頁巖氣——過渡性能源的“中國夢”？

嚴(yán)重依賴煤炭的能源結(jié)構(gòu)給中國的溫室氣體減排和治理環(huán)境污染帶來巨大負(fù)擔(dān)。用天然氣替代煤炭通常被決策者認(rèn)為是一個(gè)在中短期內(nèi)較為可行的選擇，因?yàn)樘烊粴庀鄬?duì)比煤炭清潔、碳排放強(qiáng)度顯著降低。全力開發(fā)國內(nèi)天然氣資源或者從國外進(jìn)口天然氣成為實(shí)現(xiàn)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(nèi)油氣資源開發(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。一般來說，當(dāng)國際油氣價(jià)格走低或者資源蘊(yùn)藏量少、技術(shù)開發(fā)能力有限時(shí)，進(jìn)口會(huì)被優(yōu)先考慮；當(dāng)國際油氣價(jià)格走高或者開發(fā)技術(shù)有了突破性進(jìn)展，則開發(fā)國內(nèi)資源成為偏愛。從政策決策和社會(huì)偏好角度來看，當(dāng)能源供應(yīng)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(qiáng)大的政策影響力時(shí)，則開發(fā)國內(nèi)資源常更被重視；當(dāng)一個(gè)社會(huì)天然氣儲(chǔ)量不足，并且沒有替代天然氣的能源技術(shù)選擇，那么進(jìn)口天然氣也是無法回避的政策選擇。

作為一個(gè)龐大的經(jīng)濟(jì)體和擁有眾多的人口的國家，加之進(jìn)入經(jīng)濟(jì)全球化的時(shí)間還不太長，中國的能源決策仍主要偏好于以開發(fā)國內(nèi)資源為主，努力實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)的自給自足。然而面對(duì)油氣資源儲(chǔ)量低、國內(nèi)需求迅速增長的情況，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(duì)外依存度分別為60%和32%。然而，隨著過去十年頁巖氣大規(guī)模商業(yè)開發(fā)技術(shù)的成熟并在美國出現(xiàn)爆發(fā)式發(fā)展，中國似乎看到了一個(gè)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、增加天然氣國內(nèi)供應(yīng)、減少溫室氣體排放強(qiáng)度等重要國家發(fā)展目標(biāo)的重要機(jī)會(huì)。因?yàn)橹袊鞘澜缟享搸r氣儲(chǔ)藏量最多的國家之一。中國的頁巖氣可采資源量達(dá)到36萬億立方米。2012年3月，中國政府發(fā)布了《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃（2011-2015）》，設(shè)定了到2015年65億立方米頁巖氣產(chǎn)量目標(biāo)，并展望2020年頁巖氣開采量可以達(dá)到600-1000億立方米。

頁巖氣被政府認(rèn)為可以成為中國實(shí)現(xiàn)可再生能源轉(zhuǎn)型過程中的“過渡性”（Bridge Fuel）能源。未來10-15年，要實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)中大量減少煤炭比例、滿足油氣消費(fèi)增長需求的目標(biāo)，中國政府認(rèn)為借鑒美國經(jīng)驗(yàn)來大力開發(fā)頁巖氣是非?？尚械牟呗浴＿@一策略實(shí)現(xiàn)的可能性有多大？頁巖氣究竟能否成為中國的“過渡性”能源？本文將討論到2030年頁巖氣要成為中國能源行業(yè)變革中重要的過渡性能源所面臨的挑戰(zhàn)。

2020：頁巖氣發(fā)展仍處起步階段

中國重視頁巖氣的發(fā)展，在很大程度上是希望在比較短的時(shí)間內(nèi)顯著減少煤炭的消費(fèi)量。2014年中國一次能源消費(fèi)29.7億噸標(biāo)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(duì)主導(dǎo)的能源系統(tǒng)是中國空氣污染嚴(yán)重、碳排放高的主要原因。為了解決這些問題，中國自2011年以來，就開始加大天然氣的消費(fèi)量和進(jìn)口量，2014年中國天然氣表觀消費(fèi)量為1800億立方米，比上一年增長7.4%，其中580億立方米來自進(jìn)口。根據(jù)《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃2014-2020》，中國預(yù)計(jì)到2020年一次能源消費(fèi)達(dá)到48億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，約33.6億噸標(biāo)油。天然氣占比10%，相當(dāng)于超過3600億立方米。從2014年的1800億到2020年規(guī)劃目標(biāo)3600億，六年時(shí)間要增加100%，年均增長率約為12.2%。

