石油地理·厉害了,我的油

天然气:洗尽铅华进万家

  经过长途跋涉,天然气源源不断地进入城市管网,迎接它们的会是一番什么景象?它们都会在哪些领域大展身手呢?

  在城市,天然气经过长途跋涉到达门站,调压后,通过纵横交错的城市燃气管网,走街串巷,进入千家万户,成为做饭、洗澡和取暖的燃料。如今,我国北方大部分城市的热力保障燃料已经从煤变成清洁的天然气。

  随着城市燃气管网辐射范围的不断扩大,天然气作为优质、清洁能源服务于医院、学校、酒店、餐饮、商超等。今年亚洲博鳌论坛期间,3万中外来宾入住的各大酒店全部以天然气作为能源。

  在用天然气替代汽柴油做动力燃料方面,中国的市场化应用已经走在世界前列。早在上世纪60年代,四川省就启动天然气汽车探索试验,改装了第一批低压天然气汽车(气包车)。

  在发电和工业燃料领域,天然气热效率比燃煤高约10%,天然气冷热电三联供热效率较燃煤发电高近一倍。天然气燃烧产生的二氧化碳排放量是燃煤的59%、燃油的72%。

  出身清洁,让天然气这个能源“环保健将”备受交通用能的青睐。首先,天然气汽车尾气中基本不含铅、硫化物及苯类有害物质,PM2.5为零。其次,天然气汽车的经济性凸显,天然气改装车和天然气单燃料新车得到迅猛发展。随着加气站的建设,超过600万辆各式天然气汽车让我国成为世界上天然气汽车保有量最多的国家。北京、新疆、河北、山东、四川、海南等地大力推广使用城市天然气公交车,天然气为改善当地环境立下汗马功劳。

  不仅在陆上,天然气在水上也有了广阔舞台。2016年,长江水系船舶LNG加注量超1000吨,预计2020年长江水系LNG动力船舶规模将超7000艘,加注需求近百万吨。

  在加工制造、化工、发电等领域,天然气发挥了重要作用。在食品加工、玻璃、钢铁、陶瓷、化工炼油、制氢、合成氨、甲烷等行业,天然气已逐步替代燃料油和煤。燕京啤酒等企业纷纷进行“能源革命”,天然气已成为其生产主要能源。

  与传统集中式供能方式相比,天然气分布式能源是一种更加高效的用能方式,通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用,综合能源利用效率超70%,具有能效高、清洁环保、安全性好、经济效益好等优点。

  清洁、高效、便于使用的自身特质,储量丰富的资源禀赋,技术革命带来的供给增加和效率提升,使得天然气的发展进入黄金时代。其中,LNG以其灵活、资源稳定等优势受到青睐。2017年,我国海上进口LNG首次超过管道进口量,形成海陆通道并举的天然气供应局面,以及地下储气库、LNG接收站两大主力调峰方式。

  未来,我国的天然气需求增量主要来自城镇燃气、天然气发电、工业燃料和交通运输四大领域。2016年12月,国家发改委制定并印发《天然气发展“十三五”规划》,预计到2020年,我国的天然气综合保供能力超过3600亿立方米,在一次能源消费结构中的占比上升到10%,促进能源消费结构不断优化。 (李文)

  LPG、CNG和LNG:CNG是天然气高压常温的存在形式。LNG是天然气常压低温的存在形式。LPG是石油和天然气在适当的压力下形成的混合物并以常温液态的方式存在,常被用作炊事燃料,也就是我们经常使用的液化气。

  城市燃气:随着城镇化的推进和基础设施的不断完善,我国用气人口已由2016年的3.1亿增至2017年的3.5亿。天津、河北、山东等地推进“煤改气”和“村村通”工程。2017年,仅京津冀及周边“2+26”城市就有394万户完成“煤改气”。

  天然气发电:天然气发电已成为世界天然气利用的主要方向。目前,我国天然气发电行业还处于起步发展阶段,主要分布在长三角、环渤海和珠三角地区。

  天然气化工:天然气化工已成为世界化学工业的主要支柱。世界上80%的合成氨、90%的甲醇用天然气为原料。在美国,75%以上的乙炔以天然气为原料。

  天然气进口海上通道:目前世界上有19个国家可出口LNG,主要分布在亚太地区、中东和大西洋盆地。中国LNG进口资源主要来自卡塔尔、澳大利亚、马来西亚等国家,资源国多达15个,打通了国家油气战略通道的海上通道,使陆上通道摆脱单项依赖,进口更加多元。

