970年4月修訂的《瓦斯事業(yè)法》定為簡易瓦斯事業(yè)以法納入管理。1972年,日本政府制定法令,規(guī)定液化石油氣不得以重量計價販賣,主要原因是鋼瓶內常有殘液,而殘液是屬于用戶出錢購買了的,如無償由供氣單位收回,則抵觸《計量法》,再加上為了安全起見,規(guī)定鋼瓶必須移至屋外,二樓以上不得放置鋼瓶,為住戶能順利用氣,只有采用配管通過流量表計量供氣。
1962年,香港(英荷)殼牌石油公司,把液化石油氣引入香港,并以瓶裝供應的形式為香港居民提供服務。1972年開始,在一些人口集中的生活小區(qū)開展了配管供應服務,那就是我們所說的小區(qū)中央管道供氣系統,一般在5000至10000戶左右。
1965年,中國第一座液化石油氣灌裝廠在北京西郊投產,開始向北京市供應瓶裝液化石油氣。廣東茂名石油化工公司煉油廠在1963年就建成投產,1976年開始以3633 噸/年的數量當成高檔商品向廣東部分城市居民供應。1978年廣州石油化工總廠建成設產,廣東居民液化石油氣供應量提高到11540噸/年。1979年深圳建市之初,香港商人紛紛來深圳投
資設廠,香港大中行在深圳獨樹村建立儲罐站,從香港引入國外液化石油氣。
1982年3月,深圳市煤氣公司成立,開展了瓶裝液化石油氣的供氣服務。
1982年8月,深圳市液化石油氣管理公司成立,在深圳地區(qū)開展小區(qū)管道供液化石油氣服務,為珠三角乃至全國各地開展小區(qū)集中供液化石油氣提供了借鑒。深圳LPG小區(qū)氣化模式,得到了20屆和21屆國際煤聯的充分肯定。
(三) 世界性的天然氣轉換
中國國際咨詢公司于1996年5月21日在北京召開的“城市燃氣發(fā)展及對策研究會”上明確提出:“大力發(fā)展天然氣,擴大液化石油氣的供應方針”。深圳地區(qū)提出城市供氣發(fā)展前期以液化石油氣為氣源,遠期以天然氣為氣源,并用液化石油氣的管道供氣向天然氣管道供氣過渡,實現地區(qū)性的天然氣轉換計劃。1858年美國于弗雷多利亞市建立第一個天然氣照明公司以來,人類便開始加促天然氣的利用,明確地提出了天然氣地轉換計劃。美國在20世紀50-60年代就完成了天然氣地轉換計劃,英國和法國在70-80年代完成天然氣轉換計劃,日本則在80-90年代完成天然氣轉換計劃,日本這個缺能國家,每年進口6000多萬噸液化天然氣和2000多萬噸液化石油氣,使之成為能源結構最合理、最先進的國家和地區(qū)。
中國是使用天然氣的始祖,在(太平廣記)一書中就有記載:公元二世紀,蜀國丞相諸葛亮曾親自視察四川臨工的天然氣井,用其煮鹵熬鹽,雄雄火焰,蔚為奇觀。但由于種種原因,我國天然氣利用工作一直沒有得到重視和發(fā)展。解放前四川天然氣產量只有900萬立方米,1984年全國天然氣產量僅有12.86億立方米,1993年全國天然氣產量才有160億立方米,用在城市煤氣的只有63.6億立方米(約574萬噸/年),1994年全國天然氣用量才達到74.5億立方米,還不到日本東京煤氣公司的一年用氣量。
二十一世紀是中國天然氣世紀,天然氣消費量迅速增加,至1J2009年底消費量達到874.5億立方米。中國城市燃氣協會理事長王天錫宣稱:2010年需要量1100億立方米,國內只能提供900億立方米,缺口200億立方米,2015年缺口400億立方米,2020年缺口800億立方米。
(四) 無國界的歐洲天然氣輸配管網
第一氣源,從北部來的北海氣田的海底天然氣管線,不僅貫穿整個弗里亞群島,橫貫整個大不列顛島,穿過英吉利海峽登陸西歐大陸,進入巴黎盆地、諾曼底丘陵和布列塔尼半島;
第二氣源,從東部來的西伯利亞平原天然氣田的天然氣,穿越北歐平原、覆蓋多瑙河流域,在阿爾卑斯山山腳與北海氣田來的天然氣管網連接;
第三氣源,從南部來的非洲撒哈拉沙漠大氣田的天然氣向東北延伸通過地中海進入意大利的西西里島,再北伸進入
亞平寧半島,覆蓋整個意大利,并在意大利的西北部阿爾卑斯山山腳與西伯利亞和北海氣田來的天然氣匯合。撒哈拉沙漠(阿爾及利亞境內)的天然氣還從西北延伸,通過分割非洲與歐洲之間的直布羅陀海峽,進入伊比利亞半島,氣化西
班牙和葡萄牙,使東歐、西歐、南歐、北歐的天然氣連成一片,成為天然氣管網天地。
