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天然气助力中国能源转型重要性的思考

信息来源:金联创 2021-05-25 14:06:51
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  能源转型过渡期的思考
  双碳目标是应对气候变化寻找能源转型的伟大战略决策,它的提出适逢全球经济包括我国经济增速放缓,疫情又阻碍经济复苏的时机,无疑给沉寂的社会经济各界注入一剂强心针。间歇式能源风电光电成本近年大幅降低,绿电通过电解制氢既解决了自身上网难的问题又使绿氢成本下降,目前国内发展绿氢以及灰氢、蓝氢的声音此起彼伏,给人的感觉是中国正在跑步进入零碳时代。
  面对发展新能源的举国热潮,我们有必要冷静理智的思考,在新能源的商业化还有相当长的一段路程时,如何对待传统能源?特别是传统能源中相对清洁的能源?
  任何伟大的变革离不开社会舆论的正确引导,显然我们没有为这场变革做好思想准备,目前舆论场的某些言论有失偏颇。例如某院士会议上在谈到能源转型时说到“以电力系统零碳转型为中心,各个用能部门相互配合实现零碳转型,燃油、燃气领域维持现状,逐渐减少而不是发展和增大”;再如某大学研究院院长在会议上说“30年以后煤矿产业,石油和天然气产业几乎不复存在”。
  两位专家的言论代表了目前一种典型思潮,一是必须立即转入以电力为中心的用能模式,二是宣告了化石能源的生命周期。在国内煤电占比70%左右的能源供应现状下,急骤转向电气化,实际上仍是以煤代煤。我们需要的是结构性替代,首要的任务是让用煤量和用油量减下来。30年后化石能源不复存在的言论太主观武断,人类离开化石能源的生活至少在目前是不可想象的。碳中和不是碳灭亡,双碳行动必须循序渐进理性发展,极端冒进不仅是对油气产业造成打击,与能源转型不利,更重要的是对经济社会的稳定发展不利。
  化石能源是我国能源的基石,由高碳能源到零碳能源,必然有一个过渡期。在过渡期除做好化石能源的使用约束、排放约束、排放利用以及发展碳汇林业外,重要的是做好两个结构性替代,一个是以新能源(如风、光、氢能)逐步替代化石能源,这是一次性替代;一个是以相对低碳能源替代高碳能源,因为零碳能源不能商业化应用,这是过渡性替代。至于过渡时长目前难以预测,在新能源无法应用的领域也许长期陪伴,成为“碳中和”行动被中和的“碳”之一。
  能源转型过程中,过渡能源的选择是从资源的供应规模及资源排放的清洁性、使用的便捷性、消费的经济性、供应的安全性等综合因素考虑,天然气是唯一可担此大任的能源。天然气对能源转型的重要性无须置疑,天然气在中国的发展却似乎生不逢时,煤炭(煤电)的强势地位、石油价格的时而低廉、新能源的突然降临,对天然气的发展都是挑战。发达国家的天然气市场已经成熟或基本成熟,我国的天然气市场尚处培育阶段。努力扩大消费量,壮大天然气产业,这是我国能源转型中不可或缺的一环。
  天然气消费潜力巨大
  天然气作为一种物质或者说商品,它的属性是燃料,是普普通通的燃料,而不是贵族商品。天然气在能源转型过渡期的作用应以燃料为主,最应先替代的是散煤(居民炊具、中小型锅炉、工业炉窑)散油(交通工具用油),因为这一部分分散流动难以治理。在关注引起全球温室效应的二氧化碳排放的同时,我们还要结合国情,关注我国的大气环境污染问题,如煤炭和石油燃烧排放的硫化物(SO2)、氮氧化合物(NOx)及颗粒物(PM)。
  我国大气环境质量自从推动煤改气后有所好转,但十分脆弱并未从根本上改善。2017年气荒前后,天然气被某些舆论炒作为优质资源,提出解决供需矛盾的策略是优质资源优化配置,所谓优化配置实质上就是谁出价高给谁用。村村通的对象—低收入者农民被认为不该用气,工业煤改气一度叫停。减煤控油增气是我国关于环境、能源方面的基本国策,在能源转型的关键时刻,应该为这项政策正本清源,使其发扬光大,而不是一味的追逐时髦忘记初心。