如此高的天然氣增長目標(biāo)下，頁巖氣所占的份額難以在未來五年有大的突破。首先，中國在“十二五”啟動(dòng)的頁巖氣發(fā)展計(jì)劃并不順利。根據(jù)《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃2011-2015》，中國計(jì)劃到2015年頁巖氣開發(fā)量達(dá)到65億立方米，但2014年頁巖氣產(chǎn)量僅有13億立方米。中國目前頁巖氣開發(fā)面臨技術(shù)實(shí)力、勘探能力、開發(fā)成本等約束，伴隨宏觀經(jīng)濟(jì)下行、投資力度減弱、國際油氣價(jià)格疲軟等因素。例如在開發(fā)成本方面，中國開發(fā)周期和單井開發(fā)成本顯著高于美國。中國單井開發(fā)周期在2-3個(gè)月，成本在5000-7000萬元。而美國單井開發(fā)周期為25-30天，成本一般不超過3000萬元。

由于“十二五”期間頁巖氣的發(fā)展不如預(yù)料得那么高，國家能源局調(diào)低了2020年頁巖氣開發(fā)的量化目標(biāo)，從之前的600-1000億立方米調(diào)低到300億立方米。由此來看，即使到2020年300億立方米的頁巖氣的產(chǎn)量如期實(shí)現(xiàn)，其占當(dāng)年天然氣目標(biāo)消費(fèi)量3600億立方米的比例也僅有8.5%。如果頁巖氣年產(chǎn)量屆時(shí)達(dá)到600億立方米，其占天然氣消費(fèi)總量的比例約17%。假設(shè)未來五年天然氣進(jìn)口不出現(xiàn)指數(shù)型增長，仍處于起步階段的頁巖氣無法扭轉(zhuǎn)中國天然氣到2020年仍在能源系統(tǒng)中扮演輔助性角色的局面。

2030:中國難以復(fù)制美國頁巖氣發(fā)展“傳奇”

過去十年頁巖氣在美國的爆發(fā)式發(fā)展是促動(dòng)中國自主開發(fā)頁巖氣的最主要外部因素。美國頁巖氣產(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(dá)40％，超過了常規(guī)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。因?yàn)樵诃h(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的優(yōu)勢。在能源安全方面，美國頁巖氣的發(fā)展“傳奇”使美國天然氣和石油進(jìn)口大量減少，有觀點(diǎn)甚至認(rèn)為，美國在未來的20-30年可能實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)的完全自給。

中國希望復(fù)制美國的“傳奇”，一方面可以替代煤炭來減少污染和降低碳排放，另一方面能夠增加天然氣國內(nèi)供應(yīng)降低對(duì)進(jìn)口的依賴度。留給中國大規(guī)模發(fā)展頁巖氣的時(shí)間主要集中在2020-2030年的十年時(shí)間。當(dāng)2030年左右中國的碳排放和能源消費(fèi)達(dá)到峰值，其實(shí)包括天然氣在內(nèi)的化石能源將面臨碳減排帶來的減少消費(fèi)量的壓力，更重要的是以風(fēng)電、太陽能為代表的可再生能源將具備更強(qiáng)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(dǎo)能源系統(tǒng)的的轉(zhuǎn)型期。我們認(rèn)為2030年后將沒有大規(guī)模發(fā)展頁巖氣的國際、國內(nèi)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。2014年中國提出了2030年二氧化碳排放的控制目標(biāo)，并相應(yīng)地提出了非化石能源的發(fā)展比例，即占一次能源消費(fèi)的比例到2030年達(dá)到約20%左右。2030年煤炭消費(fèi)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(fèi)占一次能源的比例從2020年的10%繼續(xù)增加到15%左右，消費(fèi)量達(dá)到每年6500億立方米。中國2020年頁巖氣年產(chǎn)量目標(biāo)為300億立方米。如果這一目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，并且2020年后頁巖氣開采仍然快速增長，我們假設(shè)中國國內(nèi)頁巖氣產(chǎn)量在天然氣消費(fèi)中類似美國那樣占到半壁江山的地位，即2030年能滿足40%－50%的天然氣消費(fèi)需求，那么頁巖氣屆時(shí)年產(chǎn)將達(dá)到2600－3250億立方米。

