摸清全球天然气资源“家底”
发布时间：2019-11-11 查看次数：1317
天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷的含量占95%以上，燃烧后只有二氧化碳和水。从气藏特征与成藏机理以及采用传统开采技术能否获得经济产量的角度，天然气分为常规天然气和非常规天然气两大类[1]，其中非常规天然气包括致密气、页岩气、煤层气及天然气水合物等；从运输方式的角度，天然气可分管道天然气（PNG）和液化天然气（LNG）两大类。天然气作为最清洁的化石能源，是一种高热值、高效、清洁的气体，在人类生存生活中具有重要地位。天然气的热值为36MJ/m3，工作效率为90%。据测算，天然气燃烧所造成的污染仅为液化石油气（石油提炼）的1/40，煤炭的1/800[2]。因此，天然气被视为21世纪满足能源需求、改善能源结构、保护大气环境的主要清洁高效能源[3]。大气污染防治和全球气候变暖为全球天然气发展创造了历史性机遇[4-5]，天然气在能源革命中将起到重要的作用[6-7]。分析全球天然气供需形势，对促进全球天然气工业的发展和缓解环境问题具有重要的意义。全球天然气储量分布相对集中。截至2018年底，全球天然气剩余探明可采储量为196.9万亿m3，约72%分布在中东和独联体国家[8]（图1 a）。探明剩余可采储量前五名的国家分别为俄罗斯（38.9万亿m3）、伊朗（31.9万亿m3）、卡塔尔（24.7万亿m3）、土库曼斯坦（19.5万亿m3）和美国（11.9万亿m3），合计占全球探明剩余可采储量的64.5%。我国天然气探明剩余可采储量6.1万亿m3，占全球探明剩余可采储量的3.1%，全球排名第七（图1 b）。
常规天然气主要集中分布在欧亚大陆和中东地区，欧亚大陆和中东地区的常规天然气剩余技术可采资源量分别为134万亿m3和103万亿m3，合计占全球常规天然气剩余技术可采资源量的近一半（表1）。非常规天然气主要集中在北美洲和亚洲地区。亚太地区的致密气和煤层气剩余技术可采资源量均为21万亿m3，位居全球各大区首位。北美洲和亚太地区的页岩气剩余技术可采资源量分别为61万亿m3和53万亿m3，合计占全球页岩气剩余技术可采资源量的近一半[9]。各国人均天然气探明剩余可采储量差距巨大。卡塔尔、土库曼斯坦和文莱的人均天然气探明储量位居前三，分别为887.95万m3/人、333.28万m3/人和69.94万m3/人（图2 a）。卡塔尔是第二名土库曼斯坦的2.5倍，是第三名文莱的12.6倍；美国为3.64万m3/人，全球排名第23位；我国为0.44万m3/人，全球排名仅第38位；印度为0.1万m3/人，全球排名倒数第一。单位国土面积上的天然气探明剩余可采储量高的国家大部分位于中东地区。卡塔尔、巴林、科威特位居前三，分别为22亿m3/km2、2亿m3/km2和0.94亿m3/km2（图2 b）。探明储量和年产量是评价天然气生产企业规模的重要指标。2018年，全球前十大石油天然气公司的天然气产量达到15095亿m3，合计占全球总产量的39%。其中，中东占3席，亚洲占2席，欧洲占2席，美国占1席，俄罗斯占1席，北非占1席（表2）。伊朗国家石油公司拥有全球最大的天然气探明剩余可采储量，俄罗斯天然气公司、卡塔尔石油总公司分别位居第二、三名。中国石油天然气公司以35671万亿m3天然气储量位居全球第八名。全球前十名天然气公司共拥有102万亿m3天然气储量，占全球前50大石油公司总储量的82%[11]。2018年，中国石油天然气公司的天然气产量再创历史新高，比上年增长了13.2%，其中页岩气产量达到了42.6亿m3，比上年增长了41.2%。
