何東博 賈成業(yè) 位云生 郭建林 冀 光 李易隆

中國石油勘探開發(fā)研究院

0 引言

1821年，第一家天然氣公司——美國佛雷多尼亞天然氣照明公司誕生，開啟了世界天然氣商業(yè)化應(yīng)用；1916年，首個大氣田——美國門羅氣田（Monroe Field）的發(fā)現(xiàn)開啟了世界天然氣規(guī)?；瘧?yīng)用[1]。200年來，世界天然氣產(chǎn)業(yè)體系結(jié)構(gòu)日漸完善，實(shí)現(xiàn)了從勘探開發(fā)、儲運(yùn)運(yùn)輸、天然氣貿(mào)易、燃料化工的全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，天然氣在世界能源體系中的作用與地位日益顯現(xiàn)，取得了令人矚目的成就：①全球天然氣產(chǎn)量由1920年的228×108m3到2021年的4.04×1012m3，實(shí)現(xiàn)了超過150倍的增長；②當(dāng)前世界天然氣管道長度達(dá)286.32×104km，液化天然氣生產(chǎn)能力達(dá)到4.63×108t/a，地下儲氣庫662座、工作容量4 220×108m3，建立了管道氣、LNG與儲氣庫為一體協(xié)同的中游產(chǎn)業(yè)群[2-4]；③天然氣成為全球第三大能源消費(fèi)品種，天然氣在發(fā)電、燃料、化工領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，在能源消費(fèi)體系中占比達(dá)到24.72%；④天然氣市場機(jī)制不斷完善，形成了以美國紐約商品交易所期貨交易、亨利中心現(xiàn)貨交易、英國天然氣交易中心現(xiàn)貨交易、日韓液化天然氣現(xiàn)貨交易為代表的天然氣現(xiàn)貨和虛擬交易相結(jié)合的市場定價機(jī)制，促進(jìn)了區(qū)域和全球天然氣供需平衡。

天然氣指蘊(yùn)藏于地層中的烴類和非烴類氣體的混合物，具有清潔低碳的自然屬性，是化石能源中相對低碳品種，其單位熱值二氧化碳排放量是石油的77%、煤炭的59%[5]。天然氣是連接煤炭和石油等高碳化石能源與太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿葻o碳新能源的紐帶，是實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)從高碳向無碳轉(zhuǎn)型過渡的橋梁。能源轉(zhuǎn)型指人類能源利用從木柴到煤炭、從煤炭到油氣、從油氣到新能源、從有碳到無碳的發(fā)展趨勢，是能源形態(tài)、能源技術(shù)、能源結(jié)構(gòu)、能源管理等能源體系主體要素發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變的過程[6]。世界能源轉(zhuǎn)型是實(shí)現(xiàn)人類能源利用與地球碳循環(huán)體系間“碳中和”目標(biāo)的必然要求和趨勢。在世界能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程中，天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展是促進(jìn)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)由高碳化石能源為主體向無碳新能源為主體轉(zhuǎn)變的橋梁和紐帶，是實(shí)現(xiàn)第三次世界能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。

站在世界能源體系即將發(fā)生第三次能源轉(zhuǎn)型的歷史節(jié)點(diǎn)，回顧世界天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程，從天然氣自然屬性、發(fā)展戰(zhàn)略與產(chǎn)業(yè)政策、勘探開發(fā)理論創(chuàng)新、開發(fā)技術(shù)進(jìn)步、儲運(yùn)運(yùn)輸、貿(mào)易發(fā)展、終端消費(fèi)等多角度剖析世界天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)部、外部驅(qū)動力與協(xié)同驅(qū)動力；從能源體系結(jié)構(gòu)、開發(fā)生產(chǎn)特征、貿(mào)易發(fā)展格局、消費(fèi)利用趨勢等多維度分析世界天然氣產(chǎn)業(yè)形勢；從天然氣開發(fā)生產(chǎn)新格局、貿(mào)易發(fā)展新方向、消費(fèi)利用新趨勢、產(chǎn)業(yè)發(fā)展新領(lǐng)域等全方位研判天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，對加快天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展、踐行“清潔高效開發(fā)利用化石能源”新時代的能源發(fā)展戰(zhàn)略、構(gòu)建新常態(tài)下安全、先進(jìn)、高效的國家能源體系具有重大意義。

1 世界天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展動力

縱觀世界天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程（圖1），世界天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有3大動力，即：內(nèi)部驅(qū)動力、外部驅(qū)動力和協(xié)同驅(qū)動力。天然氣的自然屬性促進(jìn)了天然氣需求量、終端利用量不斷上升，天然氣商業(yè)化、規(guī)?；贸潭炔粩嗵岣?，是天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)部驅(qū)動力；天然氣發(fā)展戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)政策是天然氣上游開發(fā)的推進(jìn)劑，促進(jìn)了天然氣產(chǎn)量和供給能力上升，是天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展外部驅(qū)動力；天然氣產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善、上游—中游—下游一體化協(xié)同發(fā)展，是天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的協(xié)同驅(qū)動力。

圖1 世界天然氣工業(yè)發(fā)展歷程圖[7]

1.1 高熱值、清潔低碳自然屬性，是促進(jìn)天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)部驅(qū)動力

天然氣具有高熱值、清潔低碳的自然屬性。在化石能源中，煤炭標(biāo)準(zhǔn)熱值為20.93 MJ/kg，石油標(biāo)準(zhǔn)熱值為41.87 MJ/kg，天然氣標(biāo)準(zhǔn)熱值為38.97 MJ/kg，即天然氣熱值與石油相當(dāng)，為煤炭的1.86倍；煤炭CO2排放因子為0.094 6 kg/MJ，石油排放因子為0.073 3 kg/MJ，天然氣排放因子為0.056 1 kg/MJ，即天然氣碳排放強(qiáng)度是石油的0.77倍，煤炭的0.59倍[5]；且天然氣主要成分為甲烷，硫、氮等元素含量極低，與木柴、煤炭和石油相比，天然氣更高效、更清潔。早在十八世紀(jì)末，天然氣即應(yīng)用于燃?xì)庹彰?，并開始廣泛地應(yīng)用于工業(yè)照明、家庭生活。從1821年，美國第一家天然氣公司誕生，開啟了天然氣商業(yè)化規(guī)?；瘧?yīng)用，到2021年，世界天然氣年產(chǎn)銷量達(dá)到4.04×1012m3，成為主要的能源消費(fèi)類型之一。

天然氣的高熱值屬性促進(jìn)了天然氣規(guī)模應(yīng)用，推動了石油和天然氣對煤炭的替代，實(shí)現(xiàn)了第二次能源轉(zhuǎn)型，保障了人類文明相繼進(jìn)入“電氣時代”和“信息時代”；天然氣的清潔低碳屬性仍將促進(jìn)天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，架設(shè)起世界能源體系從高碳化石能源到無碳新能源第三次轉(zhuǎn)型的橋梁[6]。因此，天然氣是實(shí)現(xiàn)世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，天然氣具有清潔低碳的自然屬性與作為穩(wěn)定的化石能源能量載體的雙重屬性，因而，天然氣是連接高碳化石能源與無碳新能源的橋梁，是新能源產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展的最佳伙伴，天然氣“鼎盛期”與新能源“黃金期”具有重疊效應(yīng)和累加效應(yīng)[6]。

1.2 天然氣發(fā)展戰(zhàn)略與產(chǎn)業(yè)政策是促進(jìn)天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的外部驅(qū)動力

