天然氣行業(yè)專題研究

天然氣行業(yè)專題研究一、最清潔和低碳的化石能源，能源轉(zhuǎn)型期間將發(fā)揮重要作用（一）高效而清潔的化石能源，替代煤炭的最佳原料天然氣由烷烴類氣體和非烷烴類組分，其中烷烴氣常溫常壓下由氣態(tài)的甲烷為主體、

及少量的乙烷、丙烷和丁烷構(gòu)成；非烷烴氣一般包括二氧化碳、氮氣、硫化氫和氦氣等

成分。從開采的角度來區(qū)分，天然氣又分為常規(guī)天然氣和非常規(guī)天然氣，常規(guī)天然氣和

原油儲存在地下，以氣態(tài)形式存在，可通過鉆探直孔方式開采；非常規(guī)天然氣通常指難

以以傳統(tǒng)方式開采的天然氣總稱，需用液壓破碎、多分支水平井鉆井技術(shù)開采，一般包

括頁巖氣、致密氣和煤層氣等。從運輸形態(tài)來區(qū)分，天然氣又分為管道天然氣(PNG)和液

化天然氣(LNG)，管道天然氣一般指通過將天然氣從開采地直接送到消費地，歐洲和北

美等適合陸地運輸?shù)膰页Ｓ么朔绞?；LNG需要將開采的天然氣經(jīng)過提煉后，去除而二

氧化碳、硫化氫、氨等雜質(zhì)，被冷卻至零下

162

攝氏度，以液態(tài)形式運輸至消費地，液

化后的天然氣可使體檢減少至六百分之一，常被亞洲、中東等國使用。與同重量的標(biāo)煤相比，天然氣熱值是標(biāo)煤的

1.2-1.3

倍，其被廣泛應(yīng)用于發(fā)電、城市

燃氣、車用燃料、工業(yè)燃料等領(lǐng)域，還可被當(dāng)成化工原料用于制備合成氨和甲醇等基礎(chǔ)

化工原料。與煤炭相比，天然氣雜質(zhì)較少，燃燒產(chǎn)生的硫氧化物、氮氧化物、顆粒物和

重金屬比例不足煤炭的十分之一，對減少大氣污染、改善城市空氣質(zhì)量效果顯著。由于

本身的碳氫結(jié)構(gòu)，天然氣產(chǎn)生的二氧化碳大約為煤炭的

60%左右，如果考慮到鍋爐的燃

燒效率等因素，生產(chǎn)等熱值時天然氣相對于煤炭減排量可達

50%左右。（二）根據(jù)資源稟賦的特點，中國形成了以煤炭為主天然氣為輔的能源結(jié)構(gòu)中國在本身富煤缺油少氣的資源約束下，2020

年石油和天然氣的對外依存度分別為

74%和

41%，而煤炭只有到

7%左右。受經(jīng)濟總量不斷抬升和國內(nèi)清潔能源政策驅(qū)動，近

5

年國內(nèi)原油和天然氣表需復(fù)合增長率分別為

6.2%和

12%，而同期的國內(nèi)原油和天然氣

產(chǎn)量年復(fù)合增速只有-0.6%和

9.4%。國內(nèi)天然氣維持供需雙高的狀態(tài)，在清潔能源替代

趨勢下，預(yù)計將長期保持供需緊平衡狀態(tài)。與世界主要經(jīng)濟體相比，中國煤炭人均可采儲量為

193

噸，略高于世界平均水平；

石油人均可采儲量為2.57噸，不足世界平均可采儲量的10%；天然氣人均可采儲量為6000

立方米，約為世界平均水平的

23%，遠低于美國和俄羅斯平均水平。2020

年中國天然氣

產(chǎn)量為

1925

億立方米，人均產(chǎn)量為

138

立方米，可夠開采

43

年。從可采儲量上來看，

中國天然氣還具備相當(dāng)?shù)脑霎a(chǎn)潛力，但受資源條件限制，中國目前探明油氣資源中，常

規(guī)天然氣和非常規(guī)資源比例約為

1：3，在剩余天然氣資源中，非常規(guī)天然氣是常規(guī)天然

氣的

4

倍，開采難度逐步增大，開采成本較高，部分核心設(shè)備仍依賴于進口。預(yù)計中國

天然氣將是常規(guī)與非常規(guī)并行發(fā)展，新增產(chǎn)量將是穩(wěn)步釋放的過程。二、歐洲能源危機預(yù)警，非穩(wěn)態(tài)能源加速裝機需強調(diào)天然氣配套歐洲和亞太地區(qū)為天然氣的主要需求國，俄羅斯、美國和中東地區(qū)是全球天然氣的

