世界经济论坛：2011年能源展望（六）——天然气的新时代

第三章：天然气需求的演变

不同于天然气生产，天然气需求似乎不会发生革命性的变化。在住宅与商业部门，天然气主要用于空间加热和水加热、发电以及工业目的（用作燃料和原料）。即将出现的天然气唯一重大潜在新用途在运输业。天然气需求正在发生的变化很大程度上是渐进性的，而非革命性的。然而我们预计，经合组织与非经合组织国家之间天然气需求演变的类型存在差异。

图11显示了按地区、行业划分的天然气的当前使用模式。在经合组织国家成熟的天然气市场中，未来天然气需求的形势将由多种力量决定。一方面，未来几年，能效的提高可能导致工业、住宅和商业天然气需求下滑。另一方面，当发电企业转而利用天然气发电时（因为发电企业在努力满足日益增长的电力需求的同时，需要减少温室气体和其他空气污染物的排放），电力行业对天然气的需求可能会增加。一旦有竞争力的天然气价格以及日益严格的环境法规使天然气成为更经济的选择时，较老的燃煤电站可能将被淘汰。美国国务院国际能源事务协调官大卫·高德温（David Goldwyn)在其论文《页岩气：能源安全格局的变革者》（Shale Gas: An Energy Security Game Changer）中描述了天然气的吸引力。“天然气成为了许多国家消费者的一种燃料选择，主要是因为天然气储量丰富，具有清洁燃烧特性，且与其他燃料（如煤炭）相比日益上升的成本竞争力。”

东南欧的天然气需求具有较大的增长潜力。未来25年，仅土耳其一国的天然气需求增长就占欧洲天然气需求增长的近1/3。得益于工业增长和日益增加的住宅天然气管道——这在经合组织国家中并不常见——土耳其具有成为欧洲最大天然气市场之一的潜力。

图11：按地区和行业划分的天然气需求

来源：IHS剑桥能源研究协会

注释：其他包括能源部门使用的天然气以及输送过程中的损耗。

非经合组织国家的天然气需求状况更为简单。随着经济持续增长，天然气需求有望全面上涨。随着越来越多的消费者使用天然气基础设施，工业、住宅和商业部门对天然气的需求将随之增长，尤其是在印度和中国。发电对天然气的需求也将增加，尽管其规模不及整个电力行业。在许多领域，煤炭仍然是主要燃料。非经合组织国家/地区的天然气进口和输送基础设施正迅速扩展，以能满足预期的需求增长。

需求的驱动因素：发电

未来20年，发电将成为推动全球天然气需求增长的主要驱动因素。与天然气不同，电力的使用量保持增长，甚至带动了成熟市场的需求增长。除了电力需求总体增长之外，许多老化的发电设施可能将被更加高效的燃气轮机发电站替换。对经合组织国家而言，燃气发电尤其具有吸引力，因为燃气发电的温室气体和其他污染物的排放量相对较低。傅赛（Peter Voser）这样描述天然气在发电领域的潜力：“现代联合循环燃气发电站的二氧化碳排放量比超临界火电站少50%，比年代较长的汽轮机燃煤电站少70%。迄今为止，用现代燃气电站代替旧的燃煤电站是中短期最有成本效益的减排办法。”英国剑桥能源研究中心欧洲天然气研究员Simon Blakey在其论文《烃之王国》中指出了天然气在电力行业应用之速度。“我们无法等到开发出无碳能源体系……。世界大多数国家的燃气电站可以在18个月内建成并投入运营。”

在北美，目前天然气发电站的利用率普遍低于燃煤电站。在美国，平均而言，燃气电站的发电容量已用了25%，而燃煤电站的发电容量用了73%。由此常常引发一个问题：为何电力行业不能通过增加现有燃气电站的利用率并减少燃煤电站的利用率来减少温室气体排放量呢？

解答这一问题需要我们对电力需求的性质以及燃气和燃煤电站的特点进行了解。目前，很少有技术可用来储存公用事业规模（utility-scale）的电力，因此只能根据需求量进行发电来维持电网的平衡。一天中各时段的电力需求各有不同，从白天的用电高峰期到晚上的用电波谷期，同时电力需求也会随着天气的变化（主要是采暖和制冷需求变化）而产生季节性变化。煤电站一般无法迅速建成，或无法轻易地根据电力需求而增加和减少燃煤发电量。因此，煤电站（以及水力发电和核电站）一般用作基荷容量（base-load capacity）。另一方面，天然气发电能够更快地应对需求的变化。因此，燃气电站可以被用作调峰和循环电站（cycling plant），当有需求的时候才发电。

虽然建设额外的天然气发电站来替换用作基荷发电（base-load generation）的燃煤发电站是减少电力部门温室气体排放量的一个可行方案，但增加对现有天然气电站的利用并减少对现有燃煤电站的利用往往并不合理，因为一部分燃气发电容量被保留以应对电力需求的波动。除燃煤电站在跟踪负荷方面有一定难度之外，煤电站和燃气电站的总体利用率并未考虑到以下问题，即燃煤电站和燃气电站集中于不同的地区，通常无法直接替代。甚至对于那些离得相当近的燃煤电站和燃气电站来说，他们在电网中所处的相对地位也可能使得两者难以替代。同时，成本也是一个重要因素，大量的效率与成本问题都与这两种发电方式有关。我们难以对此简单归纳。