發(fā)展戰(zhàn)略是行動綱領(lǐng)，產(chǎn)業(yè)政策是實(shí)踐指南。發(fā)展戰(zhàn)略以指導(dǎo)發(fā)展方向、規(guī)劃發(fā)展路徑、明確發(fā)展目標(biāo)為內(nèi)涵，是推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的行動綱領(lǐng)。產(chǎn)業(yè)政策具有彌補(bǔ)市場缺陷、有效配置資源、扶持產(chǎn)業(yè)發(fā)展的功能，是引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)步的實(shí)踐指南。以美國天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史為例[8]（圖2），產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期（1821—1938年），由于市場規(guī)模小、產(chǎn)業(yè)鏈不完善，基本處于自由發(fā)展階段；一次發(fā)展期（1938—1973年），天然氣年均消費(fèi)量增長達(dá)到8%，被稱為美國天然氣產(chǎn)業(yè)的“黃金時代”[1]，該階段美國天然氣產(chǎn)業(yè)扶持政策是天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的外部驅(qū)動力；發(fā)展瓶頸期（1972—2006年），天然氣產(chǎn)量維持中高位運(yùn)行，但消費(fèi)量持續(xù)上升，產(chǎn)量無法實(shí)現(xiàn)突破導(dǎo)致進(jìn)口量持續(xù)上升；二次發(fā)展期（2007年至今），天然氣產(chǎn)量迎來上升勢頭，產(chǎn)量再次攀升，天然氣貿(mào)易趨勢發(fā)生逆轉(zhuǎn)。2017年，美國國內(nèi)天然氣產(chǎn)量繼1970年以來首次超過消費(fèi)量，實(shí)現(xiàn)“天然氣獨(dú)立”；2021年美國天然氣凈出口量已達(dá)到 1 074.86×108m3。

圖2 美國天然氣歷年產(chǎn)量、消費(fèi)量和進(jìn)口量歷史曲線圖[9]

縱觀美國天然氣產(chǎn)業(yè)一、二次發(fā)展期，天然氣產(chǎn)業(yè)政策和能源戰(zhàn)略是實(shí)現(xiàn)天然氣產(chǎn)量上升的主導(dǎo)力量，是推動天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的外部驅(qū)動力。一次發(fā)展期，美國國會于1938年頒布了《天然氣法案》，并于1954年修訂頒布了“菲利普決議”，通過價格監(jiān)管將天然氣井口價格設(shè)定為0.493美元/MMBTU（0.017美元/m3），低于同時期煤炭市場價格[8,10]。天然氣產(chǎn)業(yè)憑借價格優(yōu)勢，市場需求快速增長刺激生產(chǎn)，到1972年美國天然氣產(chǎn)量已達(dá)到5 858×108m3。因此，以價格管制形成的價格優(yōu)勢為核心的產(chǎn)業(yè)政策是美國天然氣產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)一次發(fā)展的外部驅(qū)動力。1972—2006年，由于需求對生產(chǎn)的驅(qū)動力逐漸減弱、天然氣價格管制導(dǎo)致價格無法進(jìn)一步有效刺激生產(chǎn)，美國天然氣產(chǎn)業(yè)進(jìn)入發(fā)展瓶頸期，亟需對天然氣產(chǎn)業(yè)政策和發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行調(diào)整?！短烊粴庹叻ā贰对鸵馔猥@利法》和“能源獨(dú)立”戰(zhàn)略等一系列新的產(chǎn)業(yè)政策和發(fā)展戰(zhàn)略頒布和實(shí)施成為美國天然氣產(chǎn)業(yè)成功跨越發(fā)展瓶頸期，進(jìn)入二次發(fā)展期的關(guān)鍵。1978年頒布的《天然氣政策法》旨在建立統(tǒng)一的天然氣市場，使供給和需求達(dá)到平衡，讓市場的力量決定天然氣井口價格，天然氣產(chǎn)業(yè)政策由價格管制調(diào)整為市場定價機(jī)制；1980年頒布的《原油意外獲利法》對非常規(guī)氣開發(fā)實(shí)行稅收抵免，額度為1.083美元/MMScf（0.26美元/m3），是同期天然氣市場價格的62%[8-9]。市場定價機(jī)制、非常規(guī)氣稅收抵免、以非常規(guī)氣為重點(diǎn)的天然氣產(chǎn)業(yè)政策和能源發(fā)展戰(zhàn)略主導(dǎo)了美國“頁巖革命”的爆發(fā)，重新為天然氣產(chǎn)業(yè)注入了新的發(fā)展動力，美國天然氣產(chǎn)業(yè)成功進(jìn)入二次發(fā)展期。2007年，美國天然氣產(chǎn)量重新恢復(fù)上升趨勢，至2021年天然氣年產(chǎn)量達(dá)到9 342×108m3，其中非常規(guī)氣產(chǎn)量占比89%。

1.3 產(chǎn)業(yè)鏈不斷發(fā)展完善、上游—中游—下游一體化協(xié)同發(fā)展是天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的協(xié)同驅(qū)動力

1.3.1 上游勘探開發(fā)理論創(chuàng)新與技術(shù)進(jìn)步是促進(jìn)天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的協(xié)同驅(qū)動力之一

1821年，美國紐約第一口工業(yè)天然氣井鉆探成功，揭開了世界天然氣勘探開發(fā)的序幕。天然氣地質(zhì)理論創(chuàng)新和勘探開發(fā)技術(shù)、鉆完井與儲層改造技術(shù)進(jìn)步是天然氣上游產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展、產(chǎn)量不斷攀升的驅(qū)動力。天然氣地質(zhì)理論是指導(dǎo)天然氣勘探領(lǐng)域的指南針。從19世紀(jì)70年代海相生油理論萌芽，20世紀(jì)20年代陸相生油理論形成，到20世紀(jì)40年代煤成氣理論建立，油型氣和煤成氣理論兩大天然氣成因理論促進(jìn)了世界天然氣勘探新領(lǐng)域的不斷突破。天然氣成因理論是天然氣地質(zhì)理論的源頭，1979年《天然氣地質(zhì)學(xué)》出版，“為天然氣地質(zhì)學(xué)由從屬和依附于石油地質(zhì)學(xué)中獨(dú)立出來而成為一門分支科學(xué)奠定了一定基礎(chǔ)”[7,11]，1995年美國地質(zhì)調(diào)查局提出“連續(xù)氣聚集”理念進(jìn)一步豐富了天然氣地質(zhì)學(xué)理論內(nèi)涵，逐步建立起完善的常規(guī)天然氣地質(zhì)學(xué)、非常規(guī)天然氣地質(zhì)學(xué)理論體系。天然氣地質(zhì)學(xué)以天然氣成因理論為基礎(chǔ)，發(fā)展完善了有機(jī)質(zhì)全過程生烴理論，建立了構(gòu)造氣藏、巖性氣藏、連續(xù)型氣藏等常規(guī)和非常規(guī)天然氣成藏理論，在克拉通盆地、前陸盆地、陸相湖盆、海相頁巖等系列領(lǐng)域取得勘探突破[11]。