出口國。西歐以德國為代表的發(fā)達國家天然氣需求量一半以上需要進口，在可再生能源

占比不斷提高的同時，需要來源穩(wěn)定的原料保障。今年歐洲天然氣在年初庫存下降之后

未能及時補充，風(fēng)光發(fā)電不穩(wěn)定的問題在能源需求增速復(fù)蘇時被放大，本地原料自給率

低疊加復(fù)雜的政治因素造成了天然氣價格大幅波動。中長期來看，風(fēng)光配儲面臨技術(shù)路

線的經(jīng)濟性考驗，天然氣作為相對清潔且穩(wěn)定能源在裝機結(jié)構(gòu)中的重要性日益凸出，若

配儲或者天然氣裝機配套不足，容易造成“局部能源危機”常態(tài)化。（一）低自給率+新能源配套不足引爆歐洲天然氣危機，歐洲淪為大國角力場從全球天然氣供應(yīng)結(jié)構(gòu)看，根據(jù)

BP統(tǒng)計，美國

2020

年天然氣產(chǎn)量為

9146

億立方

米，占全球天然氣總產(chǎn)量接近四分之一，俄羅斯和伊朗分別生產(chǎn)了

6385

和

2508

億立方

米，中國產(chǎn)量為

1940

億立方米位列全球第四。需求端來看，美國

2020

年需求量為

8320

億立方米，其國內(nèi)天然氣產(chǎn)量完全能夠滿足自用量，但受地域和成本限制，美國當(dāng)年進

口

695

億立方米，出口量為

1375

億立方米，剔除與鄰國加拿大和墨西哥的貿(mào)易量

770

億

方，美國向世界其他地區(qū)出口量為

605

億立方米。俄羅斯是全球第二大消費國，2020

年

消費量為

4114

億立方米，出口量為

2380

億立方米。中國雖為全球第四大生產(chǎn)國，但仍

有超

1300

億方的天然氣需要進口。

對于歐洲地區(qū)來說，2020

年天然氣產(chǎn)量和消費量分別為

2186

和

5411

億立方米，自

給率約為

40%，如果剔除挪威生產(chǎn)的

1115

億立方米天然氣，歐洲大部分國家天然氣自給

率不足

20%。2020

年歐洲從俄羅斯進口量為

1849

億立方米，其中管道天然氣比例超

90%。

從能源結(jié)構(gòu)來看，2019

年天然氣占德國、法國、英國、意大利和西班牙比例分別為

24.3%、

16.1%、36.2%、40%和

22.7%，對應(yīng)以風(fēng)力和光伏發(fā)電為主的可再生能源比例分別為

16.1%、

6.3%、13.8%、10%和

13.1%。2020

年德國天然氣消費量為

865

億立方米，而當(dāng)年產(chǎn)量為

45

億立方米，接近

95%

的天然氣需要進口。2020

年德國天然氣進口量為

1020

億立方米，荷蘭和挪威兩大歐盟

成員國向德國出口了

442

億立方米，俄羅斯以管道天然氣的形式向德國出口了

563

億立

方米。這意味著德國因為自己本身天然氣產(chǎn)能不足，九成以上需要進口，而俄羅斯又占

其進口來源國的

50%以上。在意識形態(tài)和政治矛盾錯綜復(fù)雜的情況下，經(jīng)濟問題很容易

在能源緊張時期演化成為政治問題的籌碼。（二）俄氣占歐洲進口

50%以上，北溪二號對于德國至關(guān)重要過去十年間，俄羅斯天然產(chǎn)量在

6000

億立方米附近，出口比例在

34%~38%之間。

俄氣出口國以歐洲和亞洲為主，2020

年俄羅斯分別向歐洲出口

1849

億立方和

264

億立

方米。根據(jù)俄羅斯天然氣公司預(yù)測，歐洲和中國市場將從

2021

年

8650

億立方米需求量

增長至

2030

年

9900

