頁(yè)巖氣——過(guò)渡性能源的“中國夢(mèng)”？

嚴重依賴(lài)煤炭的能源結構給中國的溫室氣體減排和治理環(huán)境污染帶來(lái)巨大負擔。用天然氣替代煤炭通常被決策者認為是一個(gè)在中短期內較為可行的選擇，因為天然氣相對比煤炭清潔、碳排放強度顯著(zhù)降低。全力開(kāi)發(fā)國內天然氣資源或者從國外進(jìn)口天然氣成為實(shí)現天然氣替代煤的兩種方法。哪個(gè)途徑被優(yōu)先考慮，除了取決于國際石油天然氣價(jià)格和國內油氣資源開(kāi)發(fā)技術(shù)的重大變化，也受到政策決策和社會(huì )選擇偏好的影響。一般來(lái)說(shuō)，當國際油氣價(jià)格走低或者資源蘊藏量少、技術(shù)開(kāi)發(fā)能力有限時(shí)，進(jìn)口會(huì )被優(yōu)先考慮；當國際油氣價(jià)格走高或者開(kāi)發(fā)技術(shù)有了突破性進(jìn)展，則開(kāi)發(fā)國內資源成為偏愛(ài)。從政策決策和社會(huì )偏好角度來(lái)看，當能源供應安全在決策中被高度關(guān)注或者石油天然氣行業(yè)的企業(yè)有強大的政策影響力時(shí)，則開(kāi)發(fā)國內資源常更被重視；當一個(gè)社會(huì )天然氣儲量不足，并且沒(méi)有替代天然氣的能源技術(shù)選擇，那么進(jìn)口天然氣也是無(wú)法回避的政策選擇。

作為一個(gè)龐大的經(jīng)濟體和擁有眾多的人口的國家，加之進(jìn)入經(jīng)濟全球化的時(shí)間還不太長(cháng)，中國的能源決策仍主要偏好于以開(kāi)發(fā)國內資源為主，努力實(shí)現能源供應的自給自足。然而面對油氣資源儲量低、國內需求迅速增長(cháng)的情況，中國也不得不大量進(jìn)口石油和天然氣。2014年中國石油和天然氣的對外依存度分別為60%和32%。然而，隨著(zhù)過(guò)去十年頁(yè)巖氣大規模商業(yè)開(kāi)發(fā)技術(shù)的成熟并在美國出現爆發(fā)式發(fā)展，中國似乎看到了一個(gè)實(shí)現優(yōu)化能源結構、增加天然氣國內供應、減少溫室氣體排放強度等重要國家發(fā)展目標的重要機會(huì )。因為中國是世界上頁(yè)巖氣儲藏量最多的國家之一。中國的頁(yè)巖氣可采資源量達到36萬(wàn)億立方米。2012年3月，中國政府發(fā)布了《頁(yè)巖氣發(fā)展規劃（2011-2015）》，設定了到2015年65億立方米頁(yè)巖氣產(chǎn)量目標，并展望2020年頁(yè)巖氣開(kāi)采量可以達到600-1000億立方米。

頁(yè)巖氣被政府認為可以成為中國實(shí)現可再生能源轉型過(guò)程中的“過(guò)渡性”（Bridge Fuel）能源。未來(lái)10-15年，要實(shí)現能源結構中大量減少煤炭比例、滿(mǎn)足油氣消費增長(cháng)需求的目標，中國政府認為借鑒美國經(jīng)驗來(lái)大力開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣是非?？尚械牟呗?。這一策略實(shí)現的可能性有多大？頁(yè)巖氣究竟能否成為中國的“過(guò)渡性”能源？本文將討論到2030年頁(yè)巖氣要成為中國能源行業(yè)變革中重要的過(guò)渡性能源所面臨的挑戰。