以地震勘探、地球物理測井技術(shù)為代表的勘探技術(shù)不斷進(jìn)步，為精細(xì)描述地下儲層特征和巖石物理參數(shù)提供了技術(shù)手段。從光點(diǎn)照相記錄地震儀、模擬磁帶記錄地震儀、數(shù)字地震儀到萬道數(shù)字地震儀的升級換代，地震勘探技術(shù)逐步實(shí)現(xiàn)了從一維、二維到三維、四維的數(shù)據(jù)采集和處理，取得了從人工處理到多次覆蓋、從疊前深度偏移技術(shù)到各向異性技術(shù)的不斷進(jìn)步[11]；地球物理測井技術(shù)通過對巖石電阻率、聲波速度、巖石密度、射線俘獲及發(fā)射能力等參數(shù)測定，定量評價儲層參數(shù)和流體性質(zhì)，地震勘探技術(shù)和地球物理測井技術(shù)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化精細(xì)描述地下油氣藏特征和儲層參數(shù)。

天然氣開發(fā)技術(shù)以科學(xué)開發(fā)天然氣藏為目標(biāo)，通過設(shè)計(jì)科學(xué)的開發(fā)技術(shù)指標(biāo)、制定合理的開發(fā)技術(shù)政策，實(shí)現(xiàn)天然氣氣藏開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益最大化。天然氣開發(fā)技術(shù)形成了以井型優(yōu)先、井距/井網(wǎng)優(yōu)化、開發(fā)指標(biāo)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制度優(yōu)化、控水開發(fā)和體積開發(fā)技術(shù)系列，實(shí)現(xiàn)了碳酸鹽巖氣藏、砂巖氣藏、火山巖氣藏等不同類型氣藏科學(xué)開發(fā)，有效促進(jìn)了有水氣藏和致密氣、頁巖氣等非常規(guī)氣藏規(guī)模效益開發(fā)[12]。

水平井鉆完井和壓裂改造工程技術(shù)進(jìn)步是提高單井產(chǎn)量和提升開發(fā)效益的有效技術(shù)手段。以美國為例，從2008年開始年度新鉆井中直井?dāng)?shù)呈持續(xù)下降趨勢，水平井占年度新鉆井?dāng)?shù)的比例從1990年的2%上升至2019年的75%[9,13]，水平井平均單井進(jìn)尺呈持續(xù)上升，水平井成為油氣開發(fā)首選井型。壓裂改造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了壓裂液體系從傳統(tǒng)胍膠到低黏滑溜水體系、支撐劑由陶粒到石英砂的轉(zhuǎn)變，從而有效降低壓裂作業(yè)成本；壓裂設(shè)計(jì)和施工工藝實(shí)現(xiàn)了分級分段、段內(nèi)多簇高密度造縫，從而達(dá)到儲層充分改造的目標(biāo)。通過降低作業(yè)成本和提高改造效果實(shí)現(xiàn)降本增效，有效促進(jìn)非常規(guī)、低品位資源的規(guī)模效益開發(fā)。

1.3.2 中游天然氣管輸、液化和儲氣庫規(guī)模不斷上升、市場化交易機(jī)制健全完善是促進(jìn)天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的協(xié)同驅(qū)動力之二

管輸是石油天然氣最經(jīng)濟(jì)的輸送方式。1865年，美國賓夕法尼亞州建成第一條原油輸送管道；1891年，加拿大和美國間鋪設(shè)了第一條從安大略巴特爾到紐約布法羅的輸氣管線，標(biāo)志著天然氣管道貿(mào)易的出現(xiàn)。據(jù)美國中央情報局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示[3]，當(dāng)前世界天然氣管線總長度為286.32×104km，其中美國是全球天然氣管道最長的國家，天然氣管道長度達(dá)198.43×104km[3]，占世界總長度的69.3%；俄羅斯和中國天然氣管道長度分別為17.77×104km、7.60×104km，分別列世界第二位和第三位；到2022年，全球計(jì)劃投資742億美元，新修建管道15.39×104km，其中4.93×104km在亞洲地區(qū)，北美和原獨(dú)聯(lián)體國家分別為2.47×104km和2.36×104km。同時，隨著亞洲地區(qū)新興經(jīng)濟(jì)體能源需求上升，全球管道氣貿(mào)易量持續(xù)上升，2021年全球管道氣貿(mào)易量達(dá)到7 044×108m3。

液化天然氣（LNG）指天然氣經(jīng)壓縮、冷卻至其凝點(diǎn)溫度（-161.5 ℃）后變成液體。液化天然氣的體積為同量氣態(tài)體積的1/625。液化天然氣具有彈性和靈活性的貿(mào)易特點(diǎn)，且隨著天然氣液化技術(shù)發(fā)展和液化天然氣船運(yùn)能力的持續(xù)上升，LNG貿(mào)易已經(jīng)逐漸發(fā)展成為天然氣貿(mào)易的主體。隨著近10年來液化天然氣領(lǐng)域投資持續(xù)強(qiáng)勁，全球LNG貿(mào)易發(fā)展迅速，天然氣液化能力持續(xù)上升。2021年，全球液化天然氣年生產(chǎn)能力達(dá)到6 250×108m3（4.63×108t），全球 LNG 年貿(mào)易量 5 162×108m3（3.80×108t）[14-16]。

地下儲氣庫在天然氣調(diào)峰和保障供氣安全方面具有不可替代的作用和優(yōu)勢。世界上典型的地下儲氣庫包括：枯竭油氣藏儲氣庫、含水層儲氣庫、巖穴儲氣庫和廢棄礦坑儲氣庫4種類型，其中，枯竭油氣藏儲氣庫占比75%以上，是地下儲氣庫主要類型。截至2021年12月，全球662座儲氣庫，總工作氣量4 220×108m3，66%的地下儲氣庫分布在美國和歐洲地區(qū)[4]，美國儲氣庫庫容量為1 145×108m3,工作氣量706×108m3（圖3）[17]；歐洲儲氣庫庫容量為1 037×108m3，工作氣量566×108m3（圖4）[18]。

圖3 2016—2020年美國地下儲氣庫運(yùn)行曲線圖[17]

圖4 2016—2020年歐洲地下儲氣庫運(yùn)行曲線圖[18]

市場化機(jī)制是優(yōu)化配置天然氣產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)天然氣上中下游協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵。市場化機(jī)制的核心和根本是價格機(jī)制，即通過相互聯(lián)系和相互制約的市場價格形成和價格調(diào)節(jié)機(jī)制，促進(jìn)供需兩端的平衡發(fā)展。美國是最早建立市場化定價機(jī)制、開展天然氣期貨和期權(quán)交易的國家。1990年8月，紐約商品期貨交易所（NYMEX）推出第一個標(biāo)準(zhǔn)化天然氣金融合約，以天然氣期貨合約的形式，交割地點(diǎn)設(shè)在美國路易斯安那州的亨利集輸中心（Henry Hub），標(biāo)志著全球天然氣期貨交易的開端。美國亨利交易中心天然氣期貨交易量和影響力占據(jù)主導(dǎo)地位，占全球天然氣衍生品交易總量的86%，逐漸發(fā)展成為全球天然氣貿(mào)易的基準(zhǔn)價格之一。目前，以美國亨利中心天然氣期貨價格（HH）、英國國家平衡點(diǎn)天然氣期貨（NBP）、荷蘭天然氣指數(shù)（TTF）、亞洲現(xiàn)貨液化天然氣基準(zhǔn)價格（JKM）為主體的全球天然氣交易體系的構(gòu)建和完善促進(jìn)了天然氣定價機(jī)制逐漸擺脫與油價掛鉤，形成獨(dú)立的市場交易價格體系，促進(jìn)了全球天然氣長期貿(mào)易合同中定價機(jī)制的合理化發(fā)展。

