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页岩气——过渡性能源的“中国梦”?

2015-11-25 16:50:50 磐石环境与能源研究所   作者: 赵昂 林佳乔  

严重依赖煤炭的能源结构给中国的温室气体减排和治理环境污染带来巨大负担。用天然气替代煤炭通常被决策者认为是一个在中短期内较为可行的选择,因为天然气相对比煤炭清洁、碳排放强度显著降低。全力开发国内天然气资源或者从国外进口天然气成为实现天然气替代煤的两种方法。哪个途径被优先考虑,除了取决于国际石油天然气价格和国内油气资源开发技术的重大变化,也受到政策决策和社会选择偏好的影响。一般来说,当国际油气价格走低或者资源蕴藏量少、技术开发能力有限时,进口会被优先考虑;当国际油气价格走高或者开发技术有了突破性进展,则开发国内资源成为偏爱。从政策决策和社会偏好角度来看,当能源供应安全在决策中被高度关注或者石油天然气行业的企业有强大的政策影响力时,则开发国内资源常更被重视;当一个社会天然气储量不足,并且没有替代天然气的能源技术选择,那么进口天然气也是无法回避的政策选择。

作为一个庞大的经济体和拥有众多的人口的国家,加之进入经济全球化的时间还不太长,中国的能源决策仍主要偏好于以开发国内资源为主,努力实现能源供应的自给自足。然而面对油气资源储量低、国内需求迅速增长的情况,中国也不得不大量进口石油和天然气。2014年中国石油和天然气的对外依存度分别为60%和32%。然而,随着过去十年页岩气大规模商业开发技术的成熟并在美国出现爆发式发展,中国似乎看到了一个实现优化能源结构、增加天然气国内供应、减少温室气体排放强度等重要国家发展目标的重要机会。因为中国是世界上页岩气储藏量最多的国家之一。中国的页岩气可采资源量达到36万亿立方米。2012年3月,中国政府发布了《页岩气发展规划(2011-2015)》,设定了到2015年65亿立方米页岩气产量目标,并展望2020年页岩气开采量可以达到600-1000亿立方米。

页岩气被政府认为可以成为中国实现可再生能源转型过程中的“过渡性”(Bridge Fuel)能源。未来10-15年,要实现能源结构中大量减少煤炭比例、满足油气消费增长需求的目标,中国政府认为借鉴美国经验来大力开发页岩气是非常可行的策略。这一策略实现的可能性有多大?页岩气究竟能否成为中国的“过渡性”能源?本文将讨论到2030年页岩气要成为中国能源行业变革中重要的过渡性能源所面临的挑战。

2020:页岩气发展仍处起步阶段

中国重视页岩气的发展,在很大程度上是希望在比较短的时间内显著减少煤炭的消费量。2014年中国一次能源消费29.7亿吨标油,原煤占比66%,石油占比17.5%,天然气占比5.6%。发电领域,燃煤火电的发电量占总电力生产的比例为75.2%。煤炭占绝对主导的能源系统是中国空气污染严重、碳排放高的主要原因。为了解决这些问题,中国自2011年以来,就开始加大天然气的消费量和进口量,2014年中国天然气表观消费量为1800亿立方米,比上一年增长7.4%,其中580亿立方米来自进口。根据《能源发展战略行动计划2014-2020》,中国预计到2020年一次能源消费达到48亿吨标准煤,约33.6亿吨标油。天然气占比10%,相当于超过3600亿立方米。从2014年的1800亿到2020年规划目标3600亿,六年时间要增加100%,年均增长率约为12.2%。

如此高的天然气增长目标下,页岩气所占的份额难以在未来五年有大的突破。首先,中国在“十二五”启动的页岩气发展计划并不顺利。根据《页岩气发展规划2011-2015》,中国计划到2015年页岩气开发量达到65亿立方米,但2014年页岩气产量仅有13亿立方米。中国目前页岩气开发面临技术实力、勘探能力、开发成本等约束,伴随宏观经济下行、投资力度减弱、国际油气价格疲软等因素。例如在开发成本方面,中国开发周期和单井开发成本显著高于美国。中国单井开发周期在2-3个月,成本在5000-7000万元。而美国单井开发周期为25-30天,成本一般不超过3000万元。