第四氣源,建在歐洲各地的LNG接收站,氣化后接入138萬公里管網。
(五) 中國天然氣輸配管網的規(guī)劃與建設
1. 澀北——西寧——蘭州(澀蘭線):全長950KM,能力20億立方米/年。
2. 重慶忠線——武漢(忠武線):全長703KM,能力30億立方米/年。
3. 西氣東輸線一線:全長4200KM。能力120億立方米/年,2003年供應42億立方米,2004年供應74億立方米,2005年供應108億立方米,2010年供應199億立方米。
4. 陜京復線:增加加壓站,輸氣能力從20億立方米/年提高到30億立方米/年。
5. 川氣東送天然氣管道工程:西起四川達州宜漢縣,途經重慶市、湖北省、安徽省、浙江省、江蘇省、東到上海市。干線長1702KM,輸氣能力150億立方米/年。
6. 俄氣南下:全長4091KM,中國段2131KM,進口300億立方米/年,東北地區(qū)100億立方米/年,環(huán)渤海地區(qū)100億立方米/年,送韓國100億立方米/年。
7. 西氣東輸二線:由土庫曼斯坦輸入中國,中土段1818KM,西起新疆霍爾果斯,東至廣州和上海,途經12個省市自治區(qū),干線全長4945KM,包括一條干線和5條支線,支干線長3849KM??傒敋?300億立方米。
二、構建新能源時代的燃氣大市場
(一) 城市燃氣公司從新定位
隨著改革開放的不斷深入,外商投資者不斷涌入,中國的民營企業(yè)和私營資本的積極參與,形成了一種多種經濟成份并存的開放式燃氣大市場。中國三大油公司又紛紛成立燃氣與發(fā)電分公司,全面介入中國城市燃氣市場,改變了過去城市燃氣只在單一城市發(fā)展的局限性,打破了地區(qū)、部門、省市界限之間的封閉狀態(tài),把上、中、下游緊密地聯系在一起,形成了一個寬廣而龐大的、界面不清、區(qū)域不明的燃氣供應產業(yè)鏈,加速了中國城市燃氣的發(fā)展,加速了中國城市燃氣供應向天然氣轉換的過程。
(二) 在神州大地上進行交叉作業(yè)
隨著天然氣產業(yè)的發(fā)展,城市燃氣行業(yè)的發(fā)展空間不斷延伸,從單一城市發(fā)展到區(qū)域城市,從單一氣源不斷向多氣源發(fā)展,上游企業(yè)不斷蠶食下游企業(yè),爭奪城市燃氣的經營權;下游企業(yè)也不斷在爭上游,如:香港中華煤氣公司、新奧集團、中國燃氣、深圳燃氣集團等又紛紛走到上游去,開發(fā)建設中小型LNG液化工廠,在神州大地上進行交叉作業(yè),使天然氣的生產者、運輸者和消費者的關系越來越密切,使大家成為“同飲一條河水的居民”。為天然氣產業(yè)鏈的發(fā)展構建共同管網,實現地區(qū)乃至全國聯網,構建新能源時代的燃氣大市場做出貢獻。
(三) 產業(yè)鏈和市場化的發(fā)展
引進LNG和利用海上天然氣管線使廣東、福建、上海等10多個沿海地區(qū)LNG接受站的供氣管網與渤西南氣田向膠東半島供氣,東海、春曉氣田向上海、浙江供氣,南海氣田向海南和廣西供氣管網連接起來,不斷地形成和擴大區(qū)域性的天然氣管網系統,形成產、運、儲、配、銷五位一體,橫穿西東,縱貫南北的天然氣輸送網絡;建立“陸上、海上、國產、進口、管輸、大小LNG”等多氣源供應體系;構建共同輸氣管網,使標準氣源可以自由進網,管網運行與氣源經營和銷售服務分開;使上、中、下游經營者的利益都能得到保障。
三、2009年冬“中國天然氣荒”的反思
進入二十一世紀以來,中國燃氣市場開發(fā)過快,天然氣市場進入大規(guī)模發(fā)展期,消費量以年均16%的速度增長。2008年達到807億立方米,比2000年增加了2.3倍。華北地區(qū)用量與2008年同期相比,每天多用氣2000萬立方米;武漢用氣量較2008年同期日凈增長55萬立方米,增幅47%;兩湖地區(qū)用氣量增加30%。
在供應方面,國內“四大氣區(qū)”增加了產量,日增產量最高也只有2000萬立方米;國內兩大地下儲氣庫的華北、大港敞開采取,每天不過1900萬立方米;陜京管道系統所有管道存氣2000萬立方米;西氣東輸全線管道存氣3000萬立方米。這些“壓箱底”的氣全部拿出來,也難于全部滿足需求的缺口,出現了供需嚴重失衡的局面。
