鄭得文 張剛雄 魏 歡 丁國(guó)生 祁紅林 李東旭
1. 中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院地下儲(chǔ)庫(kù)研究所 2. 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司油氣地下儲(chǔ)庫(kù)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
進(jìn)入21世紀(jì),我國(guó)天然氣工業(yè)迅猛發(fā)展,2017年天然氣消費(fèi)量逾2 300×108m3,同比增長(zhǎng)15.3%[1-2]。近年來(lái)國(guó)家積極推進(jìn)“煤改氣”,大幅度提高了天然氣的消費(fèi)量,尤其是京津冀及周邊地區(qū)“煤改氣”使供暖季天然氣消費(fèi)量猛增,導(dǎo)致天然氣供暖季的調(diào)峰保供形勢(shì)更加嚴(yán)峻。如何緩解供暖季調(diào)峰壓力,確保天然氣供應(yīng)是當(dāng)前必須面對(duì)的問(wèn)題。
中國(guó)天然氣調(diào)峰方式包括地下儲(chǔ)氣庫(kù)(以下簡(jiǎn)稱儲(chǔ)氣庫(kù))調(diào)峰、LNG調(diào)峰、氣田放大壓差調(diào)峰和進(jìn)口管道氣調(diào)峰[3]。上述調(diào)峰方式聯(lián)合使用保證了供暖季民用氣的需求,但仍需壓減甚至中斷部分工業(yè)及商業(yè)用戶的供氣[4]。國(guó)家《“十三五”天然氣發(fā)展規(guī)劃》明確提出2020年天然氣消費(fèi)在一次能源消費(fèi)中的比例提升到8.3%~10%,天然氣消費(fèi)量要超過(guò)3 600×108m3。分析制約我國(guó)天然氣調(diào)峰保供的主要因素,對(duì)提升中國(guó)未來(lái)天然氣調(diào)峰保供能力具有重要的意義。
中國(guó)油氣成藏地質(zhì)條件極其復(fù)雜,氣藏建儲(chǔ)氣庫(kù)多具有埋藏深度大、儲(chǔ)層物性以中低滲透率為主、流體關(guān)系復(fù)雜的特點(diǎn)[5-7]。鹽穴建儲(chǔ)氣庫(kù)以陸相鹽湖沉積鹽層為主,具有夾層多、品位低的特點(diǎn)(表1)[8-19]。復(fù)雜的建庫(kù)地質(zhì)條件導(dǎo)致儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)選址難、設(shè)計(jì)難、施工難、建設(shè)周期長(zhǎng)[20-21]。
受復(fù)雜成藏地質(zhì)條件的影響,氣藏型儲(chǔ)氣庫(kù)多需經(jīng)歷較長(zhǎng)的擴(kuò)容達(dá)產(chǎn)階段。如我國(guó)最早投運(yùn)的大港儲(chǔ)氣庫(kù)庫(kù)群經(jīng)歷14個(gè)達(dá)容周期[22],達(dá)產(chǎn)率僅60%左右;呼圖壁、相國(guó)寺、蘇橋、陜224、板南等儲(chǔ)氣庫(kù)已經(jīng)歷3~4個(gè)注采周期,目前尚未達(dá)容達(dá)產(chǎn),預(yù)計(jì)要實(shí)現(xiàn)達(dá)容達(dá)產(chǎn)至少還需要經(jīng)過(guò)2~3個(gè)注采周期。
建庫(kù)地質(zhì)條件的復(fù)雜性直接影響了儲(chǔ)氣庫(kù)的建設(shè)、達(dá)容達(dá)產(chǎn)進(jìn)程,成為制約我國(guó)天然氣調(diào)峰能力迅速提升的關(guān)鍵因素。
