中國的天然氣為什麼永遠不夠用
撰文 | 黃小亮 路小雨
出品 | 網易浪潮工作室
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每到冬天，南方人在艷陽里凍成狗，羨慕北方的大雪紛紛和暖氣。只是今年，這份羨慕突然變成了同情：沒有一點防備，也沒有一絲顧慮，天然氣沒來，也不讓燒煤了，屋裡沒了暖氣。
保定多所農村小學的學生都搬到了零攝氏度的院子里寫作業，出太陽了就曬，冷了就靠跑步取暖；在河南鄭州中牟地區，數十個小區出現供暖不足、間歇性停暖現象，不少居民睡到半夜被凍醒。
普通居民冷還可以靠抖取暖，醫院一旦冷下來，就怕有人徹底涼了。河北大學附屬醫院不得不向上級「求援」，申請保障天然氣供應。
然而，氣荒並不是什麼新鮮事，從2004年開始，中國已經經歷了十年氣荒，2015年峰迴路轉出現過一次天然氣過剩，沒想到才兩年時間，中國人民的「老朋友」又回來了。
為什麼中國總是在氣荒？
氣荒十年，又沒氣了
在中國這樣一個70%靠燃煤供給能量的國家，燒煤佔了空氣污染的大頭，包括70%的CO2, 90%的SO2, 67%的NOx，以及70%的顆粒物。霧霾大規模爆發之後，煤炭一直都被認為是造成霧霾的 「罪魁禍首」。
從2013年9月開始，國家開始推行「煤改氣」，而2017年是計劃第一階段的收官之年，各地都在超額完成任務、猛刷政績。
根據環保部12月24日公布的數據，2017年京津冀及周邊「2+26」城市「煤改氣」改造完成394.3萬戶，超額完成四分之一。改造任務量最多的河北省，180萬戶的全年目標河北完成了253.7萬戶，導致今年冬天天然氣需求大增，為去年同期的234%。
需求漲上來了，但供給卻出現了意外。一是原定於2017年投運的中石化天津LNG接收站無法按計劃投產，減少日供應能力2000-3000萬方/日。二是管道天然氣進口被減供。中國天然氣最大進口源土庫曼（今年前三季度佔84.6%）在入冬後，寒流來臨優先保本國居民福利用氣，違約減供，相比合同計劃供應量減少了4000萬-5000萬方/日，尤其是北方地區突然斷了供。
2008年12月18日，中亞天然氣管道穿越伊犁河 / 視覺中國
從2007年開始中國就是天然氣凈進口國，2016年天然氣對外依存度達到32%，2017年1-10月，天然氣進口依存度更是攀升至37.5%。
但其實這個世界上，天然氣資源稀缺、嚴重依靠能源進口的國家有很多，但像中國一遇意外就氣荒的，並不多。
眾多依賴進口天然氣、夏天用氣少、冬季用氣多的國家，一般都選擇建造地下儲氣庫來保障天然氣供應。比如，德國天然氣資源同樣匱乏，嚴重依賴進口，但其擁有超過其三個月用量的天然氣儲備，因此在幾次俄烏天然氣斷供危機中，從沒有出現過氣荒。儘管美國早已是世界第一大天然氣產量國，常年天然氣產量過剩，目前其地下儲氣庫數量將近500座，有效儲氣能力佔總消費量的佔比接近20%。
而據國際天然氣聯盟（IGU）的數據顯示，截至2015年底，全球地下儲氣庫約630個，有效儲氣庫容3588億立方米，天然氣調峰量與天然氣需求量的比值約為10.3％，其中美國，英國和德國的儲氣量與消耗量的比值為17％到25％。
根據IGU的經驗，當一個國家的天然氣依賴達進口達到30％以上時，地下儲氣庫的氣體容量應該是天然氣消耗量的12％以上，才能保證供氣。2015年，中國天然氣表觀消費量達到1931億立方米，地下儲氣真正的調峰氣體僅有55億立方米，調峰氣量占天然氣消耗量的比例不到3％，調峰能力嚴重不足。
2010年12月4日，中國石化在河南濮陽文96氣田建地下儲氣庫 / 視覺中國
人都快凍死了，為什麼不能多建一點儲氣庫？
儲氣庫太少，一是因為煤改氣規模太大速度太快，儲氣庫來不及建；二是因為建儲氣庫真的是一門不賺錢的生意。
首先，建儲氣庫本身投資巨大。根據測算，一立方米的儲氣能力，需要投資3至8元；中國冬季天然氣採暖的建築面積為約22億平方米，按平均15立方米/平方米的採暖需氣量，按60%的用氣量需要在非採暖季存儲、其餘40%在冬季供給計算，僅為此中國就需要建設大約200億立方米的儲氣庫，這就需要投資1000億元左右。
這種量級的投資，只有三桶油有實力建造。
2013年11月5日，新疆呼圖壁儲氣庫員工進行安全巡檢 / 視覺中國