這次“氣荒”引起了政府、企業(yè)、用戶達成了共識,要制定綜合的可執(zhí)行的天然氣市場規(guī)劃,協調上中下游產業(yè)鏈發(fā)展,加快儲氣調峰保障系統建設。
四、燃氣安全供應保障系統的戰(zhàn)略意義
在國際上,石油、天然氣安全供應儲備和戰(zhàn)略儲備建設的研究非常成熟,政策非常到位。在應付重大自然災害或國際突發(fā)事件中取得了較好的成果。
具體做法大致為:
1、不斷調整和改善能源結構,實現能源需求多樣化,防止對單一能源需求的過度依賴。
2、高度重視并投入巨資建立能源戰(zhàn)略儲備。國外能源儲備體系由政府或指定的機構掌握管理的政府戰(zhàn)略儲備和民間儲備。民間儲備又分為石油公司的庫存儲備和消費者擁有的庫存儲備。
(1) 政府戰(zhàn)略儲備
美國是目前世界上最大的石油儲備國,其儲量占經濟合作組織國家中政府戰(zhàn)略石油儲備總量的60%。其儲備體系包括民間的商業(yè)儲備和政府儲備兩部分。美國于第一次(1973年)石油危機后的1975年,由國會授權政府開始興建龐大的應急石油儲備體系。目前已建104座大型儲備基地,其中純氣庫88座,16座含油氣庫,儲備量達到19.6億立方米,相當于90天的進口量。
(2) 民間儲備
民間石油儲備量是石油安全戰(zhàn)略體系中的重要組成部分。政府指令銀行給與低息貸款,使儲備設施加速折舊,盡早回收投資。
安全應急事故氣源分類:
第一類:為國家級的戰(zhàn)略儲備氣源。一般為90天儲備量。
① 美國、法國、日本定為90天
?、?韓國和臺灣地區(qū)定為60天
?、?中國初步確定為50-60天
第二類:為區(qū)域性安全應急儲備氣源。一般為30天的儲備量,可與周邊幾個城市聯合建設,作聯網、環(huán)網考慮。
第三類:為供氣單位調峰應急事故氣源。一般為7天??山ㄖ行⌒蚅NG小區(qū)氣化站、CNG供應站、LPG混空氣站或其他氣源應急補給。
五、儲備氣源的建立是燃氣供應的保障
2009年冬2010年初,武漢、長沙、南京、杭州等地出現了“天然氣荒”之后,引起了燃氣產業(yè)和政府的高度關注,紛紛議論要加快燃氣儲備系統的建設,應對今后可能出現的“氣荒”。
國家能源局副局長吳嗆提出建議:要加快儲氣庫、聯絡線、LNG、增輸壓氣站等配套項目的規(guī)劃建設,積極開辟LNG項目等天然氣資源引進渠道,實現多氣源多元化和輸氣的網絡化。
中國石油集團制定了《天然氣業(yè)務調峰與應急規(guī)劃》。要以安全平穩(wěn)供氣為目標,以效益優(yōu)先為原則,綜合利用地下儲氣庫調峰、氣田調峰、LNG調峰、用氣項目調峰、管網調峰等方式,統籌滿足常規(guī)調峰、應急和戰(zhàn)略儲備需求。把儲氣庫建設重點放在國家商業(yè)儲備和集團公司運行儲備上。
第一、在中石油西氣東輸管道原有10座壓氣站的基礎上再增加12座壓氣站,使輸氣能力從120億立方米增加到170億立方米。
第二、十二個五年發(fā)展規(guī)劃中計劃建設10多個儲氣庫群,以建成224億立方米儲氣能力。實現總儲氣量占總銷售量的8%-10%。目前中國的總儲備量只占總消費量的3%還不到。
第三、當前中國天然氣管道3.5萬公里,天然氣儲氣設施建設滯后,儲備量不足,作為重要的調峰和應急措施的建設刻不容緩。
第四、天然氣上下游企業(yè)應具備一定的儲氣能力,城市供氣公司同樣要建立一定的儲氣設施以備應急。
六、LNG是最好的儲備調峰氣源
(一) LNG被發(fā)現
(1) 1910年,美國開始了工業(yè)規(guī)模的天然氣液化研究和開發(fā)工作;
(2) 1917年,美國工程師卡波特(Cabot)獲得了第一個有關天然氣液化、儲存和運輸的美國專利,同年美國西費吉利亞地區(qū)建起了世界上第一個甲烷液化工廠,生產了LNG.,為世界LNG的應用和發(fā)展打下了基礎。
(二) LNG用作調峰氣源
(1) 英國工業(yè)革命末期,煤氣產業(yè)非常興旺,煤氣供應產業(yè)鏈已經形成。1937年,英國工程師埃吉湯(Egerton)提出用液化天然氣調節(jié)城市供氣高峰負荷用氣,將天然氣液化并儲存,供冬季供氣高峰負荷和應急事故時的補充供應。