截至2018年底，全球天然气产量38679.6亿m3，比上年增加了5.2%，几乎是过去十年平均增速2.3%的两倍。全球天然气产区主要集中在北美、独联体和中东，三个地区集中了全球一半以上的天然气产量（图3 a）。排名前五的国家分别是美国（8318亿m3）、俄罗斯（6695亿m3）、伊朗（2295亿m3）、加拿大（1847亿m3）和卡塔尔（1755亿m3），合计占全球总产量的54.1%（图3 b）。我国排名第六（1615亿m3），占全球的4.2%。其中，美国的天然气开采能力大幅提升，供应能力跃升为全球最大，占全球天然气总产量的21.5%。俄罗斯一方面千方百计保有并扩大欧洲天然气市场占有率，另一方面正在寻求通过新的出口基础设施使其出口渠道多样化，其天然气产量增速达5.3%，占全球天然气总产量的17.3%。按人均产量计算，卡塔尔、文莱、特立尼达和多巴哥位居全球前三，分别为6.31万m3/人、2.94万m3/人和2.45万m3/人（图3 c），创造了65158.6美元（全球第7名）、27601.24美元（全球第33名）和15076.56美元（全球第55名）的人均GDP。人均天然气产量排名前十的另7个国家中，仅土库曼斯坦人均GDP较低，为6587.09美元，其它国家人均GDP均较高。
2018年，全球PNG出口总量8053.5亿m3，同比增长8.7%。出口量位居前三名的国家为俄罗斯（2230亿m3）、挪威（1143亿m3）和加拿大（772亿m3），分别占总量的27.7%、14.2%和9.6%（图4）。其中，俄罗斯的PNG出口至欧洲地区（1938亿立方米）和其他独联体国家（292亿m3），同比增加76亿立方米；挪威的PNG出口至英国（326亿m3）、德国（247亿m3）、荷兰（207亿m3）、法国（196亿m3）等欧洲国家，同比增加51亿m3。设计输送能力380亿m3的中俄天然气管道东线工程将于2019年底初步通气，2023年全面建成，俄罗斯的PNG出口量有望进一步增加。2018年，全球LNG出口总量4309.7亿m3，同比增长9.4%。出口量位居前三名的国家为卡塔尔（1048亿m3）、澳大利亚（918亿m3）和马来西亚（330亿m3），分别占总量的24.3%、21.3%和7.7%（图4）。卡塔尔的LNG主要出口至韩国（195.7亿m3）、日本（135.1亿m3）、中国（126.9亿m3）和印度（147.7亿m3），澳大利亚的LNG主要出口至日本（391.0亿m3）、中国（320.8亿m3）和韩国（107.6亿m3）。储产比是年底剩余可采数量与该年产量的比值，是一个无量纲的参数，可反映某一地区、国家或者含气盆地的未来供给能力[12]。在全球天然气产量前六的国家中，我国的天然气储产比（37.6）大于美国（14.3）和加拿大（10.0），但略低于俄罗斯（55），明显低于伊朗（133.3）和卡塔尔（140.7）（图5）。伊朗、卡塔尔等中东、中亚地区具有高储量和高储产比的天然气供给国更值得重点关注。北美洲、亚太、独联体为主要天然气消费地区。截至2018年底，全球天然气消费量总计38488.5亿m3，同比增长5.3%，增速高于过去十年的平均水平2.2%。2018年天然气消费量排名前三的地区为北美洲、亚太、独联体，合计占全球天然气消费总量的64%（图6 a）。其中，美国天然气总消费量达到8171亿m3，占全球总量的21.2%，是最大的天然气消费国（图6 b）。我国天然气总消费量达到2830亿m3，占全球市场份额的7.4%，同比增长17.7%。我国天然气需求激增成为拉动全球天然气消费增长的最主要因素。从消费区域看，北美将由天然气进口区域逐渐向天然气出口区域转变，欧洲天然气消费区域稳定，增幅有限，中东地区和亚太地区天然气消费增长迅速。
