【摘要】在我国绿色低碳能源转型的大背景下，天然气作为最清洁的化石能源，在我国能源战略中的重要性达到了前所未有的高度。我国政府制定了相关规划目标，要求天然气在一次能源中的占比从2015年的不到6%，至2020年增加到10%。然而，我国天然气产业从上游的开发与进口，中游的存储和运输，到下游的分配和消费，都还面临着各种各样的挑战和问题。本文主要梳理我国天然气供需、天然气产业改革和国际合作这3个关键问题，并基于优化模型和博弈理论模型进行理论和实际分析，提出相应的解决方法和预期效果，旨在为我国的天然气发展战略提供决策支持。
【关键词】天然气战略 绿色低碳转型 “十三五”规划 2030碳峰值
【中图分类号】 P744.4 【文献标识码】A
【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2016.22.006
【作者简介】张奇，中国石油大学（北京）中国能源战略研究院副院长、教授、博导。研究方向为能源战略、能源政策及能源系统分析。主要著作有《A scenario analysis of oil and gas consumption in China to 2030 considering the peak CO2 emission constraint》（论文）《基于博弈分析的我国天然气储气库开发策略及运营模式研究》（论文）等。
2014年，国务院发布了《能源发展战略行动计划（2014～2020年）》，提出控制消费总量和优化能源结构的目标，要求2020年一次能源消费总量控制在48亿吨标准煤左右，控制煤炭消费并积极发展清洁能源。到2020年，非化石能源占一次能源消费比重要达到15％，天然气比重达到10％以上。此后，2015年6月，国务院又发布了《中国国家自主贡献（INDC）》方案，其中明确提出，到2020年，单位国内生产总值二氧化碳排放要比2005年下降40%～45%，到2030年，二氧化碳排放达到峰值。由此可见，绿色低碳能源转型的大势已经确立，具体时间点也已明确，而天然气在这个过程中将发挥越来越重要的作用。因此，本文首先介绍了我国天然气供需关系，并基于优化模型模拟了未来发展趋势。另一方面，天然气产业链存在着阻碍消费市场快速扩大的问题，因此，本文随后介绍了我国天然气市场改革情况，并基于博弈模型重点分析了价格机制改革和基础设施第三方准入放开的政策。目前，我国有30%的天然气依靠进口，而随着天然气行业快速发展，这一比例将持续上升，国际合作至关重要。因此，本文接下来分析了在“一带一路”战略背景下，作为先行和引领的油气行业如何在软实力方面更顺利地进行国际合作，确保天然气供应安全。最后，本文总结了上述供需展望、市场改革和国际合作三个方面，并做了综合分析。
天然气供需分析
供给分析与预测。我国天然气市场尚处在早期快速发展阶段。2000年，我国天然气市场进入快速发展期，2013年以前，由于宏观经济的带动以及环保政策引导等因素，天然气消费量以每年17%的速度增长，我国已成为世界第三大天然气消费国。2014年，中国经济发展进入“新常态”，经济增长速度总体放缓，加之原油和煤炭价格下跌等因素影响，天然气市场需求增速放缓，但天然气销售量总体仍呈快速增长趋势。2015年，中国天然气产量达到1350亿立方米，进口量614亿立方米，消费量1932亿立方米，在一次能源中的占比到达了5.9%，但距世界平均24%、美国的30%、日本的25%、英国的33%、意大利的36%、俄罗斯的53%，还有巨大差距。随着环境问题的日益严峻，作为清洁能源，天然气成为我国治理雾霾问题的重要资源，也是未来能源结构朝绿色低碳化发展的中坚力量。
我国国内天然气生产供应80%来自塔里木、川渝、鄂尔多斯和海洋四大产区。管道进口气主要以土库曼斯坦为主，少量从乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦、缅甸等国家进口。管道通道包括中亚天然气管道、中缅天然气管道以及新疆广汇进口管道。海上LNG来自卡塔尔的占比34%，来自澳大利亚、印度尼西亚、马来西亚三国的占比约50%，另外不足20%来自也门、尼日利亚、赤道几内亚和阿尔几内亚等地。2014年5月，中国石油天然气集团和俄罗斯天然气公司签署了《中俄东线天然气购销合同》，双方约定自2018年开始，俄罗斯每年通过中俄东线天然气管道向中国供气380亿立方米。自此，我国天然气四大进口通道战略格局初步形成，包括西北中亚管道气进口通道、东北中俄管道气进口通道、西南中缅管道气进口通道和海上LNG进口通道。