2020：頁(yè)巖氣發(fā)展仍處起步階段

中國重視頁(yè)巖氣的發(fā)展，在很大程度上是希望在比較短的時(shí)間內顯著(zhù)減少煤炭的消費量。2014年中國一次能源消費29.7億噸標油，原煤占比66%，石油占比17.5%，天然氣占比5.6%。發(fā)電領(lǐng)域，燃煤火電的發(fā)電量占總電力生產(chǎn)的比例為75.2%。煤炭占絕對主導的能源系統是中國空氣污染嚴重、碳排放高的主要原因。為了解決這些問(wèn)題，中國自2011年以來(lái)，就開(kāi)始加大天然氣的消費量和進(jìn)口量，2014年中國天然氣表觀(guān)消費量為1800億立方米，比上一年增長(cháng)7.4%，其中580億立方米來(lái)自進(jìn)口。根據《能源發(fā)展戰略行動(dòng)計劃2014-2020》，中國預計到2020年一次能源消費達到48億噸標準煤，約33.6億噸標油。天然氣占比10%，相當于超過(guò)3600億立方米。從2014年的1800億到2020年規劃目標3600億，六年時(shí)間要增加100%，年均增長(cháng)率約為12.2%。

如此高的天然氣增長(cháng)目標下，頁(yè)巖氣所占的份額難以在未來(lái)五年有大的突破。首先，中國在“十二五”啟動(dòng)的頁(yè)巖氣發(fā)展計劃并不順利。根據《頁(yè)巖氣發(fā)展規劃2011-2015》，中國計劃到2015年頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)量達到65億立方米，但2014年頁(yè)巖氣產(chǎn)量?jì)H有13億立方米。中國目前頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)面臨技術(shù)實(shí)力、勘探能力、開(kāi)發(fā)成本等約束，伴隨宏觀(guān)經(jīng)濟下行、投資力度減弱、國際油氣價(jià)格疲軟等因素。例如在開(kāi)發(fā)成本方面，中國開(kāi)發(fā)周期和單井開(kāi)發(fā)成本顯著(zhù)高于美國。中國單井開(kāi)發(fā)周期在2-3個(gè)月，成本在5000-7000萬(wàn)元。而美國單井開(kāi)發(fā)周期為25-30天，成本一般不超過(guò)3000萬(wàn)元。

由于“十二五”期間頁(yè)巖氣的發(fā)展不如預料得那么高，國家能源局調低了2020年頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的量化目標，從之前的600-1000億立方米調低到300億立方米。由此來(lái)看，即使到2020年300億立方米的頁(yè)巖氣的產(chǎn)量如期實(shí)現，其占當年天然氣目標消費量3600億立方米的比例也僅有8.5%。如果頁(yè)巖氣年產(chǎn)量屆時(shí)達到600億立方米，其占天然氣消費總量的比例約17%。假設未來(lái)五年天然氣進(jìn)口不出現指數型增長(cháng)，仍處于起步階段的頁(yè)巖氣無(wú)法扭轉中國天然氣到2020年仍在能源系統中扮演輔助性角色的局面。

2030:中國難以復制美國頁(yè)巖氣發(fā)展“傳奇”

過(guò)去十年頁(yè)巖氣在美國的爆發(fā)式發(fā)展是促動(dòng)中國自主開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣的最主要外部因素。美國頁(yè)巖氣產(chǎn)量從2007年的36.6億立方米增加到2013年的3232億立方米，占天然氣總產(chǎn)量的比例到2013年已經(jīng)高達40％，超過(guò)了常規天然氣所占比例。大量燃煤發(fā)電被天然氣發(fā)電替代，碳減排和大氣污染控制效益顯著(zhù)。因為在環(huán)境效益，主要是減少溫室氣體排放和空氣污染物方面，天然氣比煤炭有顯著(zhù)的優(yōu)勢。在能源安全方面，美國頁(yè)巖氣的發(fā)展“傳奇”使美國天然氣和石油進(jìn)口大量減少，有觀(guān)點(diǎn)甚至認為，美國在未來(lái)的20-30年可能實(shí)現能源消費的完全自給。

中國希望復制美國的“傳奇”，一方面可以替代煤炭來(lái)減少污染和降低碳排放，另一方面能夠增加天然氣國內供應降低對進(jìn)口的依賴(lài)度。留給中國大規模發(fā)展頁(yè)巖氣的時(shí)間主要集中在2020-2030年的十年時(shí)間。當2030年左右中國的碳排放和能源消費達到峰值，其實(shí)包括天然氣在內的化石能源將面臨碳減排帶來(lái)的減少消費量的壓力，更重要的是以風(fēng)電、太陽(yáng)能為代表的可再生能源將具備更強的成本競爭優(yōu)勢，因此2030-2050年將是可再生能源逐步取代化石能源從而全然主導能源系統的的轉型期。我們認為2030年后將沒(méi)有大規模發(fā)展頁(yè)巖氣的國際、國內政策環(huán)境。