億立方米，年化增長

125

億立方米，俄羅斯天然氣可滿足三分之一

的需求增量。俄羅斯天然氣公司是世界最大的天然氣企業(yè)，截至

2020

年底，天然氣儲量占到全球

的

16%和俄羅斯的

71%，產(chǎn)量占到全球的

12%和俄羅斯國內(nèi)產(chǎn)量的

70%左右。2016-2020

年間，俄羅斯天然氣公司產(chǎn)量在

4200-5000

億立方米區(qū)間波動，可采氣井?dāng)?shù)量在

7400-7500

臺之間，供給彈性主要來自于單井產(chǎn)能負荷率而非可采氣井?dāng)?shù)量。根據(jù)俄羅斯天然氣公

司測算，2021

年天然氣需求增量為

1500

億立方米，主要增量來自于俄羅斯、中國和歐

洲國家，全球全年天然氣需求量約為

4.2

萬億立方米。未來歐洲天然氣緊張或?qū)⒊蔀槌B(tài)，原因在于導(dǎo)致歐洲天然氣危機的幾個因素未來

并不能完全排除。歐洲大力推行清潔能源改革將使歐洲各國更加依賴于穩(wěn)定天然氣供應(yīng)，

而歐洲本身的天然氣自給率低將更加依賴于俄羅斯或美國等國家的天然氣進口。在碳排

放硬約束下，傳統(tǒng)能源資本開支能力受限將使天然氣增量有限，異常天氣頻發(fā)將放大天

然氣價格的波動。（三）美國天然氣供應(yīng)充足，未來有望成為全球貿(mào)易端主要增量美國頁巖氣革命之前，其國內(nèi)天然氣產(chǎn)量主要以常規(guī)天然氣井和油井伴生氣為主。

頁巖氣工藝取得突破后，美國國內(nèi)頁巖氣產(chǎn)量從

2007

的

563

億立方米提升至

2020

年的

8051

億立方米,年復(fù)合增長率為

23%，占美國天然氣生產(chǎn)總比例的

8%上升至

2020

年的

70%以上。常規(guī)天然氣產(chǎn)量大幅萎縮，近

10

年間從

2011

年的

3481

億立方米減少至

2020

年的

1911

億立方米，同期油層氣和煤層氣分別減少

22%和

54%。美國頁巖氣革命后，常

規(guī)天然氣和伴生氣大幅減少的背景下，頁巖氣的大幅增長讓美國從天然氣凈進口國轉(zhuǎn)變

為天然氣出口大國。2020

年美國天然氣產(chǎn)量同比下降

0.4%，整體維持去庫狀態(tài)。進入

2021

年后，在經(jīng)

濟復(fù)蘇和天然氣產(chǎn)量同比恢復(fù)較慢的背景下，2021

年庫存整體處于中性偏低位置。截至

8

月

EIA數(shù)據(jù)顯示，美國天然氣庫存僅比

2018

年同期略高。需要說明的是，天然氣凈庫

存提取量這個指標(biāo)的值等于提取量減去注入量，當(dāng)值為正的時候，說明整體處于去庫狀

態(tài)，2019

和

2020

年凈提取量為負值，意味著庫存處于累積狀態(tài)。此外，天然氣回注量

和注入量是兩個不同的概念，核心區(qū)別在與注入地下的天然氣能否被提取再利用。天然

氣回注指的是將氣體注入石油或地下氣層以實現(xiàn)更大的采收率，屬于不可被利用的范疇，

2020

年美國天然氣需求同比下降

2.1%，回注量同比增加了

5.5%，油氣公司通過加大回

注量緩解供需寬松的壓力。天然氣注入是將產(chǎn)出的燃氣注入地下存儲設(shè)置中，需要的時

候再抽取出來，這屬于庫存的范疇，其上限與天然氣存儲能力有直接關(guān)系。2016-2020

年，

美國天然氣平均回注量為

1014

億立方米，占產(chǎn)量的

10%以上，制約其回注量轉(zhuǎn)化為銷量

的因素主要為基礎(chǔ)設(shè)施通氣能力不足。根據(jù)

