从中美日三国之间的差异,看中国天然气产业布局的重点和方向
从中美日三国之间的差异,看中国天然气产业布局的重点和方向
LNG的兴起,昭示着天然气产业全球化时代的到来。本文以全球三个最大经济体美国、中国和日本为例,对比分析了各种不同的天然气产业布局。昭示着天然气产业全球化时代的到来。
他山之石可以攻玉:本文通过对中美两国天然气资源分布、管道和气库、调峰手段、运营体制等方面的比较;对中日两国的LNG接收、储存、物流、运营等方面的分析,展望中国未来天然气产业布局的重点和方向。
美国:作为最早的LNG生产国,美国的液化天然气技术是领先全球的。但在美国境内,LNG在天然气产业布局中却作用甚微。管道和气库是天然气产业的主角。
日本:日本的天然气几乎完全依赖进口,LNG自然也就成了日本天然气产业的“当家花旦”,甚至连天然气管道和日本国内的天然气贸易、物流,也都统统“LNG”化了。
中国:国土面积形状与美国高度相似,而东南部天然气资源之匮乏堪比日本,中国的天然气产业布局应该怎样做才更合理呢?LNG在中国应该发挥怎样的作用呢?
中美天然气资源分布对比
美国探明储量7.7万亿方(该数据未包括页岩气)
中国探明储量:2.8万亿方(只有美国的36%)
中国的天然气分布不均衡,华东华南气源严重匮乏。
中美天然气管道对比
美国1872年开始建设天然气管道,至今已有140年历史;截至2004年,美国天然气干线管道总长度为47.8万公里。
中国的第一条天然气管道是1963年动工的巴渝输气管道,西气东输管道是2002年动工;截至2009年,中国天然气主干网管道总长为3.99万公里(这个数字只有美国2004年的8.3%)。按照现在的建设速度,要达到美国2004年的主干网管道长度,还需要40年的时间。
中美储气库对比
截止到2007年10月,美国本土48州内有394座储气库。地下储气库总容量达到2200亿立方米,工作气量1020亿立方米,占全年消费量的16%。相当于60天的消费量。
按规划,到2020年我国将建30座以上地下储气库,总工作气量可达到370亿立方米。
这意味着即使按规划到了2020年,我们的地下气库储气能力也只有美国2007年的16.8%。
中美天然气调峰模式对比
美国的天然气调峰采用了管网调峰、气库调峰和LNG调峰等多种手段,调峰模式灵活便捷、效率高成本低。
美国天然气管网分为两种类型:一类靠近天然气产气区,由于远程输送干线较多,此类地区可以多渠道、多方位获得天然气资源,调峰也往往依赖管网自身。
例如:休斯顿市周围铺设有百余条天然气长输管线,当地燃气公司从中选取12条,开设15个供气口,最终由均布在城市周围的100多家门站向城市供气,当城市局部地区出现用气高峰时,可经由最近的门站进行调峰供气,迅速适应符合变化;由于城市周边管网密集,气量充足,休斯顿市并不设置储存系统,城市调峰完全由周边管网调配完成。
美国天然气管网的另一类则远离天然气产区,一般此类地区只有2-3条远程输送干线供气,调峰大都依赖地下气库和小型LNG调峰装置来完成。美国是研发小型LNG最早的国家,上世纪六、七十年代已将小型LNG用于城市调峰,至今已累计建有小型液化装置113座。由于美国的自然条件较为优越,很多地区有建设地下储气库的条件,因此在美国的调峰设施中,大量采用了地下储气库形式。地下气库担当着美国天然气主要的调峰功能。
例如:芝加哥位于伊诺州中部,由其西南方向德克萨斯州的两条天然气干线供气,芝加哥市在城市外围设置两座1亿m3的地下储气库,承担对整个城市的调峰功能。