頁巖氣發(fā)展要達(dá)到這樣的規(guī)模，目前政府執(zhí)行的補(bǔ)貼同時(shí)增長驚人。為了控制補(bǔ)貼的數(shù)額，政府在2015年調(diào)低了補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)。之前的標(biāo)準(zhǔn)是2012-2015年間的項(xiàng)目每立方米補(bǔ)貼0.4元人民幣。2016-2018年間補(bǔ)貼減為0.3元／立方米，2019-2020年為0.2元／立方米。按照頁巖氣開發(fā)目標(biāo)，2020年頁巖氣產(chǎn)量達(dá)到300億立方米，那么對(duì)頁巖氣的直接補(bǔ)貼額達(dá)到60億元，相當(dāng)于2014年應(yīng)征收可再生能源附加值660億元的9%。當(dāng)補(bǔ)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(yīng)該似乎更多用來支持發(fā)展可再生能源。

開發(fā)頁巖氣的另外一個(gè)重大挑戰(zhàn)是投資規(guī)模是否可以跟得上。根據(jù)美國開發(fā)頁巖氣的經(jīng)驗(yàn)，美國之所以僅用5-6年時(shí)間就將頁巖氣年產(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?yàn)樵陂_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，美國頁巖氣投資總額達(dá)到1337億美元，約為8300億人民幣（匯率1:6.2）。其中80%來自美國國內(nèi)投資者，有數(shù)量眾多的小型頁巖氣開采企業(yè)，有石油天然氣大型跨國企業(yè)，也有各類金融機(jī)構(gòu)。國外投資者貢獻(xiàn)了20%的投資，通常以當(dāng)?shù)鼗锇楹腺Y，分享頁巖氣收益的方式進(jìn)行。我們這里暫且不考慮頁巖氣開發(fā)帶來的環(huán)境和社會(huì)影響等外部成本。我們假設(shè)中國“十三五”期間實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)頁巖氣300億立方米的能力，開發(fā)技術(shù)成熟并在行業(yè)內(nèi)普及，單井開發(fā)成本到2020年可以達(dá)到類似美國3000萬元的水平。如前文所述，美國頁巖氣產(chǎn)量從2008年的600億立方米增加到2012年的2940億立方米累計(jì)投入了8300億元，以此為參照，我們認(rèn)為中國頁巖氣開發(fā)量要達(dá)到每年3000億立方米的水平，累計(jì)投資預(yù)計(jì)也在這個(gè)規(guī)模，假設(shè)大約8000億元。如果將政府對(duì)頁巖氣實(shí)施的直接補(bǔ)貼資金考慮進(jìn)去，那么達(dá)到年產(chǎn)3000億立方米的規(guī)模，累計(jì)需要投資估計(jì)接近一萬億元。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。未來十年，中國仍會(huì)繼續(xù)重視發(fā)展可再生能源，投資規(guī)模仍會(huì)繼續(xù)穩(wěn)步增加。隨著可再生能源投資的持續(xù)增加，即使不考慮可再生能源在外部成本方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于化石能源的情況，未來10年可再生能源與化石能源的成本差距將繼續(xù)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，留給頁巖氣大規(guī)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(duì)高達(dá)10000億元的累計(jì)投資，決策者需要站在能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略高度，綜合考慮國際氣候變化政策、頁巖氣開發(fā)的環(huán)境和社會(huì)影響、國內(nèi)外石油和天然氣市場波動(dòng)和宏觀經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢等因素，謹(jǐn)慎審視頁巖氣開發(fā)在能源轉(zhuǎn)型過程中的定位。本文認(rèn)為在中國頁巖氣要成為“過渡性”能源難度很大。