1.3.3 下游終端消費(fèi)領(lǐng)域不斷拓展、消費(fèi)利用規(guī)模不斷上升是促進(jìn)天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的協(xié)同驅(qū)動力之三

天然氣終端消費(fèi)從單一的燃燒利用不斷拓展到涵蓋天然氣發(fā)電、工業(yè)燃料、城市燃?xì)?、天然氣化工和交通運(yùn)輸?shù)让裼?、工業(yè)和交通領(lǐng)域。天然氣發(fā)電、工業(yè)燃料和城市燃?xì)馐侨蛱烊粴饨K端消費(fèi)的三大主要領(lǐng)域，消費(fèi)終端占比分別為39.1%、32.3%和21.2%；此外，天然氣化工和交通運(yùn)輸領(lǐng)域占比6.0%和1.5%[14]。與全球天然氣終端消費(fèi)結(jié)構(gòu)相比，中國天然氣終端消費(fèi)結(jié)構(gòu)差異主要表現(xiàn)在天然氣發(fā)電領(lǐng)域占比相對較低。中國天然氣終端消費(fèi)結(jié)構(gòu)中城市燃?xì)?、工業(yè)燃料、天然氣發(fā)電、天然氣化工和交通運(yùn)輸領(lǐng)域占比分別為34.9%、32.1%、21.7%、8.8%和2.6%。

同時，天然氣在終端消費(fèi)領(lǐng)域的拓展和利用規(guī)模的上升，是降低工業(yè)碳排放的有效手段。以鋼鐵行業(yè)為例，通過天然氣對煤炭的工業(yè)燃料替代CO2減排幅度可達(dá)到36%；天然氣替代輔以二氧化碳捕集和埋存技術(shù)（CCS）可降低85%～90%碳排放，以生物氣為燃料+CCS則可實(shí)現(xiàn)“凈零排放”[15]。以天然氣發(fā)電替代煤炭發(fā)電，則可全面降低污染物排放，CO2排放降低50%～60%、CO降低90%、SO2降低99%、NO降低80%～90%、固體顆粒物降低99%、汞降低100%[19]。

2 世界天然氣產(chǎn)業(yè)形勢

2.1 天然氣在能源結(jié)構(gòu)占比逐漸上升，世界能源體系形成“四分天下”的格局

世界能源體系逐漸形成煤炭、石油、天然氣和新能源“四分天下”的格局。2020年全球能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭消費(fèi)量為36.13×108t油當(dāng)量，石油消費(fèi)量為40.07×108t，天然氣消費(fèi)量為3.82×1012m3，新能源消費(fèi)量為22.39×108t油當(dāng)量，占比分別為27.20%、31.21%、24.73%和16.86%[20]。世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，天然氣和新能源的消費(fèi)量和占比穩(wěn)步上升，能源清潔化、低碳化趨勢持續(xù)加強(qiáng)。天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展促進(jìn)了化石能源體系中低碳化石能源對高碳化石能源的替代。

世界天然氣產(chǎn)業(yè)將迎來黃金發(fā)展期。隨著世界能源體系清潔化、低碳化生產(chǎn)消費(fèi)趨勢的深入，今后相當(dāng)長一段時期天然氣產(chǎn)業(yè)仍將保持持續(xù)發(fā)展態(tài)勢。據(jù)天然氣輸出國論壇預(yù)計(jì)，到2050年全球天然氣產(chǎn)量將達(dá)到5.9×1012m3，在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占比將上升至28%，超過石油和煤炭成為世界能源體系中的第一大化石能源品種；中國將成為亞太地區(qū)天然氣產(chǎn)量增長的主體，預(yù)計(jì)到2050年，中國天然氣產(chǎn)量將達(dá)到3 700×108m3[21]。

2.2 大氣田儲量和產(chǎn)量占比大，大氣田是世界天然氣產(chǎn)量持續(xù)上升的基礎(chǔ)和保障

大氣田是當(dāng)前世界天然氣產(chǎn)量的主體。大氣田指可采儲量超過3Tcf（849×108m3）的氣田。1916年，美國路易斯安那州發(fā)現(xiàn)的門羅氣田（Monroe Field），天然氣可采儲量4 248×108m3，是全球首個大氣田，也揭開了全球大氣田開發(fā)的序幕。大氣田儲量規(guī)模大、產(chǎn)量貢獻(xiàn)率高、穩(wěn)產(chǎn)周期長、經(jīng)濟(jì)效益好，是世界天然氣產(chǎn)量的主要貢獻(xiàn)力量。截至2020年12月，全球160個沉積盆地內(nèi)累計(jì)發(fā)現(xiàn)2.6×104個天然氣田，探明可采儲量188.07×1012m3，天然氣年產(chǎn)量3.85×1012m3。其中，已投入開發(fā)的大氣田78個，動用可采儲量180.89×1012m3，可采儲量占比超過96%；大氣田年產(chǎn)量達(dá)1.56×1012m3，產(chǎn)量占比40%。

大氣田是世界天然氣持續(xù)上產(chǎn)的基礎(chǔ)和保障。全球天然氣整體儲采比48.85∶1，其中已開發(fā)大氣田儲采比115.96∶1，遠(yuǎn)高于天然氣氣田整體水平，大氣田具備強(qiáng)大的穩(wěn)產(chǎn)能力和上產(chǎn)基礎(chǔ)。以世界前三大天然氣生產(chǎn)國為例，2020年美國、俄羅斯和伊朗三國天然氣年產(chǎn)量達(dá)1.80×1012m3，占全球總產(chǎn)量的46.81%；已開發(fā)大氣田32個，大氣田年產(chǎn)量1.08×1012m3，產(chǎn)量占比60%，已開發(fā)大氣田儲采比92.07∶1；未開發(fā)大氣田67個，未開發(fā)可采儲量56.30×1012m3。其中，伊朗大氣田產(chǎn)量占比最高，大氣田年產(chǎn)量1 880×108m3，大氣田產(chǎn)量占比達(dá)到75%；俄羅斯未開發(fā)大氣田數(shù)量和可采儲量規(guī)模最大，未開發(fā)大氣田49個，未開發(fā)可采儲量42.31×1012m3。

2.3 天然氣貿(mào)易國際化，液化天然氣與管道氣趨于均衡的貿(mào)易形勢

世界天然氣生產(chǎn)消費(fèi)的空間和地域不均衡是促進(jìn)天然氣國際貿(mào)易的主要因素。在世界油氣生產(chǎn)和消費(fèi)“兩帶三中心”格局下，中東—原獨(dú)聯(lián)體（CIS）和美洲兩個生產(chǎn)帶天然氣可采儲量達(dá)155.46×1012m3，占全球可采儲量的82.66%，天然氣產(chǎn)量2.75×1012m3/a，占全球總產(chǎn)量的71.41%；美洲、歐洲和亞太是三個天然氣消費(fèi)中心，天然氣消費(fèi)量2.69×1012m3/a，占全球總消費(fèi)量的66.55%。

世界天然氣生產(chǎn)和消費(fèi)間的區(qū)域不平衡是催生全球天然氣國際貿(mào)易的基礎(chǔ)和動力，2021年，全球天然氣貿(mào)易量達(dá)1.02×1012m3，其中，LNG貿(mào)易量5 162×108m3，管道氣貿(mào)易量5 056×108m3[20]。中東—原獨(dú)聯(lián)體和美洲天然氣生產(chǎn)帶與歐洲、亞太消費(fèi)中心間的天然氣貿(mào)易是世界天然氣國際貿(mào)易的主要流向。亞太地區(qū)是LNG貿(mào)易最活躍的區(qū)域，2021年亞太地區(qū)LNG貿(mào)易量達(dá)到3 718×108m3；歐洲由于毗鄰中東和原獨(dú)聯(lián)體國家，具有天然氣管道運(yùn)輸?shù)奶烊粌?yōu)勢，是全球管道氣貿(mào)易量最大的地區(qū)，2021年管道氣貿(mào)易量達(dá)到3 691×108m3。