中国的天然气干线管道大多是单管线,地下气库的建设也是刚刚起步,因此在未来很长一段时间内,利用LNG作为城市应急调峰储备气源符合我国大部份地区的需求,一般小型LNG应急调峰储备站的储存天数为5~7天。截止2009年,我国已投入运行的LNG储备、应急项目有7个,另外,我国已有三十多个城市在规划或已建城LNG储存和气化项目。
小型LNG用于调峰有较强的灵活性,不仅适用于季节性调峰,也适用于日调峰。而且它对选址没有太多的限制,可根据供气调峰和应急供气的需要建在供气管网的合适位置。小型LNG特别适用于城市调峰的各项要求,城市有了自主的小型LNG,就有了调控优势,储备优势,变被动为主动,同时也减轻了天然气供应商的压力和责任。
中美天然气机制对比
我国小型LNG用于天然气应急调峰还处于初级阶段,制约因素很多:1)在小型LNG来源方面,对一些大城市、特大城市要获得较大的LNG, 能否建设自主LNG接收装置尚存在制约;2)在储备模式上,推荐的储备模式为政府储备与商业储备相结合的模式,但由于在商讨此问题上往往政府和企业间相互推挽;3)在储备调峰气价上,LNG的价格应该维持在比管道气稍高的基础上, 只有多元化的LNG来源才能有利于价格的降低;4)在投资渠道上,储备建设的资金来源应以政府投资为主,但政府部门和企业间很难磋商,往往因此而搁浅;5)缺乏有关小型LNG利用的法规和标准。
美国的天然气产业是完全开放的市场机制,譬如二级分销站及门站的发展完全遵循市场规律,门站的设立及开设门站的多少均由各个燃气公司之间的竞争来决定,并没有相关的整体规划;又如天然气储气库的所有者和经营者: 25家州际管道公司经营着172座储气库,43个独立储气库公司经营着74座储气库,40个地方配气公司和15个州内管道公司经营着148个地下储气库。
小结
综上,中美两国天然气产业存在着巨大的差异:
能源分布差异很大
基础建设相差很大
市场机制差异很大
因此,中国的天然气产业布局不能一味照搬美国模式,而应设法摆脱管网覆盖不够的约束来大力拓展天然气市场。
中日LNG进口量对比
日本是全球最大的LNG进口国,国内96.3%的天然气需求量依赖进口,1969年开始从美国(阿拉斯加)进口LNG。2005年日本的LNG进口量达到了5800万吨,占到了世界LNG总交易量的43%,2011年更是创纪录达到了7850万吨。
中国第一个LNG接收站位于深圳,2006年建成运行。2010年中国LNG进口量935万吨,“十二五”规划中提出要达到每年6500万吨的LNG进口量。
中日LNG接收站对比
到2010年,日本共有25个LNG接收站。
截至2010年,中国已建成投产的3个LNG接收站一期规模930万吨/年,一二期合计规模2830万吨/年。在建的8个LNG接收站,一期规模2250万吨/年,一二期合计6750万吨/年。
中日LNG进口来源比较
日本历来奉行“平衡战略”:油气煤的平衡、新能源的平衡…… 这种平衡战略同样体现在LNG进口国的选择上。
上图是2005年日本进口LNG的分布图,在创纪录的2011年,日本的LNG进口几乎涵盖了所有的LNG生产国。
中国2010LNG进口来源统计表
中日燃气供应比较
日本的天然气管道几乎都是围绕LNG接收站来建的,LNG接收终端一般位于能源消费较高的地区,如大城市附近,气体由接收终端通过管道最终供应给消费者。日本并没有全国性的天然气管网,几乎所有的燃气公司都是通过自己的天然气管线独立供应燃气。
上图所示大阪燃气公司拥有的2个LNG接收终端(黄色点),每年接收679万吨LNG并将LNG气化后(约合90亿标方)作为城市燃气输送给客户。大阪燃气公司的各种管道总长度达到55900km,大阪燃气公司通过这些管道将天然气输送给服务区域内的670万户居民使用。