為了替代煤炭，天然氣在2021-2030年期間仍會(huì )保持較高速度的增長(cháng)。2014年中國提出了2030年二氧化碳排放的控制目標，并相應地提出了非化石能源的發(fā)展比例，即占一次能源消費的比例到2030年達到約20%左右。2030年煤炭消費占一次能源的比例要從2020年的60%左右降到50%以下，天然氣消費占一次能源的比例從2020年的10%繼續增加到15%左右，消費量達到每年6500億立方米。中國2020年頁(yè)巖氣年產(chǎn)量目標為300億立方米。如果這一目標實(shí)現，并且2020年后頁(yè)巖氣開(kāi)采仍然快速增長(cháng)，我們假設中國國內頁(yè)巖氣產(chǎn)量在天然氣消費中類(lèi)似美國那樣占到半壁江山的地位，即2030年能滿(mǎn)足40%－50%的天然氣消費需求，那么頁(yè)巖氣屆時(shí)年產(chǎn)將達到2600－3250億立方米。

頁(yè)巖氣發(fā)展要達到這樣的規模，目前政府執行的補貼同時(shí)增長(cháng)驚人。為了控制補貼的數額，政府在2015年調低了補貼標準。之前的標準是2012-2015年間的項目每立方米補貼0.4元人民幣。2016-2018年間補貼減為0.3元／立方米，2019-2020年為0.2元／立方米。按照頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)目標，2020年頁(yè)巖氣產(chǎn)量達到300億立方米，那么對頁(yè)巖氣的直接補貼額達到60億元，相當于2014年應征收可再生能源附加值660億元的9%。當補貼可再生能源電力資金的缺口不斷增加，政府的公共資金應該似乎更多用來(lái)支持發(fā)展可再生能源。

開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣的另外一個(gè)重大挑戰是投資規模是否可以跟得上。根據美國開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣的經(jīng)驗，美國之所以?xún)H用5-6年時(shí)間就將頁(yè)巖氣年產(chǎn)量從2007年約36.6億立方米增加到2012年約2900億立方米，主要是因為在開(kāi)采技術(shù)成熟的情形下有大量投資短期迅速進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。2008-2012年間，美國頁(yè)巖氣投資總額達到1337億美元，約為8300億人民幣（匯率1:6.2）。其中80%來(lái)自美國國內投資者，有數量眾多的小型頁(yè)巖氣開(kāi)采企業(yè)，有石油天然氣大型跨國企業(yè)，也有各類(lèi)金融機構。國外投資者貢獻了20%的投資，通常以當地伙伴合資，分享頁(yè)巖氣收益的方式進(jìn)行。我們這里暫且不考慮頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)帶來(lái)的環(huán)境和社會(huì )影響等外部成本。我們假設中國“十三五”期間實(shí)現年產(chǎn)頁(yè)巖氣300億立方米的能力，開(kāi)發(fā)技術(shù)成熟并在行業(yè)內普及，單井開(kāi)發(fā)成本到2020年可以達到類(lèi)似美國3000萬(wàn)元的水平。如前文所述，美國頁(yè)巖氣產(chǎn)量從2008年的600億立方米增加到2012年的2940億立方米累計投入了8300億元，以此為參照，我們認為中國頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)量要達到每年3000億立方米的水平，累計投資預計也在這個(gè)規模，假設大約8000億元。如果將政府對頁(yè)巖氣實(shí)施的直接補貼資金考慮進(jìn)去，那么達到年產(chǎn)3000億立方米的規模，累計需要投資估計接近一萬(wàn)億元。相比之下，作為最大的可再生能源投資國，2014年中國投資了833億美元（約5000億元人民幣）在可再生能源市場(chǎng)。未來(lái)十年，中國仍會(huì )繼續重視發(fā)展可再生能源，投資規模仍會(huì )繼續穩步增加。隨著(zhù)可再生能源投資的持續增加，即使不考慮可再生能源在外部成本方面遠遠優(yōu)于化石能源的情況，未來(lái)10年可再生能源與化石能源的成本差距將繼續縮小，很有可能在2025年前后發(fā)展可再生能源將具有更高的成本優(yōu)勢。從這個(gè)意義上講，留給頁(yè)巖氣大規模發(fā)展的時(shí)間并不多，可能就是2015-2030之間的10-15年的時(shí)間。面對高達10000億元的累計投資，決策者需要站在能源轉型的戰略高度，綜合考慮國際氣候變化政策、頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的環(huán)境和社會(huì )影響、國內外石油和天然氣市場(chǎng)波動(dòng)和宏觀(guān)經(jīng)濟發(fā)展趨勢等因素，謹慎審視頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)在能源轉型過(guò)程中的定位。本文認為在中國頁(yè)巖氣要成為“過(guò)渡性”能源難度很大。