其次，儲氣庫賺的是季節差價。一般來說，天然氣夏季需求疲軟，冬季旺盛，按照市場經濟理論，則必然夏天便宜冬天貴。在這種情況下，儲氣庫就可利用「調峰原理」實現盈利：在夏天，天然氣便宜還沒人用的時候，買進天然氣，然後儲存起來，等到冬天需求量大的時候再拿出來，以合理的價格出售。
儲氣比例高，不僅能保證供應，也能刺激儲氣企業盈利。按照預期，2020年中國天然氣消費量將達到3600億立方米，假定氣體存儲與消耗的比率為12％，削峰需求將有432億立方米。
可在中國天然氣價格仍然實行政府管控，一年四季價錢都要保證低價，根本沒有制定冬季調峰氣價，而建庫要大量投資，增加的調節能力又不能轉化成效益，所以三桶油根本沒動力建造。地方企業除了北京燃氣、上海燃氣這些大的企業集團，基本上都沒有實力建庫，最多建個大型的LNG儲配站。
2005年11月27日上午，外商獨資企業新奧燃氣在粵西湛江建造的LNG儲配站 / 視覺中國
此外，想在冬季高峰期大批量臨時採購現貨天然氣，是不現實的。天然氣開採初期投資大、風險高，進出口運輸兩端要配備大型液化廠和接收站，因此合同期限通常在20年以上，與項目的融資期限相同。以便賣方回收成本，天然氣的開發公司、管輸與銷售公司和用戶捆綁在一起，共同克服20年生產、運輸和消費的風險和問題。
到目前為止，市場75%的天然氣供應都是簽的長期合同，一旦斷供，很難在短時間內買到現貨的管道天然氣補上。
氣從哪裡來
在中國，天然氣不是純粹的商品，更是「管製品」，天然氣市場也是一個靠管的市場，然而十年氣荒證明，天然氣靠管是管不好的。
天然氣壟斷首先體現在上游市場。勘探開採，是整個行業的基礎。迄今為止國內擁有天然氣開發資質的企業只有四家，分別是中石油、中石化、中海油和陝西延長。其中，「三桶油」天然氣產量之和超過了全國的90%，僅中石油就佔了六成，在國內生產領域屬於絕對壟斷型 (CＲ8≥ 70%)。
2009年5月1日，四川達州中國石化普光氣田天然凈化廠 / 視覺中國
事實上，中國天然氣總體儲量並不貧乏，根據最新一輪油氣資源評價和全國油氣資源動態評價(2015 年) 統計，中國天然氣地質資源量90.3萬億立方米、可采資源量50.1萬億立方米，探明率14%，尚處於勘探早期。
但勘探市場被長期壟斷，別的企業根本沒有機會參與開採，而三大石化巨頭畢竟開採能力有限，2016年國內天然氣產量為1378億立方米，僅增長2.1%，而當年天然氣消費量增長6.6%憑藉其目前的開採速度，天然氣明顯供應不足。
而在天然氣中游的運輸市場，依然被巨頭把持。中國天然氣資源主要集中在中西部地區天然氣氣田，進口來源國主要集中在中亞國家，而天然氣主要消費市場又在東部經濟發達地區，氣源和市場之間距離太遠，一般利用管道進行輸送。
2004年10月，上海天然氣白鶴站已開始使用新疆、陝西混合「西氣」供應市區 / 視覺中國
根據美國天然氣工業的發展經驗，當消費量為1300億立方米時，管道長度達到17.5萬千米才能滿足供氣需求。截至2015年底，中國天然氣表觀消費量達到1931億立方米，幹線管道的總長度僅為6.4萬千米，遠落後於發達國家的歷史水平。管道基礎設施落後，難以滿足市場對天然氣輸配的需求。
中國的天然氣管道不僅短，而且沒連成網。無論是澀寧蘭天然氣管道、西氣東輸管道，還是忠武輸氣管道、陝京二線輸氣管道均是獨立運行，中間未有交叉，因此，中國目前主要的天然氣通道只能稱之為「管」，而不是「網」。「煤改氣」最受凍的其實就是燃氣管道還沒有覆蓋的偏遠農村和中小城市家庭。
圖中藍色代表美國跨州天然氣管道，紅色代表州內天然氣管道 / American Energy Mapping 2013
管道是死的，海運船是活的。陸地管道天然氣不足，還可以靠海運進口液態天然氣（LNG）現貨救急。截至目前，中國共17座LNG接收站，目前已經開始運轉的16座總接卸周轉能力達5300萬噸/年，相當於603億萬立方米天然氣，但2016年實際開工率為僅31％至43％，年均開工率為36％。
因為其中13座分布在東南沿海城市，接收站選址考慮的是方便進口，中國LNG主要進口國都在南邊，主要是澳大利亞、卡達、印尼、馬來西亞、巴布亞紐幾內亞這五個國家，再往北運。而南方冬季不供暖，對天然氣的需求一直提不上去，往北運LNG對運輸管道的要求極高，最後只能靠LNG槽車運。