  天然气做燃料的优势是,做炊事燃料,温度上升快容易调节;做采暖用气,用于农户房屋保温效果好,适合于城市集中供热锅炉或热电厂;做交通燃料,特别是应用到重型交通工具上,比油清洁,比电池自身重量轻;做工业用气,适合于高温场所如工业炉窑,电燃料不能用作温度较高的场所。作为燃料根据使用的重要性来分,依次应是居民生活(包括采暖),公共福利单位,交通能源,工业燃料等,关于发电燃料及化工原料见后述讨论。
  城市气化率是衡量一个国家城市现代化的标志之一,我国目前的气化率约为60%,欧美发达国家约为90%,发达国家的小型城镇基本做到镇镇通,管道四通八达。我国即将进入小康社会,改革的红利应该雨露均沾,农村居民连天然气都不能使用,是件不公平也是不可想象的事情。近几年村村通方面做了一些工作,但估计全国仍有一亿农户未用气。如果50%改用天然气,每户年炊事用气约300方,年采暖用气约1000方,全国农村年炊事和采暖用气需求将增加约650亿方。2020年的冬季供气再次紧张,部分原因就是煤改气农户开始接受用气采暖。
  北方城市集中供热应使用天然气,京津冀等直辖市、省会城市已基本实现清洁采暖。但因管道不完善及价格等因素,北方大中城市集中供热仍约有30%用燃煤锅炉,估计年用煤量在一亿吨左右,若改用气,年需要新增800亿方。北方城市大约有30~40%使用燃煤热电厂供热,年用煤量约3亿吨。随着城市骨架的拉大,当初建在郊外的热电厂现在大都处于人口稠密的闹市之中,若50%改天然气,年需要新增1200亿方。南方城市这几年逐步开始城市集中供热或区域性供热,如贵阳、武汉、上海。笔者认为以采用天然气热电联产为佳,既替代了煤电又解决了供热需要。日常对医院、宾馆、工业等用户供应热水、蒸汽,冬季采暖。预计年用气量在200亿方左右。以上合计全国年集中供热将新增用气约2200亿方。
  因大气环境污染原因,我国大中城市普遍限制柴油货车进城,内河沿海也在推动船舶清洁化。仅管电动重型货车和货运船舶已研发成功,但由于电池太重(约3吨多)使得货运量减少,以及充电时间长等原因无市场运营。全国目前约有700万辆重型货车,大约有50多万辆使用液化天然气(LNG),北方产煤大省如山西、内蒙、陕西、新疆,LNG重型货车占比60%~70%,南方地区占比约10%,南方地区LNG车辆保有量低的原因是LNG加气站不配套。一辆重型货车年行驶10万公里年用LNG30吨,如果350万辆改用气,年用LNG1.05亿吨,折1470亿方。全国内河沿海内贸船舶年消耗燃油1500万吨,如果50%使用LNG,年用量约85亿方,内河目前约有50艘LNG动力船。以上合计全国重型交通工具年需新增用气1555亿方,这是以气代油。
  工业煤改气虽然自2017年后政府不实行一刀切,但因蓝天指数要求,各地仍设法推动工业煤改气。全国冶金行业和建材行业仍有小型锅炉、工业煤窑燃煤,年用煤量约1亿吨,若改用气年需新增天然气800亿方。
  综上所述天然气新增用量:农村生活和采暖用气650亿方,城镇集中供热2200亿方,交通用气1555亿方,工业用气800亿方,合计5205亿方。
  这是我国以气代煤代油的最后一场硬仗,这是任何新能源可能相当长的一段时间不能替代的刚需。关于天然气发电,行业内也有专家认为目前应大力发展天然气发电替代煤电,但笔者认为散煤散油燃料的替代供应未解决之前应慎用发电。如果用于发电,应优先用于替代城市煤热电联产项目。天然气化工亦应发展,在供量有限、成本偏高的这几年,天然气化工有些萎缩。在夏秋两季供大于需时,可大量用于天然气化工项目。笔者认为天然气化工将来是平衡夏秋与冬季峰谷的压舱石,但需要制定一些特殊的价格和供应政策,关于这方面的讨论见后述。
  管住价格培育市场壮大产业
  我国天然气的增长率2017年、2018年分别是14.8%、17.5%,2019年、2020年分别是的8.6%、7.5%,分析这一组数字发人深省。前两年环保政策给力,虽价格一路坚挺,但依然欣欣向荣,后两年环保政策弱化,虽价格有高有低,但总体每况愈下。国内已有气田夏秋关井压产,LNG接收站气化规模日渐式微。价格偏高,供应不能保证,如此的游戏规则使用户望而生畏。天然气价格市场化的倡导者忘记市场经济最基本的原则即公平自愿,如果不是环保政策的强硬,前几年的繁荣是不可能的。