在供暖季氣田調(diào)峰,中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司(以下簡(jiǎn)稱長(zhǎng)慶油田)、青海油田公司(以下簡(jiǎn)稱青海油田)和塔里木油田公司(以下簡(jiǎn)稱塔里木)主要采用氣田放大壓差生產(chǎn)方式調(diào)峰,氣田生產(chǎn)負(fù)荷因子大于1,造成部分氣田出水加大、出砂加劇和邊底水入侵等,影響了氣田的整體開發(fā)和經(jīng)濟(jì)效益[23]。如克拉2氣田2011—2013年連續(xù)3年在供暖期采用放大壓差式進(jìn)行調(diào)峰,負(fù)荷因子介于1.04~1.09(氣田開發(fā)管理綱要規(guī)定負(fù)荷因子介于0.8~0.9),導(dǎo)致氣井產(chǎn)水,局部水體錐進(jìn)嚴(yán)重,氣田提前見水,氣田調(diào)峰能力大幅度下降。長(zhǎng)慶油田、青海油田放大壓差式的提產(chǎn)也不同程度地造成了氣井產(chǎn)能下降、出水、出砂加劇的情況,要大幅度提升氣田調(diào)峰能力難度極大。
LNG接收站具有快速靈活、周轉(zhuǎn)快的特點(diǎn),有著極強(qiáng)的應(yīng)急調(diào)峰能力。中石油的唐山LNG、江蘇LNG和大連LNG接收站最大日供氣能力達(dá)到9 900×104m3,其調(diào)峰能力在應(yīng)對(duì)供暖季高峰用氣日調(diào)峰中可發(fā)揮不可替代的作用,但其持續(xù)調(diào)峰能力則受儲(chǔ)罐容量、碼頭接收能力、接卸能力、氣化能力、外輸管道能力和LNG供氣源等的影響。LNG供氣源受制于國(guó)際LNG市場(chǎng)及供應(yīng)能力的限制,尤其是現(xiàn)貨市場(chǎng)具有價(jià)格波動(dòng)大、采購(gòu)不確定性大特點(diǎn),其調(diào)峰成本和安全風(fēng)險(xiǎn)較高。同時(shí),由于受制于海事條件和天氣條件,LNG調(diào)峰的不確定性較高[24]。
表1 國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)氣庫(kù)地質(zhì)情況對(duì)比表
LNG接收站及外輸管道的建設(shè)費(fèi)用及利用率直接影響調(diào)峰成本,若僅將LNG作為供暖季調(diào)峰設(shè)施,其利用率必然大大降低,勢(shì)必大大提高調(diào)峰成本。
我國(guó)已形成西北、西南、東北和海上天然氣進(jìn)口通道格局,2016年天然氣對(duì)外依存度已達(dá)到34.9%[25],而2017年天然氣對(duì)外依存度接近40%。目前陸上進(jìn)口管道氣主要來(lái)自中亞和緬甸,不久的將來(lái),俄羅斯也將成為我國(guó)進(jìn)口管道氣來(lái)源。2016年和2017年中亞管道出于多種原因,土庫(kù)曼斯坦單方面多次減供,加之烏茲別克斯坦、哈薩克斯坦的無(wú)序下載,日減供量與合同供氣量相差(2 000~5 000)×104m3,給西氣東輸沿線及京津冀地區(qū)調(diào)峰保供造成巨大的壓力。在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi),違約減供和無(wú)序下載的風(fēng)險(xiǎn)依然存在。
為實(shí)現(xiàn)綠水青山清潔發(fā)展的戰(zhàn)略,2017年環(huán)保部印發(fā)《京津冀及周邊地區(qū)2017—2018年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅(jiān)行動(dòng)方案》[26],要求“2+26”城市在2017年10月底完成以電代煤、以氣代煤300萬(wàn)戶以上。京津冀及周邊地區(qū)實(shí)施煤改氣后,相繼在河北、山東、山西和河南等省出現(xiàn)氣荒,上述發(fā)展目標(biāo)要得以實(shí)現(xiàn),天然氣年消費(fèi)量平均增量需超過(guò)300×108m3,調(diào)峰保供壓力勢(shì)必進(jìn)一步增大。
天然氣調(diào)峰設(shè)施一般指地下儲(chǔ)氣庫(kù)、LNG(接收)調(diào)峰站和儲(chǔ)氣球罐等,氣田和管道具有重要的調(diào)峰作用,但一般列入天然氣調(diào)峰設(shè)施體系中。