結論：頁(yè)巖氣在中國成為“過(guò)渡性”能源挑戰重重

為了實(shí)現優(yōu)化能源結構、提高環(huán)境質(zhì)量和降低碳排放強度等戰略目標，頁(yè)巖氣的發(fā)展被很多中國能源決策者寄予厚望，認為它可以成為一種重要的“過(guò)渡性”能源，幫助中國實(shí)現能源產(chǎn)業(yè)的升級，最終轉變?yōu)榭稍偕茉凑冀^對主導地位的未來(lái)的能源系統。本文經(jīng)過(guò)分析認為，評價(jià)頁(yè)巖氣能否成為“過(guò)渡性”能源，需要將其放在中長(cháng)期能源轉型的戰略路徑上考慮，并且需要比較不同能源利用在中長(cháng)期內的投資成本、環(huán)境和社會(huì )影響風(fēng)險、國際氣候變化政策影響、石油和天然氣國際市場(chǎng)變化以及中國未來(lái)三十年經(jīng)濟發(fā)展和人口增長(cháng)趨勢等重要因素。本文認為未來(lái)頁(yè)巖氣的快速增長(cháng)除了面臨上述宏觀(guān)挑戰因素外，其行業(yè)本身發(fā)展有很多不確定因素，如技術(shù)普及、開(kāi)發(fā)成本、巨額投資等，因此我們認為未來(lái)的10-15年頁(yè)巖氣難以在中國扮演“過(guò)渡性”能源的角色。

“煤改氣”系列分析文章（一）：煤改氣是北京實(shí)現未來(lái)五年空氣質(zhì)量顯著(zhù)好轉的重要手段。鏈接：http://www.reei.org.cn/index.php/2014/01/coal2gas-paper1/.獲取時(shí)間：2015年10月22日

2014年我國進(jìn)口石油對外依存度接近六成。鏈接：http://www.chinairn.com/news/20150114/151556627.shtml獲取時(shí)間：2015年10月22日

我國天然氣對外依存度升至32.2%。鏈接：http://news.xinhuanet.com/energy/2015-01/19/c_127398476.htm獲取時(shí)間：2015年10月22日

頁(yè)巖氣也是天然氣，主要成分甲烷，富集于3-4億年前泥盆紀形成的泥頁(yè)巖地層中。鏈接：http://www.energy.gov/sites/prod/files/2013/04/f0/what_is_shale_gas.pdf.獲取時(shí)間:2015年10月25日

頁(yè)巖氣：我國能源發(fā)展的新希望。鏈接：http://www.mlr.gov.cn/zljc/201108/t20110819_926835.htm.獲取時(shí)間：2015年10月21日

原文可參見(jiàn)http://www.ahpc.gov.cn/upload/xxnr/1002320133211120.pdf獲取時(shí)間：2015年10月22日

應對氣候變化要求國際社會(huì )共同努力將全球平均氣溫升幅在本世紀控制在2攝氏度以?xún)?，即全球大氣二氧化碳濃度在本世紀末不應超過(guò)450ppm?；谶@樣的目標，有研究認為全球天然氣消費峰值應出現于2020年或2030年，之后應開(kāi)始下降。（參考如下鏈接：http://blogs.cfr.org/levi/2013/01/04/a-mixed-verdict-on-natural-gas-as-a-bridge-fuel）從應對氣候變化的角度來(lái)看，中國未來(lái)承擔碳減排的責任會(huì )增加，全球減排目標對中國的影響會(huì )日趨增加。加上中國自愿承諾碳排放2030年左右達到峰值，我們有理由假設中國大規模利用頁(yè)巖氣的時(shí)間窗口將是未來(lái)的10-15年時(shí)間。2030年之后全面減少化石能源消費同樣將是中國的主要目標。