  天然气课堂

  天然气发电:起步东部 空间广阔

  天然气发电是通过燃烧天然气产生水蒸气,继而推动汽轮机带动发电机运转而发电。与传统火电相比,天然气发电没有滚滚浓烟,也没有机组运作嘈杂的噪声。

  近年来,天然气发电已成为世界天然气利用的主要方向。据IEA统计,1970年至2012年间,全球天然气发电量年均增长率超5%。全球天然气发电在总发电量中所占比例从1973年的12.1%增加到2016年的23%以上。美国天然气发电量占发电总量的34%,超煤炭发电量4%。2017年,美国发电用气约占天然气总消费的30.4%,英国为23.8%,韩国为44%。

  目前,我国天然气发电行业处于起步发展阶段,主要分布在长三角、环渤海和珠三角地区。由于政策导向差异、价格机制尚未理顺及基础设施建设不足等原因,燃气发电成本相对较高。电力和天然气没有期货市场,气电缺乏联动机制,燃气发电经济效益不佳且调峰和环保价值发挥得远远不够。2017年,我国天然气消费量约2355亿立方米,其中燃气发电470亿立方米,占天然气消费总量的19.9%,仅为全球平均水平的一半;天然气发电装机量约7629 万千瓦,占电力总装机的4.3%,与美国、英国和韩国等国家还存在较大差距。

  《天然气发展“十三五”规划》提出,到2020年,我国天然气发电装机规模将达1.1亿千瓦以上,占发电总装机比例超5%。与2016年相比,新增装机量增幅超过80%。

  在生态环境约束凸显的背景下,随着各地“煤改气”工程的实施,以及气电联动机制的建立、发电气源问题的解决,天然气发电业务将有更大的发展空间。 (忤爱怀)

 天然气汽车:街头劲跑 绿色高效

 最早的天然气汽车于1931年在意大利问世,随后世界各国开始进行天然气汽车技术探索。1971 年,我国第一辆液化天然气汽车在自贡诞生。1989年,自贡市荣县天然气加气站投入使用,拉开我国天然气汽车发展大幕。

  天然气汽车主要分为压缩天然气(CNG)汽车与液化天然气(LNG)汽车两大类。CNG是天然气高压常温的存在形式,LNG是天然气常压低温的存在形式。CNG通常用作小型汽车的燃料,多见于城市公交车和出租车;LNG汽车的运行里程最多能达到1000公里以上,通常用作大型货车及客车燃料,多见于长途运输的重型卡车及货车。

  天然气汽车的环保效果显著。据国内各地区实证研究,天然气汽车排放物与同功率的燃油汽车相比,二氧化碳排放减少20%,一氧化碳排放减少90%,HC降低70%,NOX排放减少30%,固体颗粒物减少35%,不含铅尘、硫化物及苯等有害物质。据清华大学试验数据,天然气汽车PM2.5排放量可比柴油车减少93%以上。宝马公司测试结果显示,LNG重卡排放氮氧化合物比柴油重卡最高可减少60%,噪声污染最高可降低50%。

  天然气汽车在设计、制造、使用、维护和检验方面的技术已经十分成熟。随着技术的进步,装配高性能天然气发动机的首款多用途乘用车已于2017年2月登上工信部机动车产品目录。特别是热效率高达42.5%的国Ⅵ天然气发动机开发成功,让天然气汽车发展与时俱进。

  目前,天然气汽车已在世界六大洲80多个国家和地区推广,保有量逾2520万辆,加气站3万多座。天然气汽车已遍及我国31个省区市300多个地级及以上行政区域,保有量已逾600万辆,加气站8000多座,均为世界第一位。

  在国家大力推进新能源汽车产业发展的大趋势下,未来电动车将在主导人们出行。与此同时,清洁绿色的天然气汽车的持续发展,能够为电动汽车的成熟争取时间和空间,合力推动我国大气污染治理和能源消费结构优化。 (韩伟)

 城市燃气:百姓灶头“常驻客”

   我国燃气事业前后共经历人工煤气—液化石油气—天然气3个发展阶段。

  上世纪90年代末至本世纪初,以陕气进京为代表,标志着我国城市燃气进入一个新时代。随着西气东输一线、西气东输二线、西气东输三线等天然气长输管道竣工投产,我国城市燃气进入高速发展的新阶段。