中國海關總署數據顯示，天然氣荒導致中國2017年LNG進口量較2016年跳增46%，達到3813萬噸的紀錄規模，超過韓國成為全球第二大LNG進口國，僅次於日本。槽車運輸的天然氣暴增到中國天然氣總消費量的24％，約為240億立方米，而2014年僅有5.6％。
鄭州58噸液化氣車發生傾覆事故 / 視覺中國
事實上，槽車的運輸成本很高，路透社計算顯示，海油雇的100多輛柴油車每車裝載20噸，從珠海運到保定共2400公里，將花費約兩天時間，耗費成本5.04萬元人民幣。按照當周9000元/噸的報價，每車的運輸成本幾乎是所運LNG價值的近三分之一。有研究表明，超過1000公里其實不適合槽車運，鐵路運輸更划算，但氣荒當頭，鐵路資源比商業車隊難調動多了。
除了槽車本身的成本，還要考慮天然氣本身的損耗。天然氣本體是氣體，為了儲存和運輸方便就低溫變成液態天然氣LNG，無論是LNG站的固定儲罐，還是槽車、槽船里的移動儲罐，主要功能都是保溫和製冷，外界熱量及操作過程中產生的熱輸入，會讓儲槽中的液化天然氣不斷蒸發，每天的蒸發率可達千分之三，即便對三桶油這樣的巨頭也是很大的損失。
例如九江天然氣公司氣化站內2個LNG儲罐共98立方米，每天平均蒸發的LNG液體體積為0.554立方米，換算成氣態天然氣在標準狀態下的體積為313.66立方米，可滿足約600戶居民的用氣，日蒸發率可達千分之五。
2014年1月4日，江蘇南通洋口港的LNG接收站、儲罐和輸送管道 / 視覺中國
即便算上進口LNG的儲存和運輸成本，天然氣供應商賣給下游終端用戶或運往燃氣發電廠依然能獲得不菲的利潤。國家為了鼓勵天然氣，會對企業購買LNG槽車獎勵補貼，例如深圳最高累計補貼達4萬元/輛，即補貼槽車與普通燃油車差價的一半左右。其次，「三桶油」加上海油幾乎壟斷了天然氣進口，他們在各自的地區佔有很大的市場份額，民用、工業和商用客戶源源不斷，根本不愁賣不出去。
2013年，由於中石油在陝西違約漲價30%，遭到下游批發商的抵制，結果陝西多家LNG工廠被中石油長慶油田限供乃至停氣，釀成陝西斷氣風波。由於沒有額外的氣源，下游企業並不具備任何的議價能力，最終被動接受中石油漲價，否則企業只能被迫停產。
清潔煤還是煤改氣？
事實上，民用煤改氣增加的燃氣需求還不是大頭。目前工業燃料、發電、化工的用氣佔比為67.5%，2017年僅是華北地區，重點城市工業「煤改氣」工程就替代燃煤鍋爐4萬蒸噸，這部分的需求就達到每天4000萬方。
大力推行「煤改氣」，但對於中國這樣一個煤炭儲備豐富，而天然氣和石油現有資源有限的國家來說，是否是明智之選？
2012年北京一供熱站正在進行「煤改氣」的改造，一位工作人員抱著切割機的燃氣罐 / 視覺中國
尊重國情才是最大的節約和環保。煤炭歸根到底就是一種資源，它的清潔與否，關鍵在於如何去使用。事實上，作為傳說中的污染大頭，中國的燃煤電廠效率和排放標準已經很嚴格了——排放的氮氧化物不超過50毫克/立方米，甚至高於美國（95毫克/立方米）和歐盟（150毫克/立方米）。
超超臨界煤電廠技術也有望幫助工廠達到更嚴格的標準。與傳統的亞臨界電廠相比，這些電廠可以在更高的溫度（1400華氏度）和更高的內部壓力水平（超過5000磅/平方英寸）下點燃煤炭，從而更有效地發電。目前，中國100個效率最高的煤電廠中超過90％配備了超超臨界技術，在美國是0.76％。
除了超超臨界煤電廠技術，煤粉碎、大型流化床鍋爐，以及還在研發階段的捕集與封存CO2的CCS技術等等，都能盡最大限度減少污染物排放，提升燃燒效率。因此，清潔煤炭並沒有想像中那麼「臟」。
2010年03月08日， 安徽淮北市一煤礦生產的優質煤炭正在裝車準備外運 / 視覺中國
相反，天然氣發電技術在中國目前依然處於初級階段，用在發電中的效率並不比煤炭高。
2014年浙能嘉興一電力公司對2台百萬千瓦燃煤機組實施了煙氣超低排放改造，對不同時間段、不同機組負荷、不同煤種工況的煙氣進行抽樣測試，結果表明機組主要控制污染物排放值均低於表中所示天然氣機組的標準。雖然增加了一次性投資和運行費用，每度電成本增加0.016元，但發電成本合計僅為當地天然氣燃氣輪機發電成本的50%。
國家火電廠污染物排放標準（2011年7月發布）
中國的天然氣發電技術才剛剛起步，發電企業並沒有掌握燃氣輪機組的核心技術，燃燒器、透平葉片等核心熱部件完全依靠進口。止2015年底，燃氣發電裝機容量6637萬kW，但僅佔全國發電裝機容量的4.4%，高額的進口價格和維修費用是導致中國天然氣發電的成本居高不下。因此，想要達到排放標準，清潔煤炭比天然氣發電低得多。