相比管道氣，LNG具有更加靈活的貿(mào)易特點(diǎn)，特別是液化天然氣技術(shù)的快速發(fā)展促進(jìn)天然氣貿(mào)易市場國際化。管道氣貿(mào)易受限于管道建設(shè)周期、地緣政治、建設(shè)成本等因素，通常難以持續(xù)發(fā)展；與管道貿(mào)易相比，液化天然氣貿(mào)易更靈活、更高效，因而發(fā)展速度更快。1990年以來，全球液化天然氣運(yùn)輸能力持續(xù)上升，從1990年的64.62×106t/a上升至2020年的452.9×106t/a[14]，預(yù)計(jì)到2025年全球液化能力將達(dá)到643.46×106t/a[2]；2020年全球液化天然氣運(yùn)輸船年交付35艘，總運(yùn)輸船數(shù)達(dá)到572艘[2]。全球液化能力和運(yùn)輸能力的快速提升將進(jìn)一步促進(jìn)液化天然氣貿(mào)易量快速發(fā)展，成為全球天然氣貿(mào)易的主要增長點(diǎn)。

2.4 天然氣發(fā)電、工業(yè)燃料和城市燃?xì)馐墙K端消費(fèi)三大領(lǐng)域，天然氣終端消費(fèi)量持續(xù)上升

當(dāng)前，天然氣發(fā)電、工業(yè)燃料和城市燃?xì)馐侨蛱烊粴庀掠沃饕M(fèi)領(lǐng)域，消費(fèi)終端占比分別為39.1%、32.3%和21.2%。同時，交通運(yùn)輸和天然氣化工是天然氣消費(fèi)利用的重要潛力領(lǐng)域。交通運(yùn)輸領(lǐng)域天然氣消費(fèi)利用進(jìn)一步加強(qiáng)，2010年以來全球以液化天然氣為動力的船舶數(shù)量持續(xù)增加，2020年全球在建動力船達(dá)到185艘；液化天然氣燃料加注船在建數(shù)量達(dá)到27艘，用于海上為液化天然氣動力船舶加注燃料[15]。液化天然氣動力船和燃料加注船數(shù)量的增加，進(jìn)一步促進(jìn)了天然氣在海運(yùn)等交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用。

天然氣是優(yōu)質(zhì)的化工原料，天然氣化工以天然氣為原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品。當(dāng)前，天然氣化工已經(jīng)成為世界化學(xué)工業(yè)的主要支柱，世界合成氨產(chǎn)量中，80%以天然氣作為原料；甲醇是大宗有機(jī)化工產(chǎn)品之一，世界甲醇產(chǎn)量中90%以天然氣為原料；以天然氣為原料的乙烯裝置生產(chǎn)能力約占世界乙烯生產(chǎn)能力的32%，其乙烯收率比以石油腦等輕質(zhì)石油餾分為原料約高一倍。此外，天然氣是乙炔、甲醛、二氯甲烷、四氯甲烷、二硫化碳、硝基甲烷、氫氰酸和炭黑等重要化工產(chǎn)品的主要原料。

3 世界天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

3.1 能源轉(zhuǎn)型與“碳中和”引領(lǐng)世界天然氣產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，天然氣產(chǎn)業(yè)將迎來黃金發(fā)展期

能源轉(zhuǎn)型和“碳中和”以能源清潔化、低碳化為發(fā)展趨勢，是引領(lǐng)天然氣和新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)力量。同時，世界能源轉(zhuǎn)型是踐行《巴黎協(xié)定》的必然要求，是實(shí)現(xiàn)人類能源利用與地球碳循環(huán)體系間“碳中和”目標(biāo)的必然途徑，是構(gòu)建清潔低碳安全高效能源體系的必然選擇[6]。當(dāng)前，化石能源利用引起的碳排放是全球碳排放的主體，2021年全球碳排放總量達(dá)338.41×108t，其中化石能源排放量占比達(dá)到95%；煤炭和石油等高碳型化石能源是化石能源碳排放的主體，占比達(dá)77%[22]。

世界能源轉(zhuǎn)型是實(shí)現(xiàn)人類能源利用與碳循環(huán)體系“碳中和”的關(guān)鍵，世界能源體系需立足當(dāng)前以煤炭、石油高碳化石能源為主體的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以清潔低碳、節(jié)能減排為首要目標(biāo)，一方面通過清潔低碳的天然氣對高碳型煤炭和石油的逐步替代，實(shí)現(xiàn)化石能源體系內(nèi)部降碳減排，即化石能源“內(nèi)部轉(zhuǎn)型”；另一方面大力發(fā)展無碳新能源，提高新能源在能源體系中的占比，形成新能源對有碳化石能源的替代，也即化石能源“外部轉(zhuǎn)型”，直至形成以新能源為主體的能源體系結(jié)構(gòu)。化石能源“內(nèi)部轉(zhuǎn)型”和“外部轉(zhuǎn)型”既是世界能源轉(zhuǎn)型的兩個方面，也是世界能源轉(zhuǎn)型的兩個發(fā)展階段，兩個方面和兩個階段互相促進(jìn)、協(xié)調(diào)統(tǒng)一，最終實(shí)現(xiàn)世界能源體系的第三次能源轉(zhuǎn)型。

因此，具有清潔、低碳自然屬性的天然氣對高碳化石能源的替代是化石能源體系“內(nèi)部轉(zhuǎn)型”的必然要求和趨勢。通過不斷提高天然氣在化石能源體系內(nèi)的比重，實(shí)現(xiàn)對煤炭和石油的替代。據(jù)天然氣輸出國論壇預(yù)計(jì)，到2050年全球天然氣產(chǎn)量將達(dá)到5.9×1012m3，在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占比將上升至28%，超過石油和煤炭成為世界能源體系中的第一大能源品種；中國將成為亞太地區(qū)天然氣產(chǎn)量增長的主體，預(yù)計(jì)到2050年，中國天然氣產(chǎn)量將達(dá)到3 700×108m3[21]，未來30年，世界天然氣產(chǎn)業(yè)將迎來黃金發(fā)展期。

3.2 能源發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)一步推動天然氣上游產(chǎn)業(yè)發(fā)展

3.2.1 能源發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)一步促進(jìn)天然氣產(chǎn)量增長