全球天然气消费主要用于工业领域、电力行业和建筑行业。据BP的数据[13]，对比1990年、2017年和2040年的预测数据，结果表明：随着电力需求的增加（尤其在新兴亚洲国家和非洲国家）和持续的煤改气供暖发电（尤其在我国），电力用气所占比重呈上升趋势；由于天然气化工用途较为单一和新能源用于建筑行业的原因，工业用气和建筑用气所占比重呈下降趋势（图7）。
欧洲和亚洲是天然气主要进口地区。2018年，全球前十大进口国中，除中国、美国、墨西哥外，均为欧洲国家。德国以1008亿m3的进口量高居全球第一，美国、意大利、中国和墨西哥分别以773亿m3、562亿m3、479亿m3和458亿m3位居第二位到第五位，合计占据全球市场份额的40.7%（图8 a）。值得注意的是，由于加拿大西部天然气供应量大于消费量，东部则需从美国进口天然气，因此美国PNG的实际进口量为97亿m3。LNG的前五大进口地区均在亚洲，分别为日本、中国大陆、韩国、印度和中国台湾，占据全球市场份额的69.6%（图8 b）。日本LNG进口量1130亿m3，同比减少0.9%；我国大陆LNG进口量735亿m3，同比增长38.8%；韩国LNG进口量602亿m3，同比增长17.1%。三者占据全球LNG进口量的近一半，我国大陆和韩国LNG进口量增幅明显。
我国天然气资源潜力较大。经过中国石油天然气股份有限公司第四次油气资源评价[10]，显示我国常规天然气地质资源量为78×1012m3，陆上占52%，海域占48%，探明率整体较低。致密气地质资源量为78×1012m3（致密气评价范围不包括济阳、东濮、南襄、苏北等），页岩气地质资源量为80.21×1012m3，煤层气地质资源量为29.82×1012m3，天然气水合物地质资源量为153.06×1012m3[14-15]。我国常规天然气富气盆地主要分布在中部、西部和海域。中西部地区的富气盆地主要为克拉通盆地和前陆盆地，普遍具有海陆相叠合和多期次构造演化的特征，包括四川、鄂尔多斯和塔里木等盆地。海域的富气盆地多为中新生界大陆边缘裂陷盆地，包括莺歌海、琼东南等盆地。四川盆地纵向上发育多套生烃层系，资源类型多，包括深层碳酸盐岩气藏（灯影-龙王庙组和栖霞-茅口组）、中浅层碳酸盐岩气藏（长兴-飞仙关组、雷口坡-嘉陵江组）等，具有多层系立体勘探优势。塔里木盆地为古生代海相克拉通盆地与中新生代陆相前陆盆地组成的叠合复合盆地，发育了多套主力烃源岩和区域储盖组合。鄂尔多斯盆地是陆上第二大沉积盆地，发育上古生界、下古生界两套含气层系。莺歌海-琼东南盆地为裂谷型含油气盆地，主要烃源岩是始新统的湖相和渐新统崖城组海陆过渡相烃源岩，中央凹陷带峡谷水道为深水区的重要储集层，是我国重要的深水天然气产区。值得注意的是，2019年2月中海油在渤海湾盆地发现天然气探明地质储量超过1000亿立方米的渤中19-6大型太古界低潜山圈闭群，说明富油型盆地天然气勘探也大有潜力。非常规天然气资源分布相对广泛。致密气资源主要分布在鄂尔多斯盆地、四川盆地、松辽盆地和塔里木盆地，层系以上古生界最为丰富。页岩气资源主要分布在四川盆地、鄂尔多斯盆地及中-下扬子地区，层系以寒武系-志留系为主。我国煤层气资源主要集中在沁水盆地、二连盆地、鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、吐哈-三塘湖盆地等中小型富含煤的盆地。天然气水合物资源主要分布在南海海域的新近系[16]。我国为全球第一大天然气进口国，进口来源过于集中。2018年，我国天然气进口量1214亿m3，PNG和LNG分别占总进口量的41.44%和58.56%。PNG主要来自土库曼斯坦（317亿m3），占天然气总进口量的28.59%（图9）；LNG主要来自澳大利亚（237亿m3）和卡塔尔（103亿m3），合计占天然气总进口量的33.96%（图10）。三个国家合计占我国天然气进口总量一半以上，反映了我国天然气进口来源过于集中。未来，随着中俄东线天然气管道东线北段将于2019年底贯通和中俄北极地区的亚马尔LNG项目投产，这种供应国家过于集中的情况有望得到改变。