本文僅從能源開(kāi)發(fā)和供應有效性的角度討論頁(yè)巖氣未來(lái)在中國的發(fā)展，關(guān)于頁(yè)巖氣的環(huán)境影響有很多爭論，我們將在未來(lái)的文章中詳細討論這個(gè)問(wèn)題，本文暫不討論。

2014年世界各國一次能源消費結構。鏈接：http://escn.com.cn/news/show-246244.html獲取時(shí)間：2015年10月22日

中電聯(lián)發(fā)布2014年電力工業(yè)運行簡(jiǎn)況。鏈接：http://www.ccchina.gov.cn/Detail.aspx?newsId=50859.

獲取時(shí)間：2015年10月22日

我國天然氣對外依存度升至32.2%。鏈接：http://www.mlr.gov.cn/xwdt/jrxw/201501/t20150120_1341906.htm獲取時(shí)間：2015年10月21日

繪就“能源革命”路線(xiàn)圖——《頁(yè)巖氣發(fā)展規劃（2011~2015年）》解讀。鏈接：http://www.mlr.gov.cn/kczygl/kcgh/201206/t20120619_1111764.htm.獲取時(shí)間：2015年10月21日

頁(yè)巖氣將成我國能源重要組成部分——國土資源部有關(guān)負責人就頁(yè)巖氣勘查開(kāi)發(fā)相關(guān)問(wèn)題答記者問(wèn)。來(lái)源：國土資源部要聞播報鏈接：http://www.mlr.gov.cn/xwdt/jrxw/201409/t20140918_1330163.htm.獲取時(shí)間：2015年10月21日

2014年中國頁(yè)巖氣產(chǎn)量大漲，增至13億立方米。鏈接：http://www.cet.com.cn/nypd/trq/1437986.shtml.獲取時(shí)間：2015年10月21日

美國頁(yè)巖氣年產(chǎn)量來(lái)自美國能源信息管理局。鏈接：http://www.eia.gov/dnav/ng/hist/res_epg0_r5302_nus_bcfa.htm獲取時(shí)間：2015年10月22日

Shale gas provides largest share of U.S. natural gas production in 2013.鏈接：http://www.eia.gov/todayinenergy/detail.cfm?id=18951獲取時(shí)間：2015年10月25日

FigureES3.U.S.net energy imports in six cases,2005-40(quadrillionBtu).Annual Energy Outlook 2015 with projections to 2040.Energy Information Administration.Link：http://www.eia.gov/forecasts/aeo/pdf/0383(2015).pdf.獲取時(shí)間：2015年10月27日

China,U.S.announce ambitious climate change goals.http://news.xin hua net.com/english/china/2014-11/12/c_133785099.htm.獲取時(shí)間：2015年10月26日

中國未來(lái)能源發(fā)展戰略探析.李偉.http://www.nea.gov.cn/2014-02/12/c_133109179.htm.獲取時(shí)間：2015年10月26日

頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)補貼政策出臺，每立方米補貼0.4元。鏈接：http://news.xinhuanet.com/fortune/2012-11/06/c_123917386.htm獲取時(shí)間：2015年10月22日

關(guān)于頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)利用財政補貼政策的通知。鏈接：http://jjs.mof.gov.cn/zhengwuxinxi/zhengcefagui/201504/t20150427_1223392.html.獲取時(shí)間：2015年10月22日

2013年9月可再生能源電價(jià)附加第三次提高標準，達到1.5分／千瓦時(shí)。2014年中國全社會(huì )電量消費達到55233億千瓦時(shí)。除了農業(yè)和居民用電外的電力消費都在征收范圍。假設全社會(huì )消費電力的80%征收可再生能源電力附加，那么2014年理論上應征收660億元。

Foreigninve stors play largerole in U.S. shale industry.Energy Information Administration.鏈接：http://www.eia.gov/todayinenergy/detail.cfm?id=10711.獲取時(shí)間：2015年10月27日

同上。

Global Trends of Renewable Energy Investments2015.鏈接：http://fs-unep-centre.org/publications/global-trends-renewable-energy-investment-2015.獲取時(shí)間：2015年10月27日