2011年利用所得稅返還政策相繼開建的6座儲(chǔ)氣庫(kù),2015年已全部建成,目前正處在擴(kuò)容達(dá)產(chǎn)階段,大部分尚未達(dá)到設(shè)計(jì)能力。近年啟動(dòng)的新建儲(chǔ)氣庫(kù)項(xiàng)目只有中石化的文23儲(chǔ)氣庫(kù),新庫(kù)建設(shè)步伐明顯放慢。近年儲(chǔ)氣庫(kù)調(diào)峰能力持續(xù)增加,主要緣于2011年啟動(dòng)建設(shè)的6座儲(chǔ)氣庫(kù)全面進(jìn)入擴(kuò)容達(dá)產(chǎn)階段。國(guó)內(nèi)天然氣骨干管道長(zhǎng)度為7.4×104km,年天然氣管輸能力為2 800×108m3,與之配套的儲(chǔ)氣庫(kù)25座,天然氣調(diào)峰量為100×108m3,與美國(guó)、歐盟和俄羅斯相比,儲(chǔ)氣庫(kù)調(diào)峰比例明顯偏低(圖1)。
圖1 國(guó)內(nèi)外天然氣管線長(zhǎng)度和儲(chǔ)氣庫(kù)規(guī)模對(duì)比圖
LNG調(diào)峰站包括2大類:①一類是沿海建成的大型LNG接收站,其不僅能滿足沿海地區(qū)淡季的天然氣基本需求,還在供暖季具備一定的調(diào)峰能力,如江蘇LNG、唐山LNG和大連LNG;②另一類屬于完全以應(yīng)急及供暖季調(diào)峰為目的的調(diào)峰設(shè)施,如上海五號(hào)溝LNG調(diào)峰站和陜西楊凌LNG調(diào)峰站等。近年沿海特別是環(huán)渤海灣地區(qū)大型LNG調(diào)峰站建設(shè)步伐不能完全滿足快速發(fā)展的天然氣調(diào)峰需求,完全以應(yīng)急及供暖季調(diào)峰為目的的調(diào)峰設(shè)施近年發(fā)展較快,但仍不能滿足供暖季的調(diào)峰需求。
總體看來(lái),天然氣調(diào)峰設(shè)施建設(shè)落后于市場(chǎng)發(fā)展,天然氣調(diào)峰保供體系尚待進(jìn)一步完善。
國(guó)內(nèi)冬季主要采用儲(chǔ)氣庫(kù)、氣田、進(jìn)口管道氣和LNG接收站等綜合方式進(jìn)行天然氣調(diào)峰,調(diào)峰能力逐年增強(qiáng)。統(tǒng)計(jì)資料表明,2016年中石油銷售天然氣1 390×108m3,天然氣調(diào)峰量為155×108m3,其中儲(chǔ)氣庫(kù)調(diào)峰量占34.2%,氣田調(diào)峰量占26%,進(jìn)口管道氣調(diào)峰量占18.1%,LNG調(diào)峰量占18%(圖2)。從圖2可以看出,氣田調(diào)峰量趨于穩(wěn)定,儲(chǔ)氣庫(kù)調(diào)峰、進(jìn)口LNG調(diào)峰及管道氣調(diào)峰增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯。
總體來(lái)看,多類型儲(chǔ)氣設(shè)施并存,多渠道資源供氣是我國(guó)天然氣調(diào)峰保供的常態(tài)。
圖2 中石油歷年不同調(diào)峰手段的貢獻(xiàn)量圖
我國(guó)多樣化的氣候條件決定了需要構(gòu)建差異化的天然氣調(diào)峰保供體系,一月份平均氣溫0 ℃線以北為傳統(tǒng)集中供暖區(qū),0~4 ℃線之間的區(qū)域(長(zhǎng)江中下游大中城市)有供暖需求,4~8 ℃線也有短期采暖需求。
中國(guó)天然氣需求淡季和旺季明顯,由于取暖用氣消費(fèi)比重大,且可中斷用戶較少,導(dǎo)致供暖季天然氣調(diào)峰保供壓力極大。2016年北方地區(qū)天然氣取暖面積共約22×108m3,天然氣用量為259×108m3,加之長(zhǎng)江中下游大中城市及部分一月平均氣溫4~6℃的地區(qū)有短期采暖要求的用戶也需要利用天然氣采暖,冬季天然氣采暖需求量可能超過(guò)300×108m3,而這部分需求均屬于調(diào)峰用氣。