我国天然气的应用领域主要包括城镇燃气、天然气发电、工业用气（含工业燃气和化工用气）[17]，其中工业燃气和城镇燃气对天然气消费的贡献较大。2018年，我国天然气消费量2803亿m3，同比增长18.1%。工业燃气1081.96亿m3，占比38.6%，同比增长48.8%；城镇燃气950.22亿m3，占比33.9%，同比增长7.4%；发电用气484.92亿m3，占比17.3%，同比增长3.8%；化工用气285.91亿m3，占比10.2%，同比增长4.7%（图11）。
我国天然气需求增长迅猛，工业和电力需求将成为主要驱动力。随着工业化、城镇化的持续推进和环保要求的不断提升，预计未来一段时间，我国天然气需求仍将持续快速增长。我国作为全球上最大的天然气进口国，将引领国际天然气需求持续上涨。需要指出的是，我国天然气国内自给能力明显不足，2018年我国天然气对外依存度已高达45%。而利用系统动力学对天然气需求进行预测，预测到2030年，我国天然气需求量将达到3266.16亿m3，比2000年增加了3025.44亿m3，年均增长率9.08%[18]。（1）全球天然气储量分布相对集中，常规天然气主要集中分布在俄罗斯、欧亚大陆和中东地区，非常规天然气主要集中在北美洲和亚洲地区。各国人均天然气探明储量差距巨大，单位国土面积上的天然气探明储量高的国家大部分位于中东地区。（2）北美、独联体和中东地区为天然气主产区，北美洲、亚太、独联体为主要天然气消费地区，欧洲和亚洲为天然气主要进口地区。大部分人均天然气产量高的国家也有着较高的人均GDP。俄罗斯、挪威和加拿大为PNG出口大国；卡塔尔和澳大利亚为LNG出口大国，美国有望成为第三大LNG出口国。全球天然气消费主要用于工业领域、能源行业和建筑行业。（3）我国天然气资源潜力较大，非常规天然气资源分布相对广泛，富气盆地主要分布在中部、西部和海域。目前，我国天然气需求增长迅猛，进口来源过于集中；主要消费领域为工业燃气和城镇燃气，工业和电力需求将成为主要驱动力。当前，我国天然气供应风险主要表现在对外依存度较高、进口来源过于集中、等问题。针对上述问题，提出以下政策建议：（1）加强国内天然气资源挖潜增储与基础设施建设。加大对四川、塔里木、鄂尔多斯等陆上重要含气盆地的深层-超深层天然气和非常规天然气的风险勘探，实现新区、新层系、新领域的突破。全面提升国内天然气生产能力，实现长庆、塔里木、顺北、普光、元坝、磨溪等常规天然气生产基地稳产增产。加快推进涪陵、长宁-威远、鄂西页岩气资源基地的建设和南海天然气水合物先导试验区生产试验性开采。积极为沿海地区LNG接收站和地下储气库的选址提供翔实的基础资料和科学依据。（2）推动“一带一路”沿线国家的天然气合作勘探。“一带一路”国家天然气资源丰富，尤其是陆上丝绸之路经济带所经过的中亚、中东和俄罗斯地区天然气资源格外富集。国内油气勘探队伍应当把中亚地区的土库曼斯坦、乌兹别克斯坦等国和俄罗斯放在天然气资源发展战略的首位；加强与中东地区沙特阿拉伯、卡塔尔、阿联酋、伊朗等国的天然气勘探合作；积极进入非洲地区尼日利亚、阿尔及利亚等国开展基础油气地质调查。（3）建设天然气资源安全监测与风险预警平台。依托大数据、云平台、智能深度学习等技术，在全球天然气供需的大背景下，综合天然气供给结构、地缘政治、经济形势、进口路径、库存变化、气候变化和人口规模等多种因素，及时发现、研判、预警风险，构建基于资源、环境、经济技术、交通运输等为一体的全球天然气资源治理体系辅助系统，有效规避天然气供应安全风险。
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