天然气电厂能够根据需求快速发电的能力，也使其成为可再生能源发电的有益补充。由此，天然气又扮演了一个新角色，成为了可再生能源的一个必不可少的伙伴。在美国和欧洲，风力涡轮机的年利用率通常为25%-35%，而太阳能的利用率更低，约为20%。[1]这些可再生能源发电的利用率类似于北美的燃气发电的利用率水平，但它们之间却存在重大差异。只要需要，燃气发电随时可得，且被用于平衡发电系统；但风电和太阳能发电只有在有风或太阳时才能进行。天然气的这种备用或补充功能可能将导致需要开发额外的燃气发电产能，但这些额外的燃气发电产能的利用率不高。天然气在支持可再生能源方面发挥的作用是公认的；然而，虽然这将导致对天然气发电容量的需求增加，但对天然气本身的额外需求将不会那么大。

中国电力部门对天然气的需求是不确定的。而今燃气电站的发电能力仅占中国发电容量的3%。因为住宅行业对天然气的需求猛增，所以政府政策限制了电力部门对天然气的使用。因为燃气供应不足，现有的少数燃气发电站的利用率非常低，大部分燃气发电站只用作峰荷发电机组（peaking unit）。预计天然气将成为“十二五”规划（2011-2015年）重点发展“新兴能源（emerging energy）”的一部分。这一政策导向表明，将大幅增加燃气发电容量（尤其是在中国沿海地区），同时放松对电力行业使用天然气的政策限制。中国也更加重视国内天然气资源（包括非常规天然气）以及进口的多元化。此外，天然气将与风电捆绑在一起。因此，随着这些政策变化生效以及中国天然气供应增加，未来天然气可能在中国电力供应结构中发挥更为重要的作用。

需求的驱动因素：工业

目前全球天然气需求中有近40%来自于工业部门。[2]化工业、造纸业、金属、冶炼、石化业和塑料等产业都是天然气的重要消费者。

在经合组织国家，效率的提高可能超过工业产出的增速，导致工业部门对天然气的需求几乎没有增长。此外，许多经合组织成员国都经历了向低能源密度产业的结构性转型，这也进一步降低了工业部门对天然气的需求。

在经合组织经济体中普遍存在工业部门对天然气的需求增长不足的情况，但也有例外。在欧洲，工业用气需求正转向发展较快且成本较低的地区——巴尔干半岛、土耳其和中欧。北美地区工业部门对天然气的需求也在下滑，但是加拿大的油砂却是一个明显的例外。加拿大的油砂产量预计将大幅增长，到2035年将增加近两倍。即使考虑油砂开采和加工效率提高因素，油砂生产中的天然气使用占北美工业部门对天然气需求的比重仍预计将从2009年的9%（18Bcm/年或1.8Bcf/日）增至2035年的18%（40Bcm/年或3.9Bcf/日）。

在非经合组织国家，使用天然气输送基础设施是决定工业部门天然气需求的关键因素。基于经济、环境和政策的原因，天然气有机会替代石油或煤炭。油基燃料（oil-based fuel）被广泛应用于中国国内那些不拥有本地天然气供应或丰富煤炭储量的地区，比如中国的东北和广东省。在天然气供应有限的印度，石脑油（naphtha）和燃油等原料通常被用于印度的化肥生产。随着天然气输送基础设施延伸到这些国家，可能会大幅增加工业部门对天然气的需求。

需求的驱动因素：住宅与商业

住宅与商业部门对天然气需求的情况类似于工业部门。天然气需求的增长主要受天然气新客户需求（而非天然气新应用）推动；天然气主要用于空间加热和水加热。因此，需求的增长主要出现在获得天然气服务的家庭和企业数量增加的地区。虽然这种增长在发展中国家最为普遍，但是欧洲的土耳其和巴尔干半岛也经历了类似的增长。

在经合组织国家，每个家庭的住宅和商业天然气需求普遍呈下滑趋势。电器和供热系统效率的提高以及新建筑保温隔热性能的提高都减少了天然气的使用。在美国，1990-2005年间建成的房屋在进行空间加热时所耗费的天然气要比1990年前建成的房屋少25%。[3]未来新建筑的能效将可能继续提高。然而，2008-2009年间的经济衰退却对许多国家的建筑业带来沉重的打击，可能会延误能效的提高。

在欧洲，每个家庭的平均人口数一直在减少，并预计这一趋势将继续。人口的增速预计将非常缓慢，但家庭的数量预计将以人口增速的两倍增长。家庭数量的增加一定程度上将推动住宅行业对天然气需求的增长，尤其是在空间加热方面。家庭数量的日益增加是否将超过能效的提高仍是未知数。

增加天然气服务正推动非经合组织国家住宅与商业对天然气需求的增长。随着城市天然气网络迅速扩张以服务更多的人群，住宅对天然气的使用成为中国天然气需求增长最快的一个领域。使用天然气的城市人口从2005年的7100万增加到2008年的1.22亿，到2015年还将进一步增加至近3亿。同样，印度的住宅和商业对天然气的需求受到天然气输送基础设施不足的限制，目前印度城市天然气服务仅限于较大的城市。目前，住宅对天然气的使用占需求的比重不到1%，但随着收入的增长和越来越多的人口迁移到城市，印度正迎头赶上。

[1]《点燃北美的能源未来》. 2009年11月. IHS 剑桥能源研究协会. VI-9页；Pure Power. 2009年11月.欧洲风能协会，第45页。

[2] 国际能源署《世界能源展望2010》，第184页。

[3] 美国能源信息署，《住宅能耗调查2005》。

（未完待续…）

英文链接：http://www.weforum.org/reports/energy-vision-update-2011-new-era-gas?fo=1

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