近年来，非常规气发挥着越来越关键的作用。其中，页岩气主要来自中石化涪陵地区和中石油威远地区。2014年底，全国页岩气产量共13亿立方米，2015年，全国产量高达44.71亿方，同比增长200%以上。国家能源局2016年9月印发的《页岩气发展规划（2016～2020年）》提出，在政策支持到位和市场开拓顺利的情况下，2020年力争实现页岩气产量300亿立方米，2030年实现页岩气产量800亿～1000亿立方米。我国经济发展的新常态将推动能源结构不断优化调整，天然气需求将持续增大，这为页岩气大规模开发提供了宝贵战略机遇，但同时也要注意，我国页岩气产业发展仍处于起步阶段，来自资源、技术、资金和环境方面的不确定性因素也较多。
全球天然气正在进入黄金时代，我国正逐渐形成国产常规气、非常规气、煤制气、进口LNG、进口管道气等多元化气源供给，以及“西气东输、北气南下、海气登陆、就近供应”的供给格局。文献1中，笔者研究团队基于TIMES模型对2030年前我国油气行业发展趋势进行计算。在低碳减排情景下，到2020年，我国天然气消费将实现总规模3600亿～4000亿立方米。常规天然气供应平稳增长，2020年全国常规天然气产量将达1700亿立方米。非常规天然气中，页岩气和煤层气预计实现规模400亿～600亿立方米。
需求分析与预测。在天然气需求不断增加的同时，天然气消费结构也从以工业燃料和化工为主向多元化发展。2000年以前，中国天然气消费以化工用气和工业燃料用气为主，城市燃气和发电用气仅占较少部分。随着长距离输气管道的建成投产，天然气消费区域从油气田周边地区向经济发达的中东部地区扩展。根据文献2，在2014年，我国城市燃气天然气消费量为710亿立方米，占比38.8%；发电用气270亿立方米，占比14.8%；工业用气560亿立方米，占比30.6%；化工用气290亿立方米，占比15.8%。而世界平均天然气40%用于发电，发电用气在美国、日本和韩国占比都在50～60%。由于我国煤炭资源占据主导地位，天然气在发电方面一直都不是重点发展领域。而随着供给宽松、气候协定的签订、绿色低碳能源转型趋势的确立、全球经济电气化程度提高和环保要求不断提升等因素，工业和发电的天然气消费将快速增长，特别是在发电的燃料结构中，天然气比重将进一步提升，发电将成为世界天然气消费增长的主要驱动力。但在我国，天然气发电能不能发展还存在一定的不确定性，发电用气量主要取决于国家能源价格体系能否理顺，天然气发电的清洁属性价值能否得到体现，而这取决于天然气和电力双市场改革的进展。
供需情景模拟与分析。我国的天然气供给形式与格局已基本确立，天然气消费的重点行业也已经被圈定，而最重要的问题是要考虑各种不确定性的供需匹配以及动态发展与调整。在文献3中，笔者的研究团队构建了天然气供需分析优化模型，基于地理信息系统将各个大型气田、LNG终端和管道气接入点都定义为供给节点，每个省都定义成一个消费节点，整体形成了一个天然气供需的复杂网络。基于该网络，构建线性供需动态优化模型，求解多期的、总成本最小的、满足需求的供给方案。输入参数主要是各个气田的生产成本、LNG及管道进口价格、节点之间的传输容量和成本、各个需求节点的需求量等，而输出结果不仅包括总供给成本，还包括了全国整体的供给方案、天然气整体流向和数量、基础设施开发规划和地理布局。基于模型本身，根据国内页岩气开发成本、国外进口管道气和LNG价格、中缅管道等重要能源通道发生问题等多个不确定因素设定不同情景并展开分析，最终得到了不同情景下的总成本、基础设施布局和能源流向等结果。具体而言，国内页岩气生产成本能否降低、国外进口天然气价格是否走高以及进口通道（例如中缅管道）是否会发生动乱是最为关键的核心因素。即使国外进口气价格低，国内页岩气也应投入一定资金维持产量来应对可能的变故。由于我国主要消费地在东部地区，如果进口气价格走高，从西北和西南管道进口的天然气受到的影响更大，因为加上国内的传输成本，西部进口气价格和东部海上进口的LNG相比没有经济竞争力。
中国天然气产业改革