清潔煤炭這麼好，為什麼沒有全國推廣？政府自上而下設定排放配額和效率標準這種方法有一個致命的缺陷，標準一次定的太高，很多後進地區的工廠望塵莫及。
例如，安裝超高效率低排放的HELE技術需要增加20-30％的前期成本。享受政府補貼的大工廠大多不用擔心，但小工廠買不起技術，只能繼續偷排，這導致全國燃煤電廠仍有48％在使用低效率的亞臨界電廠。
2017年2月28日，北京電力設備總廠動力能源供應中心35蒸噸鍋爐拆除後留下空蕩蕩的廠房 / 視覺中國
除了電廠之間的技術差距很大外，欠發達的煤炭生產省之間的能源效率水平差距也很大，碳排放總量較高的地區也是製造業和採礦業高度集中的地區，尤其是內蒙古，寧夏，山西這些能源大省，人均碳排放量較高，但相對沿海發達省份江蘇，能源效率也更低。
與其一步登天用更貴的天然氣，不如先想想怎麼解決小工廠承受不起高價清潔煤只能繼續偷排。2013年，工業燃煤和燃煤發電產生的污染物致死24.15萬人，另外一個致命的污染來源其實是家庭散煤，產生的污染物致17.7萬人死亡。那些家裡拆了燃煤爐、裝了燃氣爐卻沒有等來氣的家庭，要麼繼續偷偷燒散煤，要麼凍死。
參考資料：
[1]Turkmen November gas supplies to China slide versus October amid winter supply crunch: customs data. Reuters
[2]董秀成等.我國「 氣荒」的原因及對策.天然氣工業, 2010, 30(1):116-118
[3]新一輪全國油氣資源評價成果公布.中國石油新聞中心
[4]2016年集團公司年報.中國石油
[5]顧海兵,李志雲.國內天然氣行業壟斷程度研究[J].國家行政學院學報,2017.
[6]中石油陷陝西「斷氣」風波.中國經營報
[7]戚凱.「煤改氣」之困：對「清潔空氣運動」的再審視.FT中文網
[8]曹湘洪.我國治理大氣污染不應盲目禁止使用煤炭[J].能源化工,2015,36(1):6-7
[9]2016年國內外油氣行業發展報告
[10]ZhenWangab,QingXue,To fully exert the important role of natural gas in building a modern energy security system in China: An understanding of China"s National l3th Five-Year Plan for Natural Gas Development,Natural Gas Industry B
[11]Zhu Liu,China』s Carbon Emissions Report 2016,Harvard Kennedy School
[12]Wu Wenyuan,China』s 『Clean Coal』 Power: Viable Model or Cautionary Tale?thediplomat
[13]何守慧 ,2014,液化天然氣港口轉儲系統泄漏逸散機理與演變研究,武漢理工大學
[14]焦點：華北氣荒加劇 中海油雇百輛槽車「南氣北運」,路透社
[15]黎輝,黃海波,周華,LNG 公路槽車運輸經濟性分析,集輸工程
[16]Lee Xieli,LNG Focus: The dilemma of dealing with Chinese LNG buyers,icis
[17]Wenying Chen,Ruina Xu,2010,Clean coal technology development in China Energy Policy
[18]Mingwei Hu, Wenke Huang, Jiasi Cai,Jiansheng Chen,The evaluation on liquefied natural gas truck promotion in Shenzhen freight,Advances in Mechanical Engineering
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