(2) LNG用作低溫儲備氣源,比高壓球罐儲備和管網儲備調峰優(yōu)越得多,造價低、管理方便、應變能力強。LNG可以從大型LNG接收站獲得,也可以從全國各地小型LNG液化工廠獲得。
(三) LNG商業(yè)貿易的迅速發(fā)展
1964年,阿爾及利亞第一個LNG液化工廠投產,英國殼牌公司用1960年就購買了“甲烷先鋒號”40%股份的運輸船投入從阿爾及利亞至英國的LNG運輸業(yè)務,繼而向西班牙、法國等供應LNG,使世界LNG商業(yè)貿易健康地發(fā)展起來。
(1) LNG價值鏈的設施(包括LNG工廠、運輸船和接收站)建造成本大大降低,幅度為30%-50%;
(2) 單條LNG生產線規(guī)??蓮?00萬噸/年增加到450萬噸/年,甚至是750萬噸/年,大大降低了生產單位成本;
(3) 每艘LNG運輸船的價格由1990年的2.5億美元降至2000年的1.6億美元,船容也從原來的2000-3000噸增加到6萬噸、12.8萬立方米、16.8萬立方米、甚至20萬立方米,使得單位運輸成本大大降低;
(4) 由于LNG運輸靈活,可以跨海運輸、鐵路運輸、公路運輸,可以克服管道運輸的各種地緣關系、政治關系和人為關系的影響,而得到迅速發(fā)展。
自1990年以來,全球LNG貿易量以年均7%-10%以上的速度在增長。2004年貿易量達13億萬噸,占世界天然氣消費量的30%,預計到2010年達35%,2030年可達50%。
(四) 上海LNG調峰站推開了國產I鵬液化和儲備調峰的大門
1993年中海油在東海發(fā)現平湖氣田天然氣;1999年4月平湖氣田天然氣上岸為浦東居民提供了供氣服務;2000年4月10日上海LNG調峰站建成投產,推開了國產LNG的大門,為我國開展油氣田天然氣液化、管道天然氣液化以及煤層氣液化找到依據和借鑒,加促了我國中小型天然氣液化工廠的建設和發(fā)展。
同時也為我國開展LNG儲備調峰做出了典范。
(1) 小型LNG開發(fā)建設做貢獻
十年來的開發(fā)建設,中國小型LNG市場,經歷了啟動、開發(fā)、培育、發(fā)展,建成了20多座液化工廠,生產能力達到549萬立方米/天,150萬噸/年,正在籌建的有10座液化工廠,生產能力達到495萬立方米/天,133萬噸/年,合計1044萬立方米/天,280萬噸/年,滿足了全國300多個LNG衛(wèi)星站氣化市場需求,為中國能源革命和節(jié)能減排做了貢獻,也為LNG大儲存調峰多做貢獻。
(2) 儲備調峰的大門已經打開
1) 上海2萬m3儲量的LNG備用閘峰站于2000年4月10日建成投產后,因東海天然氣管線故障停供7天,感覺儲備無法滿足30天的需求,后來考慮再增加2×5萬m3的LNG儲罐。于2008年3月18日建成投產,盛裝了廣匯的LNG;2008年11月16日起開始進口馬來西亞的LNG。2009年10,上海洋山港LNG接收站建成投產,對2009年冬的“天然氣荒”起了很大的緩和作用。
2) 沈陽于2006年9月18日建成投產一座2×2500m3LNG調峰站。
3) 鄭州2006年9月28日建成投產一座2×1750m3LNG調峰站。
4) 中海中山已建成一座6×150m3LNG調峰站第二期再建一座6×150m3LNG儲罐。
5) 2007年,深圳燃氣在梅林村建設了一座6×150m3LNG次高壓調峰站。
目前正在規(guī)劃在求雨嶺建設一座2×5萬立方米的LNG儲罐,用作區(qū)域調峰站。
七、儲備調峰要有相關政策的支持
(1) 城市燃氣供應,國家出臺了一個特許經營權,規(guī)定了進入城市燃氣經營單位的條件和門檻。
(2) 國家應借鑒國外成熟的儲備調峰經驗,盡快制定儲備調峰相關政策和技術要求,明確上、中、下游的責任,以保證燃氣供應正常穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。
(3) 要明確規(guī)定城市燃氣供應單位在保證安全供氣的前提下,根據城市用氣容量大小,規(guī)劃建設相適應的天然氣儲備調峰量。
(本文作者:賴元楷 深圳市梓元咨詢有限公司)
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