能源革命:从化石能源到新能源

为了预测世界总体能源发展的态势,从分析能源发展历史入手,明确了能源利用方式将在木柴向煤炭、煤炭向油气之后经历油气向新能源的第三次重大转换。尽管全球化石能源供应量总体比较充足,但关键技术突破和生态环境保护需求加快并推动了化石能源向新能源的转换。世界能源消费正在迈入石油、天然气、煤炭和新能源"四分天下"的时代,其在一次能源消费结构中的比例分别为32.6%、23.7%、30.0%和13.7%,中国能源消费也将由煤炭独大,逐步进入煤炭、油气和新能源"三足鼎立"的时代。对全球能源发展的预判结果表明:①石油迈入"稳定期",产量高峰将出现在2040年前后,高峰年产量约45×10~8 t;②天然气步入"鼎盛期",产量高峰将出现在2060年前后,高峰年产量约4.5×10~(12)m~3(40.5×10~8 t油当量),将在未来能源可持续发展中发挥支柱作用;③世界煤炭产量稳中有降,煤炭发展进入高效清洁化"转型期",污染物排放量将大幅降低,其占一次能源消费结构的比重也将有所下降;④新能源开发利用渐入"黄金期",占一次能源消费结构的比重将大幅提升。结论认为:①我国能源生产和消费具有自身特点,能源发展需从国情实际出发,加强煤炭资源清洁高效利用是解决我国能源环境问题的关键;②我国石油产量需达2×10~8 t,以保障国家能源安全;③加快致密气和页岩气等非常规资源开发步伐,力争实现2030年我国天然气产量超3 000×10~8 m~3的目标;④加强新能源资源的开发利用,2030年我国有可能实现非化石能源占一次能源消费结构比重20%的目标。     

中国天然气市场发展现状与特点

分析我国天然气市场发展现状与特点,有助于制定科学的发展策略与规划。美国、日本、英国和韩国等世界主要发达国家的天然气市场发展都经历了3个阶段:启动期、发展期和成熟期。一方面,我国天然气市场的发展既有与上述国家同一发展期相同的特征:①天然气市场由启动期步入发展期均依靠国内天然气资源的推动;②天然气管网设施是市场快速发展的基础;③天然气发展得到了政府和石油公司的高度重视。另一方面,我国天然气市场发展也存在与上述国家同一发展期所不同的地方:①目前我国天然气市场发展所处的外部环境与上述各国当年市场发展期所处的外部环境有较大差异;②我国天然气市场发展面临高气价的压力;③天然气在我国能源发展战略中的战略地位需进一步提升。目前我国天然气市场的特点主要体现为:①天然气需求进入快速发展期,市场向东部沿海地区扩展;②多气源供应格局正在形成,全国天然气管网基础设施逐步完善。结论认为:现阶段或未来很长一段时间内,要推进中国低碳经济的进程应加快发展可再生能源,而扩大天然气利用规模、最大限度地增加这种清洁能源在我国一次能源消耗结构中的比例则是目前最切实可行的策略。     

中国能源清洁低碳化利用的战略路径

中国的工业化进程已取得举世瞩目的成就,国内生产总值跃居全球第二。与此同时,能源消费总量、碳排放总量及增量等多个指标也连续多年位居全球第一,以煤为主的能源消费结构带来了严重的环境问题。从全球能源演变过程看,能源清洁低碳化利用是发展的大趋势,也是解决气候变暖、生态破坏等重大环境问题的必由之路。为此,系统阐述了中国能源消费的现状及能源清洁低碳化利用的必要性,探讨了推进能源清洁低碳化的措施,并分析了煤炭、石油、天然气、非化石能源等在我国能源中短期清洁低碳化利用战略中的地位。结论认为:(1)我国需要在优化产业结构、控制能源消费总量、改进能源消费结构等多个方面共同努力以推动能源的清洁低碳化;(2)结合我国资源禀赋及消费现状,煤炭的清洁化利用是现实选择,大力发展非化石能源是战略性选择,石油作为动力燃料主力的地位中短期不会动摇,而天然气在我国能源清洁低碳化过程中将发挥重要的桥梁作用。     