由于“十二五”期间页岩气的发展不如预料得那么高,国家能源局调低了2020年页岩气开发的量化目标,从之前的600-1000亿立方米调低到300亿立方米。由此来看,即使到2020年300亿立方米的页岩气的产量如期实现,其占当年天然气目标消费量3600亿立方米的比例也仅有8.5%。如果页岩气年产量届时达到600亿立方米,其占天然气消费总量的比例约17%。假设未来五年天然气进口不出现指数型增长,仍处于起步阶段的页岩气无法扭转中国天然气到2020年仍在能源系统中扮演辅助性角色的局面。

2030:中国难以复制美国页岩气发展“传奇”

过去十年页岩气在美国的爆发式发展是促动中国自主开发页岩气的最主要外部因素。美国页岩气产量从2007年的36.6亿立方米增加到2013年的3232亿立方米,占天然气总产量的比例到2013年已经高达40%,超过了常规天然气所占比例。大量燃煤发电被天然气发电替代,碳减排和大气污染控制效益显著。因为在环境效益,主要是减少温室气体排放和空气污染物方面,天然气比煤炭有显著的优势。在能源安全方面,美国页岩气的发展“传奇”使美国天然气和石油进口大量减少,有观点甚至认为,美国在未来的20-30年可能实现能源消费的完全自给。

中国希望复制美国的“传奇”,一方面可以替代煤炭来减少污染和降低碳排放,另一方面能够增加天然气国内供应降低对进口的依赖度。留给中国大规模发展页岩气的时间主要集中在2020-2030年的十年时间。当2030年左右中国的碳排放和能源消费达到峰值,其实包括天然气在内的化石能源将面临碳减排带来的减少消费量的压力,更重要的是以风电、太阳能为代表的可再生能源将具备更强的成本竞争优势,因此2030-2050年将是可再生能源逐步取代化石能源从而全然主导能源系统的的转型期。我们认为2030年后将没有大规模发展页岩气的国际、国内政策环境。

为了替代煤炭,天然气在2021-2030年期间仍会保持较高速度的增长。2014年中国提出了2030年二氧化碳排放的控制目标,并相应地提出了非化石能源的发展比例,即占一次能源消费的比例到2030年达到约20%左右。2030年煤炭消费占一次能源的比例要从2020年的60%左右降到50%以下,天然气消费占一次能源的比例从2020年的10%继续增加到15%左右,消费量达到每年6500亿立方米。中国2020年页岩气年产量目标为300亿立方米。如果这一目标实现,并且2020年后页岩气开采仍然快速增长,我们假设中国国内页岩气产量在天然气消费中类似美国那样占到半壁江山的地位,即2030年能满足40%-50%的天然气消费需求,那么页岩气届时年产将达到2600-3250亿立方米。

页岩气发展要达到这样的规模,目前政府执行的补贴同时增长惊人。为了控制补贴的数额,政府在2015年调低了补贴标准。之前的标准是2012-2015年间的项目每立方米补贴0.4元人民币。2016-2018年间补贴减为0.3元/立方米,2019-2020年为0.2元/立方米。按照页岩气开发目标,2020年页岩气产量达到300亿立方米,那么对页岩气的直接补贴额达到60亿元,相当于2014年应征收可再生能源附加值660亿元的9%。当补贴可再生能源电力资金的缺口不断增加,政府的公共资金应该似乎更多用来支持发展可再生能源。