定价机制改革。受宏观经济和产业发展机制的影响和制约，我国天然气消费在2014年的增长率从上一年的两位数降至8.6%，2015年大幅降至3.3%。以这种增速，很难完成2020年天然气一次能源占比达10%的规划目标。而如上文所述，在我国，天然气占一次能源消费总量的比重与世界平均水平及一些主要国家都相差很远。我国天然气消费放缓的主要原因是天然气相对于煤炭成本过高，因此以气代煤受到经济性的严重制约。高价的原因一方面是我国价格机制和监管的问题，地方的输配气成本是能否降价的关键。另外，对居民用气的交叉补贴行为，增加了工业、发电等经济承受能力较低的用气行业的成本，不利于天然气市场的大规模推广。近年来，相对富裕的东部沿海地区正在大力推进电力结构清洁化，沿海多个省份禁止新上燃煤电厂，努力发展天然气发电。然而，随着近两年国内天然气价格的接连上涨，天然气电厂的上网电价却调整不到位。天然气燃料成本占天然气电厂主营业务成本的80.0%以上，燃料成本已超过现行燃机上网电价，客观来说，目前天然气发电存在亏损，有气价较贵的原因，也有国内电力价格体制尚未市场化的原因。天然气清洁低碳，对雾霾治理有很大的作用，具有巨大的环境正外部性，同时天然气发电启动速度快、适合调峰。而目前各种发电燃料并没有体现出包括资源稀缺、环境正外部性在内的真实成本，天然气发电的环境效应以及调峰效应的价值没有得到充分认定。因此，基于市场机制推进天然气电力的发展，应理顺天然气、天然气发电、电网以及环境的关系，体现其调峰作用和环保价值。
在文献4中，笔者团队完成了天然气发电经济竞争力理论研究。在我国天然气、电力双市场改革的情况下，天然气大用户直供降低了价格，电力实行实时定价的方式突出了天然气电力调峰的优越性，同时考虑通过环境税、碳税等经济方法补贴天然气电力的环境正外部性，那么天然气发电就会变得更有竞争力。在研究中，基于我国天然气产业状况与博弈理论构建了中国天然气电力市场的博弈模型，然后基于模型设计了五个不同情景以定量测算碳排放税、环境补贴、能源市场化改革等政策对天然气发电竞争力的影响，并对相关参数进行敏感性分析，得到了在各个政策情景下中国天然气发电的经济竞争力水平，分析了各个关键政策在提高天然气发电竞争力方面发挥的重要作用。具体而言，在只考虑煤电和气电的市场中，市场化改革可以使天然气发电比例增加至5.49%；政府对发电厂征收100元/吨·CO2的碳排放税时，可使这一比例增加至7.66%；当政府给予发电厂的燃气发电134元/MWh的环境补贴时，天然气发电比例将增加至15%；最后，在总结了上述分析的基础上，研究得到了以下结论：在基于市场定价机制和相应的财税、环境政策条件下，天然气发电在我国能源市场改革背景下将具有足够经济竞争力。
基础设施的第三方准入。除了价格机制改革，我国天然气产业改革的重点还包括对基础设施第三方准入的放开。2016年10月底，中石化发布《中国石化油气管网设施开放相关信息公开公告》，将旗下原油管道、天然气管道以及液化天然气进口终端等全部管网资产信息毫无保留地公之于众，为国家能源局三年前提出的《油气管网设施公平开放监管办法》开了头炮。此次中石化彻彻底底“坦白”了相关“家底”，并列出了详尽的接入技术标准、使用价格以及申请条件。
我国市场与天然气产业成熟的欧美国家相比，基础设施容量非常有限，因此，应在扩大基础设施建设的同时开放第三方准入。针对这一问题，首先要考虑如何促进基础设施建设，而后要考虑所有权和经营权的确立。而对于是否能基于市场机制扩建容量，主要取决于相关政策。2016年10月15日，国家发改委印发了《国家发展改革委关于明确储气设施相关价格政策的通知》，进一步明确了储气服务价格、储气设施天然气购销价格的市场化改革举措。明确储气设施价格市场化政策，有利于调动各方投资建设储气设施的积极性，提高冬季市场保障能力；有利于引导下游企业降低冬季不合理用气需求，确保供气安全。同时，也为倒逼体制改革进一步铺路，鼓励城镇燃气企业投资建设储气设施。城镇区域内燃气企业自建自用的储气设施，其投资和运行成本纳入城镇燃气配气成本统筹考虑，并给予合理收益。
在文献5中，笔者的研究团队在我国天然气定价机制改革的大背景下，基于我国天然气市场的具体情况，应用非合作博弈理论分析了天然气储气库的最优开发策略与运营模式。研究提出的博弈分析定量模型克服了原有的天然气储气库开发、运营、定价研究以定性分析为主、缺乏模型支持的问题。分析结果显示，当储气库非独立运营时，第三方准入会促使垂直一体化经营的生产商修建更多的储气设施，储气库最优容量将扩大为原来的1.2倍，同时消费者剩余增加了25%，社会总福利增加9%。当储气库独立运营时，储气库最优容量增加至一体化经营时的1.6倍，社会总福利增加44%。由此可见，储气库独立运营能有效刺激天然气下游市场需求，缓解冬季用气紧张。但不能忽视的是，我国储气库独立经营不可一蹴而就，需要漫长的转变过程，应分步进行、逐级递进。此外，储气库建设投资成本高、回收周期长，部分投资者无法承担如此大的风险。储气库独立运营在实施过程中还存在许多现实问题，如融资、储气费的确定等。因此，国家在施以政策法规加以引导的同时，应鼓励储气库投资主体多元化，正确引导中小型企业投资储气库建设，建立有效的风险规避体系。
天然气国际合作