能源發(fā)展戰(zhàn)略是促進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的驅(qū)動力。當(dāng)前，世界主要天然氣生產(chǎn)國均將天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展作為能源戰(zhàn)略的核心。美國、俄羅斯、卡塔爾是全球主要的天然氣生產(chǎn)國和出口國，2021年三國天然氣生產(chǎn)量1.81×1012m3，出口量4 715×108m3。美國能源信息署發(fā)布的《2020年度能源展望》將“減少煤炭、穩(wěn)定石油、加快天然氣、發(fā)展新能源”作為美國中—長期能源戰(zhàn)略[23]。縱觀美國能源發(fā)展歷程，天然氣是實(shí)現(xiàn)“能源獨(dú)立”的基礎(chǔ)，天然氣是首先實(shí)現(xiàn)自給自足的能源品種（圖5），2017年依靠非常規(guī)氣產(chǎn)量快速上升，國內(nèi)天然氣產(chǎn)量超過消費(fèi)量實(shí)現(xiàn)“天然氣獨(dú)立”，2019年通過天然氣國內(nèi)產(chǎn)量補(bǔ)償石油和煤炭進(jìn)口量實(shí)現(xiàn)“能源獨(dú)立”，并計(jì)劃到2022年依靠國內(nèi)石油產(chǎn)量上升實(shí)現(xiàn)“石油獨(dú)立”。按照美國能源中長期發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，到2050年，美國天然氣產(chǎn)量將達(dá)到1.30×1012m3，推動能源出口量達(dá)到1.92×108t石油當(dāng)量，天然氣將在能源戰(zhàn)略中繼續(xù)保持核心地位。

圖5 2000—2019年美國天然氣產(chǎn)量歷史與構(gòu)成圖[24]

俄羅斯《2035年前能源戰(zhàn)略草案》將提高本國能源消費(fèi)的氣化水平和增加能源生產(chǎn)、燃料和能源綜合體出口作為能源發(fā)展戰(zhàn)略[24]。首先，提高本國能源消費(fèi)氣化水平，規(guī)劃到2024年，俄羅斯能源消費(fèi)氣化水平從68.6%提高到74.7%，到2035年將達(dá)到82.9%。其次，加大天然氣生產(chǎn)、大力發(fā)展液化天然氣，發(fā)展能源出口多元化，將LNG和氫能作為能源出口戰(zhàn)略重心。規(guī)劃到2035年前天然氣產(chǎn)量將達(dá)到8 500×108～9 240×108m3，計(jì)劃到2035年LNG產(chǎn)量達(dá)到80×106～140×106t，將在亞馬爾半島投建兩個LNG集群，在國際天然氣貿(mào)易市場中的份額將進(jìn)一步擴(kuò)大。

3.2.2 常規(guī)氣是基礎(chǔ)，非常規(guī)氣是產(chǎn)量增長主力，深水、深層和非常規(guī)氣是天然氣開發(fā)重點(diǎn)領(lǐng)域

天然氣是全球油氣上游投資的主體，非常規(guī)氣是全球天然氣開發(fā)新興投資領(lǐng)域。2011—2019年間全球上游業(yè)務(wù)最終投資決定（FIDs）集中在大型天然氣開發(fā)項(xiàng)目（圖6），天然氣開發(fā)項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模遠(yuǎn)超過石油[26]；同時，隨著水平井鉆完井和體積壓裂技術(shù)不斷進(jìn)步，非常規(guī)氣成為全球天然氣產(chǎn)量增長的主力。非常規(guī)氣是美國加大天然氣開發(fā)，推動天然氣國內(nèi)生產(chǎn)與消費(fèi)間自給自足，并通過以LNG出口為主導(dǎo)的能源出口，實(shí)現(xiàn)“能源獨(dú)立”戰(zhàn)略的主體（圖5）。2017年，美國天然氣產(chǎn)量凈出口量34×108m3，是1957年以來首次實(shí)現(xiàn)國內(nèi)產(chǎn)銷自給自足；2020年，美國天然氣出口量達(dá)到772×108m3。以致密氣、頁巖氣和煤層氣為代表的非常規(guī)氣，是美國天然氣產(chǎn)量持續(xù)上升的主力。2000年以來，美國常規(guī)氣產(chǎn)量持續(xù)下降，通過非常規(guī)氣對常規(guī)氣的不斷接替實(shí)現(xiàn)天然氣產(chǎn)量的整體上升，到2019年，非常規(guī)氣年產(chǎn)量達(dá)8 556×108m3，非常規(guī)氣產(chǎn)量占比89%[25]。

圖6 2010—2019年全球歷年上游投資中大型油氣開發(fā)規(guī)模對比圖[26]

中國自2000年以來持續(xù)攻關(guān)非常規(guī)氣勘探開發(fā)技術(shù)，形成了以鄂爾多斯盆地蘇里格氣田為代表的致密氣、以四川盆地涪陵、長寧—威遠(yuǎn)和昭通三大國家級海相頁巖氣示范區(qū)為代表的頁巖氣、以沁水盆地樊莊和鄭莊、鄂爾多斯盆地韓城和保德為代表的煤層氣開發(fā)生產(chǎn)基地。2020年，中國非常規(guī)氣產(chǎn)量達(dá)到732×108m3，產(chǎn)量占比超過38%，成為天然氣開發(fā)重要接替領(lǐng)域和主要的產(chǎn)量增長來源。此外，中東地區(qū)等常規(guī)油氣資源豐富區(qū)域也將非常規(guī)氣開發(fā)提上日程，推動非常規(guī)氣開發(fā)。2020年，沙特阿美石油公司宣布將啟動美國以外最大的頁巖氣開發(fā)項(xiàng)目，將斥資1100億美元開發(fā)Jafurah天然氣田，該氣田頁巖氣可采儲量5.66×1012m3，計(jì)劃2024年投入生產(chǎn)，到2036年產(chǎn)量規(guī)模將達(dá)到227×108m3。

深水、深層天然氣是全球新發(fā)現(xiàn)天然氣儲量的主體，是全球天然氣開發(fā)的重要潛力領(lǐng)域。對2009年以來全球已發(fā)現(xiàn)天然氣儲量分析，海域天然氣儲量占?xì)v年新發(fā)現(xiàn)天然氣儲量的比例達(dá)到70%，海域深水（水深超過400 m）和超深水（水深超過1 500 m）天然氣儲量占海域天然氣儲量的71%；深層天然氣儲量（深度超過4 500 m）占已發(fā)現(xiàn)天然氣儲量的49%。

3.3 LNG生產(chǎn)—運(yùn)力—消費(fèi)量上升推動LNG貿(mào)易持續(xù)增長、儲氣庫快速發(fā)展促進(jìn)天然氣中游產(chǎn)業(yè)發(fā)展

3.3.1 管道氣是基礎(chǔ)，LNG是天然氣貿(mào)易增長主力

2015年以來，國際液化天然氣新建產(chǎn)能和船運(yùn)能力持續(xù)上升。2019年全球液化天然氣新建生產(chǎn)能力37.81×106t，液化天然氣總產(chǎn)能達(dá)到4.33×108t/a，年度投資新建產(chǎn)能達(dá)到創(chuàng)歷史紀(jì)錄的71.3×106t/a；2020年液化天然氣新建產(chǎn)能達(dá)到60×106t，預(yù)計(jì)2040年全球LNG年需求量將達(dá)到7×108t[16]?？ㄋ?、澳大利亞和美國是全球前三大LNG生產(chǎn)國和出口國，三國均積極擴(kuò)大液化天然氣生產(chǎn)能力，進(jìn)一步擴(kuò)大LNG貿(mào)易量?？ㄋ柺凸臼强ㄋ柼烊粴赓Q(mào)易的主體，目前運(yùn)營14條LNG生產(chǎn)線，年產(chǎn)液化天然氣能力達(dá)7 700×104t/a，2020年LNG出口量達(dá)到1 061×108m3，居世界第二位，并計(jì)劃到2027年將其LNG產(chǎn)能提高到1.26×108t/a。澳大利亞已有和在建的液化天然氣生產(chǎn)能力8 760×104t/a，成為全球最大的LNG產(chǎn)能國和第一大LNG出口國，2020年LNG出口量達(dá)到1 062×108m3。美國LNG出口量614×108m3，居世界第三位，但美國液化天然氣產(chǎn)能增速最快，2019年新建產(chǎn)能22.61×106t/a，占世界年新建產(chǎn)能的59.8%。同時，全球液化天然氣運(yùn)力呈現(xiàn)持續(xù)增長趨勢。據(jù)全球最大LNG船運(yùn)公司Flex LNG數(shù)據(jù)顯示，2019年，全球運(yùn)輸能力12.5×104m3以上液化天然氣運(yùn)輸船數(shù)量達(dá)到502艘，新船訂單總數(shù)達(dá)到106艘，到2025年全球LNG運(yùn)輸船數(shù)量將達(dá)到679艘[16]，全球LNG航運(yùn)需求和運(yùn)力將大幅上升。同時，隨著澳大利亞、美國和卡塔爾等主要LNG出口國液化天然氣生產(chǎn)能力的進(jìn)一步上升和LNG航運(yùn)運(yùn)力的大幅上升，LNG貿(mào)易將成為國際天然氣貿(mào)易量增長的主體（圖7），到2050年，LNG貿(mào)易在全球天然氣貿(mào)易量占比將上升至56%[21]。