开发页岩气的另外一个重大挑战是投资规模是否可以跟得上。根据美国开发页岩气的经验,美国之所以仅用5-6年时间就将页岩气年产量从2007年约36.6亿立方米增加到2012年约2900亿立方米,主要是因为在开采技术成熟的情形下有大量投资短期迅速进入这个领域。2008-2012年间,美国页岩气投资总额达到1337亿美元,约为8300亿人民币(汇率1:6.2)。其中80%来自美国国内投资者,有数量众多的小型页岩气开采企业,有石油天然气大型跨国企业,也有各类金融机构。国外投资者贡献了20%的投资,通常以当地伙伴合资,分享页岩气收益的方式进行。我们这里暂且不考虑页岩气开发带来的环境和社会影响等外部成本。我们假设中国“十三五”期间实现年产页岩气300亿立方米的能力,开发技术成熟并在行业内普及,单井开发成本到2020年可以达到类似美国3000万元的水平。如前文所述,美国页岩气产量从2008年的600亿立方米增加到2012年的2940亿立方米累计投入了8300亿元,以此为参照,我们认为中国页岩气开发量要达到每年3000亿立方米的水平,累计投资预计也在这个规模,假设大约8000亿元。如果将政府对页岩气实施的直接补贴资金考虑进去,那么达到年产3000亿立方米的规模,累计需要投资估计接近一万亿元。相比之下,作为最大的可再生能源投资国,2014年中国投资了833亿美元(约5000亿元人民币)在可再生能源市场。未来十年,中国仍会继续重视发展可再生能源,投资规模仍会继续稳步增加。随着可再生能源投资的持续增加,即使不考虑可再生能源在外部成本方面远远优于化石能源的情况,未来10年可再生能源与化石能源的成本差距将继续缩小,很有可能在2025年前后发展可再生能源将具有更高的成本优势。从这个意义上讲,留给页岩气大规模发展的时间并不多,可能就是2015-2030之间的10-15年的时间。面对高达10000亿元的累计投资,决策者需要站在能源转型的战略高度,综合考虑国际气候变化政策、页岩气开发的环境和社会影响、国内外石油和天然气市场波动和宏观经济发展趋势等因素,谨慎审视页岩气开发在能源转型过程中的定位。本文认为在中国页岩气要成为“过渡性”能源难度很大。

结论:页岩气在中国成为“过渡性”能源挑战重重

为了实现优化能源结构、提高环境质量和降低碳排放强度等战略目标,页岩气的发展被很多中国能源决策者寄予厚望,认为它可以成为一种重要的“过渡性”能源,帮助中国实现能源产业的升级,最终转变为可再生能源占绝对主导地位的未来的能源系统。本文经过分析认为,评价页岩气能否成为“过渡性”能源,需要将其放在中长期能源转型的战略路径上考虑,并且需要比较不同能源利用在中长期内的投资成本、环境和社会影响风险、国际气候变化政策影响、石油和天然气国际市场变化以及中国未来三十年经济发展和人口增长趋势等重要因素。本文认为未来页岩气的快速增长除了面临上述宏观挑战因素外,其行业本身发展有很多不确定因素,如技术普及、开发成本、巨额投资等,因此我们认为未来的10-15年页岩气难以在中国扮演“过渡性”能源的角色。

“煤改气”系列分析文章(一):煤改气是北京实现未来五年空气质量显著好转的重要手段。链接:http://www.reei.org.cn/index.php/2014/01/coal2gas-paper1/.获取时间:2015年10月22日

2014年我国进口石油对外依存度接近六成。链接:http://www.chinairn.com/news/20150114/151556627.shtml获取时间:2015年10月22日

我国天然气对外依存度升至32.2%。链接:http://news.xinhuanet.com/energy/2015-01/19/c_127398476.htm获取时间:2015年10月22日

页岩气也是天然气,主要成分甲烷,富集于3-4亿年前泥盆纪形成的泥页岩地层中。链接:http://www.energy.gov/sites/prod/files/2013/04/f0/what_is_shale_gas.pdf.获取时间:2015年10月25日

页岩气:我国能源发展的新希望。链接:http://www.mlr.gov.cn/zljc/201108/t20110819_926835.htm.获取时间:2015年10月21日