目前，我国天然气供给30%来自海外进口，天然气国际合作是整个“一带一路”国家大战略的先行和引领，是国家首要发展的战略性产业。而油气合作除了上游探勘开发、中游的储运和通道以及下游的销售等业务合作外，还要研究业务以外的因素：沿线国家的地缘政治、经济文化、教育交流等方面，从而增加我国与沿线国家打交道的软实力，进而保障上述的各种业务合作更加顺利地开展和进行。
因此，基于沿线国家地缘政治和国情分析的天然气合作战略研究至关重要。笔者的研究团队对天然气国际合作的软实力研究关注了以下内容：第一，“一带一路”天然气合作的整体国际背景，包括政治发展趋势、政治地缘板块和“一带一路”与历来对外经济合作项目的对比，梳理“一带一路”油气合作的国家大背景以及发展趋势；第二，“一带一路”沿线关键国家具体的地缘和国情，包括中东、南亚和中亚俄罗斯。中东包括沙特、伊朗和伊拉克；南亚主要是巴基斯坦、缅甸和马六甲相关国家；中亚主要是哈萨克斯坦、土库曼斯坦等，同时对上述国家分类总结和对比；第三，针对各种油气合作相关制度和机制开展深入研究，包括安全保证机制、经济金融机制和法律法规机制。可通过最终形成综合、完善、规范的《亚洲能源宪章》来全面确保我国与“一带一路”沿线国家在油气合作中的人身和财产安全，从而在法律和制度层面保障业务合作的顺利开展；第四，国际油气合作的配套文化、教育和交流的软实力，包括如何在与沿线国家的合作中，增加中国文化价值和经济理性的宣传，如何培养来自沿线国家的留学生，以及如何使中国学生更好地服务于“一带一路”油气合作。同时，服务“一带一路”的需求也倒逼文化宣传和教育国际化的发展与转型。基于上述四个方面，需要总结我国与沿线国家基于“一带一路”战略开展天然气合作的各种风险和机遇。
结语
随着全球能源消费低碳化的趋势日益强烈，环保压力不断增加，天然气将进入黄金发展阶段，成为使全球能源由高碳向低碳转变的重要桥梁。然而，天然气在我国的发展并非一帆风顺，从上游的勘探开发、进口到中游的储运以及下游的分配和消费都充满了挑战和问题。因此，本文对我国天然气发展战略展开了全面研究和分析，为制定天然气发展战略和相关政策提供了有力的决策支持。
本文具体包括三个方面：第一，首先介绍了我国天然气供需基本情况，强调了近十几年来天然气市场的快速成长以及未来的预期增加。目前，我国正在逐渐形成国产常规气、非常规气、煤制气、进口LNG、进口管道气等多元化气源供给，以及“西气东输、北气南下、海气登陆、就近供应”的供给格局。同时，天然气市场也存在着许多不稳定因素，例如国有非常规气开发技术、进口天然气价格以及天然气通道安全方面的不确定性。本文基于优化模型的情景模拟，全面分析了天然气供需情况、能源流向和能源安全影响。第二，近两年，随着宏观经济发展速度放缓和市场机制的阻碍作用，天然气消费增长速度大幅回落。为了落实2020年天然气发展目标，天然气价格的市场化改革将继续推进，市场在天然气价格形成中的作用将进一步增强。按照国家“监管中间、放开两头”的价格管理思路，包括各省门站价在内的各种气源价格管制将逐步取消，产业链两端的价格将完全由市场供需决定。在此背景下，我国天然气、电力双市场改革不断推进，天然气的大用户直供降低了价格，电力实行实时定价的方式突出了天然气电力调峰的优越性，同时考虑通过环境税、碳税等经济方法补贴天然气电力的环境正外部性。在上述条件下，笔者应用博弈理论模型分析天然气发电的经济竞争力。而与此同时，如何进行天然气产业改革，如何在促进我国基础设施发展的同时，开放第三方准入以促进产业发展成为重要问题。本文以储气库为例，基于博弈理论模型分析了第三方准入和储气库完全独立对天然气产业的促进作用。第三，目前我国天然气供给30%来自海外进口，而天然气国际合作是整个“一带一路”国家大战略的先行和引领，是国家首要发展的战略性产业。而天然气的国际合作除了上游探勘开发、中游的储运和通道以及下游的销售等业务合作外，还需要研究业务以外的因素：沿线国家的地缘政治、经济文化、教育交流等方面，从而增加我国与沿线国家打交道的软实力，进而保障上述的各种业务合作更加顺利地开展和进行。因此，本文介绍了基于沿线国家地缘政治和国情分析的“一带一路”天然气合作战略研究。
（本文系笔者主持的国家能源局发展规划项目“2030年能源生产和消费革命战略实施方案”、中国石油天然气集团公司政策研究项目“2030年前石油天然气行业发展趋势”和中国工程院重点项目子课题“基于沿线国家地缘政治和国情分析的一带一路油气合作战略研究”的阶段性成果，项目批准号分别为201608、中油研20150114、2014-XZ-32-7；中国石油大学（北京）中国能源战略研究院博士研究生王歌、李彦和陈思源对此文亦有贡献）