圖7 全球液化天然氣領(lǐng)域投資與天然氣液化能力變化趨勢圖[26]

3.3.2 LNG儲備、地下儲氣庫是天然氣中游產(chǎn)業(yè)新領(lǐng)域

LNG儲備與地下儲氣庫是保障天然氣供應(yīng)安全，調(diào)節(jié)季節(jié)性供需關(guān)系的有效手段，是天然氣中游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域。通常情況下，LNG儲備與儲氣庫共同構(gòu)成國家和地區(qū)能源保障能力，實(shí)現(xiàn)區(qū)域天然氣平穩(wěn)供應(yīng)，兩者總?cè)萘颗c地區(qū)天然氣年消費(fèi)量間占比是衡量國家和地區(qū)天然氣保障能力的關(guān)鍵指標(biāo)。目前，在全球主要天然氣消費(fèi)國家和地區(qū)中，天然氣保障能力，即地下儲氣庫與LNG應(yīng)急儲備總?cè)萘颗c年消費(fèi)量占比一般介于36.33%～89.00%（圖8）。2019年，美國LNG與儲氣庫儲備總量占到消費(fèi)量的89.91%，歐洲和韓國分別為81.83%和76.48%，日本為36.33%；其中，歐洲儲氣庫容量占比最高，為25.97%，日本、美國和韓國依次為18.26%、16.28%和13.90%[15]。中國儲氣庫容量占比僅為6.70%，LNG儲備建設(shè)尚處于起步階段。

圖8 全球主要經(jīng)濟(jì)體天然氣儲備能力圖[14]

3.4 天然氣消費(fèi)領(lǐng)域進(jìn)一步拓展帶動天然氣下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展，天然氣精細(xì)化工、天然氣與新能源融合發(fā)展是天然氣消費(fèi)利用發(fā)展趨勢

3.4.1 交通運(yùn)輸領(lǐng)域天然氣利用水平不斷提升

交通運(yùn)輸是天然氣消費(fèi)利用的重要潛力領(lǐng)域之一。作為新興航運(yùn)燃料，與傳統(tǒng)柴油和船用重油相比，LNG燃燒排放物中的氮氧化物含量降低90%、硫含量和顆粒物含量幾乎為零，二氧化碳排放量降低25%～30%。隨著2018年國際海事組織（IMO）發(fā)布國際海運(yùn)溫室氣體減排初步戰(zhàn)略，提出到2030年全球海運(yùn)每單位運(yùn)輸活動的平均二氧化碳排放量與2008年相比至少需降低40%，到2050年將降低70%[27]。隨著海運(yùn)行業(yè)減排力度的加強(qiáng)，船舶動力燃料替代逐漸提上日程，交通運(yùn)輸領(lǐng)域天然氣消費(fèi)利用進(jìn)一步加強(qiáng)。全球以液化天然氣為動力的船舶數(shù)量呈持續(xù)增加趨勢，到2020年全球液化天然氣動力船達(dá)到185艘，用于海上為液化天然氣動力船舶加注燃料的液化天然氣燃料船數(shù)量達(dá)到27艘；全球船舶液化天然氣燃料使用量增加70%，替代約10×104桶/天船用燃料需求。液化天然氣動力船舶和液化天然氣燃料船數(shù)量的增加，進(jìn)一步促進(jìn)了天然氣在海運(yùn)等交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用。

3.4.2 天然氣化工向精細(xì)化工方向發(fā)展

天然氣化工是天然氣消費(fèi)利用的另一重要潛力領(lǐng)域。目前，天然氣化工主要用于合成氨、甲醇、乙烯和乙炔生產(chǎn)，化工技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)天然氣化工向精細(xì)化、深加工方向發(fā)展。天然氣乙炔法生產(chǎn)聚氯乙烯、聚甲醛樹脂是天然氣化工與氯堿工業(yè)發(fā)展相結(jié)合，天然氣精細(xì)化工的主要發(fā)展方向[28]。傳統(tǒng)電石法聚氯乙烯生產(chǎn)對環(huán)境污染嚴(yán)重，天然氣乙炔法生產(chǎn)聚氯乙烯成本相當(dāng)，但具有突出環(huán)保優(yōu)勢。此外，隨著以合成氣為基礎(chǔ)的碳一化學(xué)和合成油技術(shù)突破，天然氣制合成油已具有競爭力，天然氣合成油不含芳烴、重金屬、硫等環(huán)境污染物，是環(huán)保型優(yōu)質(zhì)燃料，具有明顯的市場優(yōu)勢。

3.4.3 天然氣與新能源融合發(fā)展是促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型關(guān)鍵環(huán)節(jié)

天然氣既是能源體系從化石能源向新能源轉(zhuǎn)型的橋梁，又是新能源融合發(fā)展的最佳伙伴。隨著能源轉(zhuǎn)型趨勢漸進(jìn)和發(fā)展，能源消費(fèi)終端電氣化程度不斷上升，電力系統(tǒng)新能源接入比例不斷升高，新型電力系統(tǒng)將以新能源為主導(dǎo)、形成新能源與化石能源和儲能系統(tǒng)多能互補(bǔ)、集群調(diào)度的終端智慧調(diào)配。天然氣終端發(fā)電利用是構(gòu)建以新能源為主體的電力系統(tǒng)的關(guān)鍵，一方面，充分發(fā)揮天然氣清潔低碳自然屬性，有效降低能源利用碳排放強(qiáng)度；另一方面，充分利用天然氣發(fā)電的系統(tǒng)穩(wěn)定性，與風(fēng)能、太陽能等新能源電力的隨機(jī)性和波動性形成互補(bǔ)效應(yīng)，保障電力系統(tǒng)安全和平穩(wěn)運(yùn)行[29]。

3.5 煤炭地下氣化、可再生天然氣、天然氣制氫和氫能貿(mào)易是天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展新方向