作为对比,上海的城市燃气消费总量约为72亿标方(含工业用气),其中约22亿标方的天然气来自洋山港LNG接收站(接收150万吨LNG)。上海的各种天然气管道总长度超过10000km ,服务区域内的居民总数超过1200万。
日本的LNG物流
在日本,大多数LNG接收终端设备都集中在太平洋一侧。没有自己的LNG接收终端的燃气公司必须通过各种方式从接收终端获得LNG。由于没有自己的LNG接收终端,地方燃气公司必须寻找一种方式来获得LNG。
例如:大阪燃气公司利用其LNG接收终端作为中心设施来满足地方燃气公司的需求,为他们稳定供给LNG。采用的LNG运输方式包括以下三种:
- 用LNG卡车进行公路运输
- 采用LNG集装箱进行输送
- 通过LNG运输船进行水路运输
大阪燃气公司也采用铁路运输进行LNG配送。这种运输模式有如下优点:
- 日本北部地区冬天由于降雪的关系,公路条件很差,而货运列车在轨道上行驶,基本不会受到积雪的影响,从而保证了达到预期的稳定输送。
- 使用货运列车运输总量比较大的LNG具有成本优势。
- 货运列车不采用燃油发动机,对保护环境有利。
使用近海运输船运输LNG是一种早已被公认的安全经济的模式,由于日本很多城镇和工业区域都位于漫长的海岸线上,应用近海运输船来进行LNG的运输是一种很有效的方式。2005年12月大阪燃气公司开始从接收终端用近海运输船进行LNG输送,运输船储罐重2963吨,长达86.2米,能够装载1060吨LNG。在需求最旺盛的时候,接收终端的运输船每个月大约要输送10次。
LNG运输方式比较
根据分析,公路运输在500KM范围更经济合理,而我国LNG的运输主要依靠公路运输,在公路运输超过合理运距后就会产生的较高的运费成本。
采用更为经济的铁路和水路运输能够大大降低LNG的运输成本,且更适合于远距离输送。但这两者的运输装置建设成本较高,对于水路运输还存在码头选址和建设的难点,它们的发展还需要国家政策的支持。
铁路运输成本较低,铁路运输费用仅为汽车运输费用的十几分之一。船舶运输的运输成本则更低。但是由于LNG船的制造对技术要求很高,因此船运LNG的初投资非常大。
各种输运方式的经济运输规模和运输半径
日本的LNG二级接收站
下图所示即小型LNG船海运分输系统中的四国燃气接收基地(利用小型LNG运输船将北九州LNG接收站的LNG转运到四国的LNG二级接收站)。
该二级接收站2001年10月建,03年7月投产,为27万户供气;年处理量6.3万吨,总占地14300平方米,总体投资约合人民币3.4亿。建有1个1万立方地上式储罐,30T/h低温潜液泵3台,罐外为混凝土,不设围堰。1个8000立LPG球罐,压力0.85MPa。其他设备有:空温式气化器33T/h,水浴式气化器33T/h;BOG压缩机;LNG槽车加注3座。
从北九州装船运送到四国二级接收站,使用的是川崎重工制造的运输能力为1000吨的小型LNG运输船(见下图),船身长86.29m,宽15.1m,吃水深4.2m;船总重2900吨,最低温度-163度,2个1250立方的铝合金储罐,设计压力/运行压力约0.3/0.1MPa,造价约为相应普通船的5-6倍(约1.4-2.1亿RMB)。
总结
比较中美日三国的天然气产业布局,可以看出:
美国的天然气气源充足自给、分布均衡,管网覆盖完整、调配灵活,气库和LNG调峰保障充分;日本的天然气供应依赖大型LNG接收站进口气源,LNG接收站数量充足、定位合理,内部运输方式灵活,这些都需要我们根据自身情况来借鉴学习。
出于特殊的国情,中国的天然气产业布局在着重拓展气源(常规气、非常规气、管道气进口、LNG进口)的同时,应大力发展小型LNG来弥补管网的不足、保障用气安全、承担调峰重任、拓展天然气应用。