  任何商品性能上即使占有优势,但大规模商业化应用还是取决于价格。正是价格市场化,使天然气行业从兴旺走向衰落。市场化不是解决供需矛盾的万灵之丹,那个“导师国”市场经济下的天然气(页岩气)发展一直是其他国家学习的榜样,去冬今春疫情下的停电停气,能源价格疯涨,出现冻死人的现象使世人惊呆。其国天然气的市场化历史将近半个世纪,比起我国经验不可谓不丰富,但残酷的现实打破了市场化的神话。面对几乎腰斩的天然气增长率,上游国企已认识到皇帝的女儿不是不愁嫁,主动出击寻求下游合作。这在一定程度上不能不影响上游企业(包括气田开采、陆地引进、LNG接收站)投资的积极性。
  沉重的环境欠账,艰巨的双碳任务,中国天然气这个幼嫩的产业如果不从体制机制上深化改革,将难以担起过渡能源的大任。
  中国天然气不宜走价格市场化的路子,笔者认为应实行“政府管制价格和政府监管市场”的方针。在价格管理上冬春防止任意涨价,夏秋防止恶意竞争。在气量分配上保证民生用气,供应紧张时按照国家发改委制定的《天然气利用政策》规定的利用顺序,依次切断非民生用气。为此建议将能源主管和能源监管分为两个独立部门,能源主管部门的职责是发展规划、政策制定、物价管理、宏观管理。能源监管部门的职责是独立监管,依法监管、政企均管。建议赋予国家管网公司一定的行政权,使之在运行机制、气源调配、管网发展等方面更为主动灵活,且有一定的权威性。对国家管网公司当然也要实行严格监管,以防止成为新的垄断实体。今天的管制是为了培育市场,为了明天更好的放开,不是某些人批评的“逆市场化”。参与主体多了,供需矛盾解决了,当然可以实行市场化。
  供应的可行性及安全性讨论
  前述为中国天然气消费预估了5205亿方的新增量,实行这个目标的可行性有多大?2020年的消费量是3259亿方。同比增长8.6%;天然气总产量达1888亿方,同比增长9.8%;进口量10166万吨,同比增长5.3%,对外依存度约45%。近两年的天然气增速下降,主要原因是价格问题,如果价格合适,天然气的需求量无疑有较大的释放。前述预估的新增量加上去年消费量是8464亿方,如果保持年10%的增长率,10年时间可以达到这个目标。
  国内总产量按10%的增长率(2020年天然气产量增长率9.8%),10年时间产量可达4897亿方,此时需进口3567亿方,对外依存度可达42%。三条陆地进口管线、中俄西线的建设以及沿海现在运行的22座、正建的20多座LNG接收站,将为中国天然气消费提供有力的进口支持。供应安全是一个世界性难题,应该未雨绸缪,但不必操心过度。日韩两国均是LNG进口大国,对外依存度高达95%以上。可能有人提出日韩是那个“导师国”的同盟国,这话有一定的道理但不全有道理,经济利益的杠杆同样在盟国之间撬开间隙,如德国对北溪2号的坚持。世界秩序正在悄然生变,退一步讲即使因政治因素和环境因素造成进口困难并不可怕,天然气不是军事能源,我国自产气有能力保证14亿人民民生用气。冬季缺气还要加快储气库的建设,不断完善管网建设。
  通过上述关于国内天然气新增消费量的预估可以看出,冬季采暖用气约2700亿方(农户500亿方,城市2200亿方)。天然气消费的峰谷值太大,北京冬季和夏季的日用气量之比平均值5:1,极端值是7:1;西安是7:1,极端值是10:1。
  这是中国天然气供应的不可承受之重,即使加大储气库、调峰站的建设,输配管网的设计也不可能放大10倍建设。唯一的方法是推行峰谷价格,鼓励工业用户冬季停用少用,夏秋多用。天然气化工用气可以作为这一类用户,天然气化工目前用气占比18%,大约有530多亿方。对待此类用户甚至包括对季节性不敏感产品的其他工业用户,冬春两季供应紧张时动员这些企业将合同用量贡献出来,供方应给予一定的经济补偿或在夏秋两季降低价格促使大量用气。国家可给这些企业提供低息(或无息)贷款让其增加生产线,气源富余时开足马力扩大生产。这些企业实际起到了削峰填谷作用,有理由获得资金补偿或低价气源,也有利于上游健康发展,这是从运行机制上需要改革的事情。(来源:国内媒体)
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