原文可参见http://www.ahpc.gov.cn/upload/xxnr/1002320133211120.pdf获取时间:2015年10月22日

应对气候变化要求国际社会共同努力将全球平均气温升幅在本世纪控制在2摄氏度以内,即全球大气二氧化碳浓度在本世纪末不应超过450ppm。基于这样的目标,有研究认为全球天然气消费峰值应出现于2020年或2030年,之后应开始下降。(参考如下链接:http://blogs.cfr.org/levi/2013/01/04/a-mixed-verdict-on-natural-gas-as-a-bridge-fuel)从应对气候变化的角度来看,中国未来承担碳减排的责任会增加,全球减排目标对中国的影响会日趋增加。加上中国自愿承诺碳排放2030年左右达到峰值,我们有理由假设中国大规模利用页岩气的时间窗口将是未来的10-15年时间。2030年之后全面减少化石能源消费同样将是中国的主要目标。

本文仅从能源开发和供应有效性的角度讨论页岩气未来在中国的发展,关于页岩气的环境影响有很多争论,我们将在未来的文章中详细讨论这个问题,本文暂不讨论。

2014年世界各国一次能源消费结构。链接:http://escn.com.cn/news/show-246244.html获取时间:2015年10月22日

中电联发布2014年电力工业运行简况。链接:http://www.ccchina.gov.cn/Detail.aspx?newsId=50859.

获取时间:2015年10月22日

我国天然气对外依存度升至32.2%。链接:http://www.mlr.gov.cn/xwdt/jrxw/201501/t20150120_1341906.htm获取时间:2015年10月21日

绘就“能源革命”路线图——《页岩气发展规划(2011~2015年)》解读。链接:http://www.mlr.gov.cn/kczygl/kcgh/201206/t20120619_1111764.htm.获取时间:2015年10月21日

页岩气将成我国能源重要组成部分——国土资源部有关负责人就页岩气勘查开发相关问题答记者问。来源:国土资源部要闻播报链接:http://www.mlr.gov.cn/xwdt/jrxw/201409/t20140918_1330163.htm.获取时间:2015年10月21日

2014年中国页岩气产量大涨,增至13亿立方米。链接:http://www.cet.com.cn/nypd/trq/1437986.shtml.获取时间:2015年10月21日

美国页岩气年产量来自美国能源信息管理局。链接:http://www.eia.gov/dnav/ng/hist/res_epg0_r5302_nus_bcfa.htm获取时间:2015年10月22日

Shale gas provides largest share of U.S. natural gas production in 2013.链接:http://www.eia.gov/todayinenergy/detail.cfm?id=18951获取时间:2015年10月25日

FigureES3.U.S.net energy imports in six cases,2005-40(quadrillionBtu).Annual Energy Outlook 2015 with projections to 2040.Energy Information Administration.Link:http://www.eia.gov/forecasts/aeo/pdf/0383(2015).pdf.获取时间:2015年10月27日

China,U.S.announce ambitious climate change goals.http://news.xin hua net.com/english/china/2014-11/12/c_133785099.htm.获取时间:2015年10月26日

中国未来能源发展战略探析.李伟.http://www.nea.gov.cn/2014-02/12/c_133109179.htm.获取时间:2015年10月26日

页岩气开发补贴政策出台,每立方米补贴0.4元。链接:http://news.xinhuanet.com/fortune/2012-11/06/c_123917386.htm获取时间:2015年10月22日

关于页岩气开发利用财政补贴政策的通知。链接:http://jjs.mof.gov.cn/zhengwuxinxi/zhengcefagui/201504/t20150427_1223392.html.获取时间:2015年10月22日

2013年9月可再生能源电价附加第三次提高标准,达到1.5分/千瓦时。2014年中国全社会电量消费达到55233亿千瓦时。除了农业和居民用电外的电力消费都在征收范围。假设全社会消费电力的80%征收可再生能源电力附加,那么2014年理论上应征收660亿元。

Foreigninve stors play largerole in U.S. shale industry.Energy Information Administration.链接:http://www.eia.gov/todayinenergy/detail.cfm?id=10711.获取时间:2015年10月27日

同上。

Global Trends of Renewable Energy Investments2015.链接:http://fs-unep-centre.org/publications/global-trends-renewable-energy-investment-2015.获取时间:2015年10月27日

 




责任编辑: 吴昊

标签: 天然气 气候变化 能源政策 能源转型

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