要滿足北方供暖區(qū)季節(jié)峰谷差巨大的市場(chǎng),儲(chǔ)氣庫(kù)需在天然氣需求淡季盡可能多注氣,在天然氣需求旺季盡可能多采氣;北方大型LNG接收站在充分利用現(xiàn)有儲(chǔ)罐及氣化能力的基礎(chǔ)上,盡可能在天然氣需求旺季安排采購(gòu)現(xiàn)貨;隸屬于地方政府及燃?xì)馄髽I(yè)的以應(yīng)急及供暖季調(diào)峰為目的的LNG調(diào)峰站應(yīng)根據(jù)市場(chǎng)需求在天然氣需求旺季到來(lái)之前做好儲(chǔ)備;氣田調(diào)峰產(chǎn)能建設(shè)應(yīng)及早安排,盡量減少以放大壓差為方式的天然氣調(diào)峰;進(jìn)口管道氣應(yīng)和供氣國(guó)及管道途經(jīng)國(guó)家做好協(xié)調(diào),盡量減少違約供氣及無(wú)序下載。盡早建成在天然氣需求淡季重儲(chǔ)存、在天然氣需求旺季強(qiáng)優(yōu)化的調(diào)峰保供體系,以滿足北方供暖區(qū)季節(jié)峰谷差巨大的市場(chǎng)。
國(guó)家《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014—2020年)》[27]明確“增強(qiáng)能源保障能力和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)”兩項(xiàng)任務(wù),加大推進(jìn)天然氣市場(chǎng)化改革力度,近年來(lái)密集出臺(tái)一系列配套政策(圖3),均對(duì)天然氣調(diào)峰保供提出了更高的要求。
鑒于天然氣管網(wǎng)是最主要的風(fēng)險(xiǎn),為了滿足天然氣輸配要求,需要采取相應(yīng)措施提升天然氣管道建設(shè)和運(yùn)營(yíng)能力。
1)加快實(shí)施天然氣輸配管網(wǎng)建設(shè)投資多元化,積極引入社會(huì)資本參與國(guó)家基礎(chǔ)管道投資,并以此推動(dòng)國(guó)家石油公司的混合所有制改革。
2)繼續(xù)落實(shí)國(guó)家《油氣管網(wǎng)設(shè)施公平開放監(jiān)管辦法(試行)》等有關(guān)辦法和措施,促進(jìn)油氣管網(wǎng)的第三方準(zhǔn)入,加快油氣管網(wǎng)設(shè)施公平開放,有效匹配天然氣供需,提高天然氣管網(wǎng)設(shè)施的利用效率。
3)進(jìn)一步提高天然氣管道建設(shè)能力。隨著管道獨(dú)立運(yùn)行,進(jìn)一步開放天然氣管道建設(shè)市場(chǎng),培育并提高社會(huì)施工建設(shè)能力,鼓勵(lì)符合資質(zhì)的社會(huì)建設(shè)施工能力進(jìn)入天然氣管道建設(shè)市場(chǎng),發(fā)展壯大管道建設(shè)施工隊(duì)伍。
圖3 國(guó)家近年來(lái)出臺(tái)的關(guān)于天然氣業(yè)務(wù)改革相關(guān)政策統(tǒng)計(jì)圖
4)目前中國(guó)主要天然氣管網(wǎng)屬于中石油、中石化和中海油,三大公司天然氣管網(wǎng)尚未達(dá)到互聯(lián)互通。加快主要管網(wǎng)互聯(lián)互通對(duì)調(diào)劑天然氣用戶需求、提高天然氣調(diào)峰保供能力有重要意義。2017—2018供暖季,中海油從廣東管網(wǎng)反輸西氣東輸二線、中海油天津?yàn)I達(dá)管道與中石油天津管網(wǎng)成功對(duì)接,實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)互通,為有效釋放華北地區(qū)的供氣能力、保障京津冀地區(qū)的天然氣調(diào)峰保供發(fā)揮了重要作用。