EIA最新數(shù)據(jù)，今年前8

月美國天然氣出口量為

1244

億立方米，同比增長

32%。

無論是管道天然氣出口量還是液化天然氣均已達到

2016

年以來的最高值，接近美國出口

能力的上限，制約美國天然氣出口的是管道運輸能力和港口碼頭等基礎(chǔ)設(shè)施送氣能力。

供給方面，美國今年前

8

月天然氣產(chǎn)量同比只增長了

0.5%，受限于今年油氣井生產(chǎn)能力

恢復(fù)偏慢。年內(nèi)美國原油日產(chǎn)量最大值不足

2019

年峰值水平

1300

萬桶/天的

90%，整體

尤其供應(yīng)能力恢復(fù)速度偏慢。即使美國這種可以做到天然氣可以完全自給的國家，在供

應(yīng)增量有限+低庫存背景下

11

月底天然氣價格較年初上漲了

100%以上。（四）拉尼娜再現(xiàn)，冷冬有望再次來襲拉尼娜是一種氣候現(xiàn)象，它指的是赤道東、中部太平洋地區(qū)海洋表面溫度出現(xiàn)大范

圍偏冷且強度和持續(xù)時間達到一定條件的冷水現(xiàn)象。一般而言，與海面水溫高于往年的

厄爾尼諾現(xiàn)象相比，拉尼娜被稱為厄爾尼諾的反向。NINO3.4

指數(shù)低于

0.5

時容易發(fā)生

時拉尼娜現(xiàn)象。出現(xiàn)拉尼娜現(xiàn)象時，中國易出現(xiàn)冷冬熱夏和南旱北澇的現(xiàn)象。在拉尼娜

達盛級的冬季，影響中國的冷空氣與往年相比更加頻繁，中國中東部地區(qū)氣溫較往年同

期偏低概率偏大，南方地區(qū)水汽輸送能力減弱，進而形成南方降雨偏少的局面。對于世

界范圍而言，拉尼娜容易為南美地區(qū)和美國西南部帶來干旱，澳洲、印尼和巴西東北部

易發(fā)生洪澇災(zāi)害。離我們最近的拉尼娜事件是去年的超強寒潮天氣，北方冷空氣突然來襲帶動全國范

圍內(nèi)的大范圍降溫，美國中部地區(qū)在今年

2

月初遭受北極渦旋南下，德州氣溫一度跌至

零下

19

攝氏度，數(shù)百萬人面臨停水停電困境。根據(jù)中央氣象臺統(tǒng)計的

2000

年以來

5

次

拉尼娜據(jù)平氣溫合成圖，華北、華中、華東和華南大部分地區(qū)冬季平均氣溫較往年冷

0.5-1

攝氏度，東北和西北部分地區(qū)冬季平均氣溫較往年寒冷

1-2

攝氏度，局部地區(qū)甚至更高。

冷冬預(yù)期下將為能源保障帶來較大考驗，除了能源消耗較正常年份多以外，拉尼娜背景

下易出現(xiàn)短時間大規(guī)模強降溫天氣，這將對峰值取暖用電需求帶來嚴峻考驗。三、中國天然氣供需平穩(wěn)，天然氣制氫或成為可選項之一（一）頁巖氣將是中國天然氣主要增量，進口天然氣來源進一步多元化2020