3.5.1 煤炭地下氣化是天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展新方向之一

煤炭地下氣化是將處于地下的煤炭進(jìn)行有控制地燃燒，通過對煤的熱作用及化學(xué)作用產(chǎn)生可燃?xì)怏w的過程。全球范圍內(nèi)煤炭地下氣化礦場試驗(yàn)和商業(yè)化探索始于20世紀(jì)30年代，前蘇聯(lián)、美國、澳大利亞、英國、加拿大等國均相繼開展煤炭地下氣化研究與礦場試驗(yàn)[30]。煤炭地下氣化技術(shù)被認(rèn)為是或能從根本上將傳統(tǒng)煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵀h(huán)保能源產(chǎn)業(yè)、革命性的煤炭資源清潔開發(fā)利用技術(shù)。煤炭地下氣化可有效避免因采煤引起的安全和生態(tài)環(huán)境問題，提高資源利用效率，變物理采煤為化學(xué)采氣。煤炭地下氣化相對于傳統(tǒng)機(jī)械采煤具有明顯的環(huán)保優(yōu)勢，且技術(shù)原理并不復(fù)雜，但在工程方面專業(yè)跨度大，要建立連續(xù)、穩(wěn)定、可控的地下氣化工作系統(tǒng)難度較大，特別是決定氣化效率和效益方面的關(guān)鍵技術(shù)，如氣化過程模擬、測控、地下與地面生產(chǎn)集成等方面距離商業(yè)化還存在一定差距。

中國資源稟賦具有煤炭資源豐富、油氣資源相對不足的先天條件，且石油工業(yè)體系完備，具備煤炭地下氣化技術(shù)培育、發(fā)展和商業(yè)化的土壤[30]。國家能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計(jì)劃明確提出，要力爭在2030年實(shí)現(xiàn)煤炭地下氣化技術(shù)的工業(yè)化示范。通過地下煤炭氣化（UCG）與碳捕集、利用和封存（CCUS）技術(shù)協(xié)同發(fā)展[6]，實(shí)現(xiàn)化石能源清潔利用。積極推進(jìn)和發(fā)展地下煤炭氣化是實(shí)現(xiàn)“清潔高效開發(fā)利用化石能源”目標(biāo)，踐行新時代中國能源發(fā)展的必然路徑。

3.5.2 可再生天然氣是天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展新方向之二

可再生天然氣是指生物甲烷和生物氣?？稍偕烊粴庥捎袡C(jī)廢棄物生產(chǎn)制備而成，是有效解決人類城市化程度提高而持續(xù)增加的有機(jī)廢棄物處理量與全球溫室氣體減排兩者間矛盾的有效途徑?？稍偕烊粴忾_發(fā)和利用具有巨大的資源潛力。2018年，全球生物甲烷資源潛力達(dá)到7.3×108t油當(dāng)量，相當(dāng)于當(dāng)前全球20%的天然氣需求；全球生物氣利用量約35×106t油當(dāng)量，利用率僅為4.79%；預(yù)計(jì)到2040年，生物氣技術(shù)升級全球可再生天然氣產(chǎn)量將上升40%。據(jù)國際能源署估算，在可持續(xù)發(fā)展情景下，全球可再生天然氣資源總量約13×108t油當(dāng)量，有效利用量將達(dá)到3.23×108t油當(dāng)量，溫室氣體減排量達(dá) 10×108t[31]。

3.5.3 天然氣貿(mào)易向以“碳中和”LNG、天然氣制氫為基礎(chǔ)的氫能貿(mào)易轉(zhuǎn)型是天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展新方向之三

碳定價包括碳稅和碳排放權(quán)交易兩種形式。自2005年歐盟在全球范圍內(nèi)首個運(yùn)行碳排放交易市場以來，世界上已實(shí)施或規(guī)劃中的碳定價機(jī)制61項(xiàng)（31項(xiàng)碳排放權(quán)交易、30項(xiàng)碳稅）、覆蓋120×108t 的CO2當(dāng)量，占全球溫室氣體排放總量的22%，碳價格從低于1美元到119美元/噸二氧化碳當(dāng)量不等[32]。

隨著全球碳定價權(quán)博弈和碳交易機(jī)制的建立和完善、不同國家與地區(qū)間實(shí)現(xiàn)“碳中和”進(jìn)度不同，能源產(chǎn)品的低碳、凈零趨勢也將納入國際貿(mào)易范疇。能源出口國一方面須實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)、利用的“碳中和”，另一方面其出口的能源產(chǎn)品由傳統(tǒng)化石能源向無碳能源產(chǎn)品轉(zhuǎn)型是必然趨勢。“碳中和”LNG作為一種新的LNG減排行動交易標(biāo)準(zhǔn)和方式，利用自主開發(fā)或購買的碳信用額，對LNG從開采、處理、儲運(yùn)及終端用戶利用等全生命周期的碳排放進(jìn)行抵消。目前，已交付“碳中和”LNG的油氣企業(yè)均會采用第三方碳排放核算機(jī)構(gòu)提供的數(shù)據(jù)，“碳中和”LNG交付方通過實(shí)施一系列的減碳行動，包括支持可再生能源發(fā)電、植樹造林、節(jié)能減排等，以抵消天然氣從上游開采、處理，到液化、運(yùn)輸、再氣化等過程中產(chǎn)生的碳排放量，從而實(shí)現(xiàn)天然氣全生命周期的零碳排放。此外，藍(lán)氫是指由天然氣通過蒸汽甲烷重整或自熱蒸汽重整制氫，并將產(chǎn)生的二氧化碳捕集并封存。在世界范圍內(nèi)碳中和與碳關(guān)稅的背景下，藍(lán)氫將成為國際能源貿(mào)易的重要產(chǎn)品。俄羅斯發(fā)布的《2035年前能源戰(zhàn)略草案》中將氫能作為能源出口戰(zhàn)略重心之一，并積極開展天然氣制氫研發(fā)和生產(chǎn)，提前謀劃和布局能源出口產(chǎn)品的無碳化轉(zhuǎn)型[24]。

4 結(jié)論

1）縱觀世界天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程，天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有三大動力：高熱值、清潔低碳自然屬性是天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)部驅(qū)動力；天然氣發(fā)展戰(zhàn)略與產(chǎn)業(yè)政策是天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的外部驅(qū)動力；產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善、上游—中游—下游一體化協(xié)同是天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的協(xié)同驅(qū)動力。

2）世界天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢：天然氣在世界能源結(jié)構(gòu)中比重逐漸上升，世界能源體系形成“四分天下”的格局；大氣田儲量和產(chǎn)量占比大，大氣田科學(xué)開發(fā)是世界天然氣產(chǎn)量持續(xù)上升的基礎(chǔ)和保障；天然氣貿(mào)易國際化，呈現(xiàn)液化天然氣與管道氣均衡的貿(mào)易形勢；天然氣發(fā)電、工業(yè)燃料和城市燃?xì)馐翘烊粴饨K端消費(fèi)的三大領(lǐng)域，終端消費(fèi)量持續(xù)上升。

3）世界天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢：“碳中和”與能源轉(zhuǎn)型引領(lǐng)天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，世界天然氣產(chǎn)業(yè)將迎來黃金發(fā)展期；能源發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)一步推動天然氣上游產(chǎn)業(yè)發(fā)展；液化天然氣生產(chǎn)—運(yùn)力—消費(fèi)量上升推動LNG貿(mào)易持續(xù)增長、儲氣庫快速發(fā)展促進(jìn)天然氣中游產(chǎn)業(yè)發(fā)展；天然氣消費(fèi)領(lǐng)域進(jìn)一步拓展帶動天然氣下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展，天然氣精細(xì)化工、天然氣與新能源融合發(fā)展是天然氣消費(fèi)利用發(fā)展趨勢；煤炭地下氣化、可再生天然氣、天然氣制氫和氫能貿(mào)易是天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展新方向。