鑒于我國(guó)天然氣資源區(qū)與消費(fèi)市場(chǎng)分離、建庫(kù)資源分布不均的特點(diǎn),結(jié)合國(guó)內(nèi)實(shí)際情況,因地制宜發(fā)展各種天然氣調(diào)峰設(shè)施。天然氣調(diào)峰設(shè)施總體布局:①近期采取儲(chǔ)氣庫(kù)、LNG和氣田共同參與調(diào)峰,中遠(yuǎn)期以儲(chǔ)氣庫(kù)為主,LNG和氣田調(diào)峰作為補(bǔ)充,發(fā)展可中斷用戶,減少其他用戶的壓減氣量;②在供氣調(diào)峰方式上,季節(jié)調(diào)峰主要依靠?jī)?chǔ)氣庫(kù),必要時(shí)用LNG終端作補(bǔ)充,城市月高峰用氣鼓勵(lì)發(fā)展LNG調(diào)峰設(shè)施,與季節(jié)型調(diào)峰的儲(chǔ)氣庫(kù)聯(lián)合使用。
儲(chǔ)氣庫(kù)是一種最有效、最經(jīng)濟(jì)、適用范圍最廣的調(diào)峰手段,目前我國(guó)儲(chǔ)氣庫(kù)調(diào)峰氣量占天然氣消費(fèi)量的比例僅為4%,遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家10%的平均水平,應(yīng)進(jìn)一步加快儲(chǔ)氣庫(kù)的建設(shè)力度。
1)儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)方式:首選枯竭油氣藏,其次是鹽穴和含水層。
2)儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)規(guī)模:近期以調(diào)峰儲(chǔ)備為主;遠(yuǎn)期可以考慮儲(chǔ)氣庫(kù)戰(zhàn)略儲(chǔ)備,逐步使工作氣量占天然氣消費(fèi)量的比例超過(guò)10%。
3)儲(chǔ)氣庫(kù)布局:因地制宜、重視保重點(diǎn)消費(fèi)區(qū),兼顧區(qū)域調(diào)配,優(yōu)先部署在天然氣進(jìn)口通道、長(zhǎng)輸管道沿線、消費(fèi)市場(chǎng)中心附近。在庫(kù)址資源豐富地區(qū)(如西北和西南地區(qū))投運(yùn)儲(chǔ)氣庫(kù)滿足本地區(qū)天然氣調(diào)峰需求的同時(shí),部分余量可作為應(yīng)急儲(chǔ)備以應(yīng)對(duì)各種原因造成的供氣中斷,同時(shí)可以考慮開采的大氣田,如塔里木的克拉2氣田;在庫(kù)址資源相對(duì)稀缺的天然氣消費(fèi)區(qū)(如環(huán)渤海、長(zhǎng)三角、中西部、中南、東南沿海地區(qū))應(yīng)加大勘探評(píng)價(jià)力度,繼續(xù)尋找有利的建庫(kù)目標(biāo),滿足本地區(qū)天然氣調(diào)峰需求,同時(shí)利用天然氣管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)臨近富余區(qū)域的天然氣調(diào)配,以緩解天然氣調(diào)峰壓力;對(duì)于天然氣樞紐地區(qū)如中西部地區(qū),地處長(zhǎng)慶氣區(qū)與陜京、西氣東輸各大輸氣干線交匯處,應(yīng)加大該地區(qū)的庫(kù)址篩選和建庫(kù)力度,增加儲(chǔ)氣規(guī)模,使其成為儲(chǔ)氣調(diào)峰的應(yīng)急樞紐,利用在此交匯的各條輸氣管線實(shí)現(xiàn)向周邊地區(qū)調(diào)配天然氣的目的。