  哈尔滨是我国较早使用燃气的城市之一,曾先后经历了瓦斯气、焦炉气、人工煤气时代,直至2008年从大庆油田全面引入天然气。

  开采后的天然气经长输管道进入城市燃气门站。作为城市管网的接收站,门站主要发挥检测、过滤、计量、调压、伴热、加臭、分配等功能。天然气在门站经过多道工序进入次城市高压管网,经过调压箱或母(标)站调压后进入千家万户、公共服务及工商业等各种用气领域。

  我国天然气储量丰富,但人均拥有天然气量远低于世界平均水平。目前,我国天然气进口主要有两大类:一是LNG,二是管道气,共占天然气总消费量的33%左右。

  2017年,随着城镇化的推进和基础设施的不断完善,我国用气人口已由2016年的3.1亿增至3.5亿。天津、河北、山东等地推进“煤改气”和“村村通”工程,仅京津冀及周边“2+26”城市就有394万户完成“煤改气”任务。

  按照到2020年城镇居民基本用上天然气及部分地区实现“县县通”“镇镇通”天然气工程,未来我国城市燃气部分区域市场竞争将再度白热化。预计到2020年,天然气在一次能源消费结构中占比力争达到10%左右。 (郑慧颖)

  他山之石

  外国人怎么使用天然气

  国外一些发达国家不仅在天然气管网、储气库等基础设施建设及监管体系形成等方面较为完善,而且在天然气消费市场结构调整上较为合理,在发展历程中积累了诸多经验,值得学习借鉴。然而,由于我国的天然气消费市场自身特点,消费结构的调整不能照搬典型发达国家发展经验,而应根据我国市场实际,适当借鉴可取经验,有序调整我国天然气消费结构。

  根据天然气消费方向的不同,世界各国将天然气消费结构划分为不同类别,较为主流的分类是居民、工业、商业、发电等。我国将天然气消费分为城市燃气、工业燃料、发电用气和化工用气四大类。

  目前,世界上有3种典型天然气消费结构模式, 分别是以美国为代表的结构均衡模式,以英国、荷兰为代表的城市燃气为主的模式,以日本、韩国为代表的发电为主的模式。

  目前,美国是世界第一大天然气消费国,同时天然气自给率约96%。美国的天然气消费结构属均衡型,即城市燃气、工业燃料(包括化工用气)和发电3个方面的用气比例较为平均,都在30%至40%。根据国际石油经济2012年数据,美国城市气化率早在2009年就已超85%。在发展初期,美国天然气以工业用气为主,最高占比曾达60%,随后城市燃气和发电用气比例提高,市场进入成熟期后,利用结构逐渐趋于均衡。

  荷兰是天然气净出口国,虽然其产量和消费量均不算太高,但自给率很高,储产比接近于美国。荷兰在 1964年至1968年,将全国 200万用户的人工煤气全部置换成天然气。到20世纪末,荷兰的气化率就已达到90%以上。进入 21世纪以来,荷兰国内天然气消费仍持续增长,主要依靠发电用气拉动。

  英国、荷兰的天然气消费结构以城市燃气为主,但两国在发电业的用气占比并不低,一直保持在30%左右。两国的天然气产业起步较早,在20世纪七八十年代就形成较为完善的天然气管网和基础设施,发展至今均已迈入世界上天然气市场成熟的国家行列。

  日本和韩国都是天然气资源匮乏国家,几乎全部依靠进口,而且天然气消费量上升很快。日本在开始进口LNG的第二年,就利用LNG发电并得到政府的支持,使得日本用于发电的LNG进口量约占其总进口量的60%。20世纪90年代以后,日本政府从燃气空调、联合循环发电、天然气汽车3个方面进行鼓励和支持,出台减免税、优惠贷款等有效措施,重视并支持天然气相关技术开发利用。

  俄罗斯是世界第二大天然气消费国,天然气储量也很大,是主要天然气出口国之一。

  日本、韩国和俄罗斯的天然气消费均以发电为主。其中,日本和俄罗斯的发电用气比重约60%,韩国维持在近50%的水平。日本和韩国的天然气最初是供发电所用,后来逐渐增加民用和工业用气占比。现在,两国的民用和工业用气发展利用已较为饱和,发电用气量还有继续上升的趋势。韩国将原先使用石油发电的电厂改为燃气电厂,以限制硫排放,限制城市居民对煤炭的使用。

  从发展历程上看,天然气资源较丰富的国家一般在初期开始发展城市燃气,而后依靠发电拉动天然气消费。天然气资源较为贫乏的国家则主要注重天然气发电。

  我国在世界天然气消费量排名中位居第四,天然气消费增长率居世界首位,增速远超煤炭和石油的消费增速。 (李文 安兆杰)

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