年中國天然氣生產(chǎn)量為

1925

億立方米，同比增長

9.8%。2016-2020

年

5

年時間，

中國天然氣產(chǎn)量增加了

560

億立方米，年增產(chǎn)超

100

億立方米。根據(jù)國家能源局編制的

中國天然氣發(fā)展報告（2021）顯示，2025

年中國天然氣產(chǎn)量達到

2300

億立方米以

上（年復(fù)合增長率

3.5%），其后穩(wěn)定增長，預(yù)計在

2040

年后產(chǎn)量穩(wěn)定在

3000

億立方米

以上（年復(fù)合增長率

2.2%）。分結(jié)構(gòu)來看，2020

年中國常規(guī)天然氣產(chǎn)量為

1611

立方米，同比增長

7.4%；頁巖氣

產(chǎn)量為

200

立方米，同比增加

32.8%；煤層氣和煤制天然氣

114

億立方米，同比增加

12%。

中國常規(guī)天然氣中，已達成設(shè)計產(chǎn)能的氣田產(chǎn)量為

865

億立方米，占常規(guī)天然氣產(chǎn)量比

例的

50%以上，總體處于開發(fā)中后期，未來以穩(wěn)產(chǎn)為主，主要位于陜西榆林靖邊和四川

元壩等地。在建和未來有擴產(chǎn)計劃的氣田位于四川盆地、新疆塔里木和南海等區(qū)域，未

來中國將加大這些地區(qū)的勘探和開發(fā)工作。非常規(guī)氣中，頁巖氣是增產(chǎn)的主力軍，中國頁巖氣近在

2008

年發(fā)現(xiàn)第一口頁巖氣井，

2012

年正式生產(chǎn)，從零到年產(chǎn)

100

億立方米用了

6

年的時間，從

100

億到

200

億僅用了

2

年的時間。由于頁巖氣開發(fā)難度大、前期投產(chǎn)高和開采成本較高，中國頁巖氣以中石

油和中石化為主體進行建設(shè)。中石油主產(chǎn)地位于川南和云南北部的長寧、威遠和昭通一

帶，截至

2019

年探明地質(zhì)儲量

1.06

萬億立方米，2020

年生產(chǎn)頁巖氣

116

億立方米。中

石化主產(chǎn)區(qū)位于四川威榮和重慶涪陵地區(qū)，截至

2019

年探明地質(zhì)儲量

0.73

萬億立方米，

2020

年產(chǎn)量

84

億立方米。需要說明的是，中國埋藏深度位于

2500-3500

米之間海相頁巖

氣已經(jīng)基本完成了產(chǎn)能建設(shè)，未來以穩(wěn)產(chǎn)為主，埋深位于

3500-4500

之間深層海相頁巖

氣是未來增產(chǎn)的主要區(qū)域。根據(jù)中國頁巖氣開發(fā)進展、潛力及前景中的預(yù)測，預(yù)計

中國

2025

年頁巖氣產(chǎn)量達到

300

億立方米，2030

年達到

350-400

億立方米，頁巖氣將成

為中國天然氣未來產(chǎn)量增長的重要增量。進口方面，中國有四大天然氣進口通道，分別是西北通道、東北通道、西南通道和

東南通道，前三者是管道天然氣運輸，東南通道又稱海上運輸通道，以液化天然氣（LNG）

船為主。2016

年中國進口管道和液化天然氣量相當(dāng)，均為

368

億方，之后隨著中國力推

清潔能源大規(guī)模應(yīng)用，液化天然氣成為中國天然氣進口的主要增量，2016

年至

2020

年

中國

LNG進口量年復(fù)合增長率為

26%，同期管道天然氣進口量增速為

5%。

管道天然氣運輸較為穩(wěn)定，需要有合適的氣源并通過管路運輸至主消費地。西北通

道又稱為中亞天然氣運輸通道，氣源來自于土庫曼斯坦、烏茲別克斯坦和哈薩克斯坦，

全場約一萬公里，可將中亞天然氣直接運輸至中國華東、華南等主要消費區(qū)。目前境外

有

A、B、C三條運輸線，年運輸量

550

億立方米。D線在建，建成后可增加

300

億立方

米的運輸能力。東北通道是中俄天然氣管道，又分為中俄東線和西線，東線北段于

2019

年

10

月貫通，12

月俄羅斯開始向中國送氣；東線中段吉林長嶺-河北永清部分于

2020

年

12

月正式投入運營，這意味著俄羅斯已可向京津冀地區(qū)供氣；直抵華東的南段正在建設(shè)