1)LNG目標(biāo)市場(chǎng)的調(diào)峰需要通過(guò)LNG資源不均勻購(gòu)買、冬季現(xiàn)貨采購(gòu)、多建LNG儲(chǔ)罐并結(jié)合用氣量管理來(lái)實(shí)現(xiàn)冬季短期高日調(diào)峰,進(jìn)一步優(yōu)化長(zhǎng)約合同的定價(jià)和資源保障機(jī)制,協(xié)調(diào)好現(xiàn)役14座LNG接收站長(zhǎng)貿(mào)與現(xiàn)貨、氣化日調(diào)峰與液態(tài)銷售的關(guān)系,確保LNG接收站的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
2)積極加強(qiáng)與能源通道有關(guān)資源國(guó)的溝通協(xié)商,簽署補(bǔ)充協(xié)議等以保障項(xiàng)目的資源供給和管道安全運(yùn)行。
近幾年,受價(jià)格、資源及宏觀經(jīng)濟(jì)等因素的影響,國(guó)產(chǎn)天然氣增速放緩,未來(lái)天然氣產(chǎn)量持續(xù)快速增長(zhǎng),非常規(guī)氣比例將逐步上升,應(yīng)繼續(xù)加大天然氣供給側(cè)力度,加大重點(diǎn)氣田的產(chǎn)能建設(shè)。
歐美國(guó)家實(shí)行天然氣峰谷價(jià),美國(guó)天然氣冬夏季的價(jià)格相差50%以上,法國(guó)冬季氣價(jià)是夏季的1.2~1.5倍[28],客觀上起到了機(jī)動(dòng)調(diào)整調(diào)峰用氣量的作用。中國(guó)應(yīng)積極研究天然氣峰谷價(jià)格,通過(guò)制訂不同用氣時(shí)段的“峰谷價(jià)格”等方式引導(dǎo)市場(chǎng)的天然氣“調(diào)峰”能力建設(shè),利用價(jià)格杠桿引導(dǎo)天然氣用戶合理避峰。
1)中國(guó)目前盡管已建立以儲(chǔ)氣庫(kù)、氣田、進(jìn)口管道氣和沿海大型LNG接收站等構(gòu)成的天然氣綜合調(diào)峰保供系統(tǒng),但天然氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施受制于儲(chǔ)氣庫(kù)建庫(kù)地質(zhì)條件復(fù)雜、氣田放大壓差式調(diào)峰影響氣田開采壽命、LNG調(diào)峰的成本和安全風(fēng)險(xiǎn)較高、進(jìn)口管道氣存在中斷風(fēng)險(xiǎn)等,天然氣調(diào)峰設(shè)施建設(shè)落后于市場(chǎng)發(fā)展,仍然難以滿足天然氣調(diào)峰需求的快速增長(zhǎng)。
2)結(jié)合國(guó)內(nèi)天然氣資源、市場(chǎng)需求及國(guó)家能源改革等方面綜合考慮,未來(lái)多類型儲(chǔ)氣設(shè)施并存、多渠道資源供氣是我國(guó)天然氣調(diào)峰保供的常態(tài),需要進(jìn)一步建立天然氣需求淡季重儲(chǔ)存、天然氣需求旺季強(qiáng)優(yōu)化的調(diào)峰保供體系,以滿足北方供暖區(qū)天然氣需求量季節(jié)峰谷差巨大的市場(chǎng)。同時(shí)也符合國(guó)家對(duì)能源領(lǐng)域深化改革的要求。
3)中國(guó)天然氣調(diào)峰保供6點(diǎn)應(yīng)對(duì)策略與建議:①加快推進(jìn)全國(guó)天然氣輸配管線建設(shè),實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通;②因地制宜地發(fā)展適合我國(guó)國(guó)情的調(diào)峰設(shè)施;③大力發(fā)展儲(chǔ)氣庫(kù),使其成為天然氣調(diào)峰的首要方式;④充分發(fā)揮LNG的調(diào)峰優(yōu)勢(shì),適度發(fā)展LNG調(diào)峰設(shè)施,提升海陸4大能源通道的綜合利用水平;⑤加大天然氣供給側(cè)保障力度,確保國(guó)產(chǎn)氣的主體作用;⑥積極利用經(jīng)濟(jì)杠桿,采用不同的定價(jià)機(jī)制,確保供氣安全。
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