結(jié)論：頁巖氣在中國成為“過渡性”能源挑戰(zhàn)重重

為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、提高環(huán)境質(zhì)量和降低碳排放強(qiáng)度等戰(zhàn)略目標(biāo)，頁巖氣的發(fā)展被很多中國能源決策者寄予厚望，認(rèn)為它可以成為一種重要的“過渡性”能源，幫助中國實(shí)現(xiàn)能源產(chǎn)業(yè)的升級(jí)，最終轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕茉凑冀^對(duì)主導(dǎo)地位的未來的能源系統(tǒng)。本文經(jīng)過分析認(rèn)為，評(píng)價(jià)頁巖氣能否成為“過渡性”能源，需要將其放在中長期能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略路徑上考慮，并且需要比較不同能源利用在中長期內(nèi)的投資成本、環(huán)境和社會(huì)影響風(fēng)險(xiǎn)、國際氣候變化政策影響、石油和天然氣國際市場變化以及中國未來三十年經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口增長趨勢等重要因素。本文認(rèn)為未來頁巖氣的快速增長除了面臨上述宏觀挑戰(zhàn)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、開發(fā)成本、巨額投資等，因此我們認(rèn)為未來的10-15年頁巖氣難以在中國扮演“過渡性”能源的角色。

“煤改氣”系列分析文章（一）：煤改氣是北京實(shí)現(xiàn)未來五年空氣質(zhì)量顯著好轉(zhuǎn)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(duì)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(duì)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

頁巖氣也是天然氣，主要成分甲烷，富集于3-4億年前泥盆紀(jì)形成的泥頁巖地層中。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http://www.ahpc.gov.cn/upload/xxnr/1002320133211120.pdf獲取時(shí)間：2015年10月22日

應(yīng)對(duì)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(jì)控制在2攝氏度以內(nèi)，即全球大氣二氧化碳濃度在本世紀(jì)末不應(yīng)超過450ppm?；谶@樣的目標(biāo)，有研究認(rèn)為全球天然氣消費(fèi)峰值應(yīng)出現(xiàn)于2020年或2030年，之后應(yīng)開始下降。（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(yīng)對(duì)氣候變化的角度來看，中國未來承擔(dān)碳減排的責(zé)任會(huì)增加，全球減排目標(biāo)對(duì)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(dá)到峰值，我們有理由假設(shè)中國大規(guī)模利用頁巖氣的時(shí)間窗口將是未來的10-15年時(shí)間。2030年之后全面減少化石能源消費(fèi)同樣將是中國的主要目標(biāo)。

本文僅從能源開發(fā)和供應(yīng)有效性的角度討論頁巖氣未來在中國的發(fā)展，關(guān)于頁巖氣的環(huán)境影響有很多爭論，我們將在未來的文章中詳細(xì)討論這個(gè)問題，本文暫不討論。

2014年世界各國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)。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(yùn)行簡況。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(duì)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”路線圖——《頁巖氣發(fā)展規(guī)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

頁巖氣將成我國能源重要組成部分——國土資源部有關(guān)負(fù)責(zé)人就頁巖氣勘查開發(fā)相關(guān)問題答記者問。來源：國土資源部要聞播報(bào)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

美國頁巖氣年產(chǎn)量來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

中國未來能源發(fā)展戰(zhàn)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

頁巖氣開發(fā)補(bǔ)貼政策出臺(tái)，每立方米補(bǔ)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)于頁巖氣開發(fā)利用財(cái)政補(bǔ)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(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到1.5分／千瓦時(shí)。2014年中國全社會(huì)電量消費(fèi)達(dá)到55233億千瓦時(shí)。除了農(nóng)業(yè)和居民用電外的電力消費(fèi)都在征收范圍。假設(shè)全社會(huì)消費(fèi)電力的80%征收可再生能源電力附加，那么2014年理論上應(yīng)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