参考文献
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国务院发展研究中心资源与环境政策研究所，2015，《中国气体清洁能源发展报告2015》，北京：石油工业出版社。
Qi Zhang, Zhan Li and Ge Wang, 2016, "Study on the Impacts of Natural Gas Supply Cost on Gas Flow and Infrastructure Deployment in China", Applied Energy, Vol.162, pp.1385-1398.
Ruijie Tian, Qi Zhang, Ge Wang, Hailong Li, etc, 2015, "Study on the promotion of natural gas-fired electricity with energy market reform in China using a dynamic game-theoretic model". Applied Energy, http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.11.079.
陈思源、张奇、王歌、李彦，2016，《基于博弈分析的我国天然气储气库开发策略及运营模式研究》，《石油科学通报》，第1期，第175～182页。
China's Natural Gas Strategy: Arrangement, Reform and Future Trends
Zhang Qi
Abstract: In the context of the transformation of China's green low-carbon energy, the importance of natural gas as the most clean fossil energy has been lifted to an unprecedented level in the energy strategy of China. The Chinese government has formulated the relevant planning objectives, which requires that the proportion of natural gas in the primary energy consumption shall increase from less than 6% in 2015 to 10% by 2020. However, China's natural gas industry faces various challenges and problems, no matter the development and import in the upper part of the industrial chain, or storage and transport in the middle part, or distribution and consumption in the downstream part. This paper mainly reviews the three key problems including China's supply and demand of natural gas, the natural gas industry reform and international cooperation, conducts theoretical and practical analysis based on the optimization model and game theory model, and puts forward the corresponding solution and the expected effect, so as to provide support to decision-making in the natural gas development strategy of China.
Keywords: natural gas strategy, green low-carbon transformation, Thirteenth Five-Year Plan, 2030 carbon peak