中。根據(jù)俄羅斯天然氣公司公告顯示，中俄天然氣東段

2020

年已輸氣

41

億立方米，未

來隨著南段管線投入運行，中俄東線的最大運輸能力可達

480

億立方米。中俄西線在俄

方又稱西伯利亞管線

2

號，今年

4

月，穿越蒙古進入中國境內(nèi)的天然氣管道可行性研究

報告已獲得批準(zhǔn)，未來中俄西線最大運輸能力可達

500

億立方米。西南通道又稱中緬天

然氣運輸管線，2013

年投入運營，可將緬甸產(chǎn)天然氣送至中國西南地區(qū)，年運輸能力

120

億立方米。（二）天然氣占能源消費比例較小，城市燃氣和新能源配套是未來方向根據(jù)中國‘富煤少氣缺油’的資源稟賦，中國長期以來形成了以煤炭消費為主體，

石油、天然氣并存，水利、光伏和風(fēng)電等非化石能源大力發(fā)展的結(jié)構(gòu)。2020

年中國能源

消費總量為

49.8

億噸標(biāo)煤，同比增長

2.2%，煤炭、原油和天然氣消費量分別增長

0.6%、

3.3%和

7.2%。從結(jié)構(gòu)上來看，煤炭消費占總消費量的

56.8%，較

2019

年下降

0.9

百分點，

氣核風(fēng)光等清潔能源消費量占能源消費總量的

24.3%，較

2019

年上升

1

個百分點。如果

以化石能源和非化石能源口徑來劃分，一次能源占比為

84.1%，非化石能源占比為

15.9%。

從電力裝機規(guī)模來看，2020

年中國電力裝機總量為

22

億千瓦，火電裝機

10.8

億千

萬，風(fēng)能和光伏合計

5.3

億千瓦，水電

3.4

億千瓦，天然氣和核電分別為

1

億和

0.5

億千

瓦。其中煤炭裝機占比接近

50%，天然氣裝機占比為

4.5%。2020

年氣電發(fā)電量為

2500

億度，占全國總發(fā)電量的

3%。根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)，天然氣消費量折標(biāo)煤

4.2

億噸，占

能源總量的

8.4%，無論是從中國能源消費總量電力裝機規(guī)模來看，天然氣在中國能源體

系中占比較小，價格波動更多集中在結(jié)構(gòu)性影響，而非整體性影響。（三）雙碳約束下，天然氣制氫成為可選項對化工行業(yè)而言，無機化工碳排放主要是化石能源燃燒所致，對此可通過加強電氣

化進程，隨著大比例可再生能源電力系統(tǒng)的發(fā)展，終端系統(tǒng)以電力代替煤炭、石油等化

石能源的直接利用，可有效減少終端部門乃至整個經(jīng)濟體系的

CO2

排放；有機化工是

C-H反應(yīng)，扣除化石能源的問題，工業(yè)過程的排放本質(zhì)是碳轉(zhuǎn)化率的問題，對此按照能源轉(zhuǎn)型委員會的測算，預(yù)計到

2050

年化工原料中氫原料占比將大幅抬升。中國是全球制氫大國，2019

年全國氫氣產(chǎn)量超

2500

萬噸。2019

年政府工作報告中

提出推動加氫設(shè)施建設(shè)，2020

年決定未來能源發(fā)展方向的“雙碳”政策更是加速推動氫

氣在各工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。氫能一方面可以作為優(yōu)良的儲能材質(zhì)在電力領(lǐng)域發(fā)揮作用，另

一方面做為清潔能源在工業(yè)生產(chǎn)中和交通運輸中取代碳排放較高的化石能源。目前，工

業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)工藝成熟且實現(xiàn)規(guī)劃化生產(chǎn)氫氣的方式主要有三種：第一類是以煤炭和天然

氣化石原料制氫；第二類是工業(yè)副產(chǎn)氫氣，比如焦炭副產(chǎn)的焦?fàn)t氣、丙烷脫氫和乙烷裂

解裝置都可以在主反應(yīng)進行的過程中副產(chǎn)一定比例的氫氣；第三類是電解水制氫。其中

工業(yè)副產(chǎn)氫氣受主裝置產(chǎn)能制約，生產(chǎn)的氫氣數(shù)量一定且氫氣大多在企