中国天然气产业链协调发展的基础、前景与策略

天然气产业链的协调发展对优化我国能源消费结构、促进国民经济科学发展具有重要意义。为此,对我国天然气资源、管网、天然气市场与消费结构等现状进行了研究,认为天然气价格形成机制虽然尚待完善,但天然气产业链具备协调快速发展的基础;从天然气供应、管网建设、市场等角度,论证了我国天然气产业链具有协调发展的广阔前景。提出了6条具有可操作性与政策前瞻性的保持协调发展的策略：①促进天然气产业上中下游协调发展,制订国家层面的天然气工业发展规划,培育以城市燃气、天然气汽车、工业用气为主导的天然气市场体系;②构建全方位的天然气供应安全保障体系;③地方政府大力支持天然气行业,促进区域经济发展;④抓住当前调价的良好时机,尽快建立天然气产业链各环节合理化的价格机制;⑤促进天然气消费,促使能源各子行业协调发展;⑥建立健全法规与政策体系,促进天然气产业与产业政策的协调发展。     

应对国际高油价、减少环境污染的最佳选择——加快发展天然气

国际石油价格高位波动、环境污染日益严重，能源消费结构极不合理，一直困扰着我国国民经济的健康发展。加快天然气这种既是清洁能源又是重要化工原料的发展，将是我国未来能源发展战略的最佳选择。文章从天然气在一次能源消费结构中的比例、天然气资源的勘探程度、天然气产量的增长速度、全国性的天然气输送网络即将形成、高油价格对我国国民经济的影响等诸多方面分析研究，论证了加快发展我国天然气工业的必要性和可行性。     

加快发展天然气是改善能源结构的最佳选择

国际石油价格居高不下,环境污染日益严重,能源消费结构极不合理,严重影响我国国民经济的健康发展。加快天然气这种既是清洁能源又是重要化工原料的能源的发展,将是我国未来能源发展战略的最佳选择。文章从天然气在一次能源消费结构中的比例、高油价对我国国民经济的严重影响、天然气资源的勘探程度、天然气产量的增长速度、全国性的天然气输送网络等诸多方面进行分析研究,论述了加快我国天然气产业发展的必要性和可行性,并由此认为天然气加速发展的时代已经来临。     

全球LNG产业状况与中国的LNG产业发展

中国是一个能源消费大国,目前能源资源构成中煤炭约占70%,截至2014年底中国一次能源消费中煤炭占比为65%左右,能源消费结构不合理所带来的环境问题十分严峻。改变一次能源消费结构,提高能效、增加非化石能源和天然气的消费比重,是国家能源发展战略的实施方向。提高天然气在能源消费中的比例,是最容易也是见效最快的改变能源结构的选择。我国2014年天然气表观消费量达到了1 830×108m3,进口天然气583×108m3,对外依存度32%,作为陆域天然气不足部分补充的LNG产业发展迅速,目前已表现出液化市场无序发展,接收站规划能力远超预期,到2030年接收站规划能力将达到1.9×108t/a。综合论述了LNG产业的状况并对中国LNG需求给出了预测。     

全球天然气市场变化与中国天然气发展策略思考

为了给中国天然气发展策略的制定提供参考和依据,系统研究了2008年全球金融危机暴发以来,世界天然气市场经历的前所未有的大衰退和其后强劲的复苏过程,全面、深入分析了全球天然气市场变化的趋势、原因及其造成的影响,基于全球天然气长期向好的发展总趋势未改但增长速度也受到了地缘政治和经济形势变化影响的判断,对中国天然气市场发展前景进行了预测。结论认为：得益于以下因素的推动,中国正迎来一波“天然气浪潮”：①国家政策要求,市场需求旺盛;②天然气资源探明程度较低,储量和产量增长潜力大;③天然气进口能力快速增长;④天然气基础设施不断完善,供应保障程度提高。最后,对如何推动中国天然气市场发展提出了4条建议：①坚持以国内资源为主、国外资源为辅的天然气供应策略;②建立天然气储备体系,稳定天然气供应;③继续深化天然气价格及其形成机制改革;④开展天然气现货交易试点,规划建立天然气市场中心（交易点）。     

中国天然气工业发展形势及发展建议

从分析全球能源消费现状入手,研究了全球天然气资源量、储量、产量、贸易量及消费量变化趋势,探讨了中国发展天然气工业的宏观政策、资源条件、输配气设施建设及市场需求等情况。中国天然气工业的发展形势表现为：①天然气勘探取得重要进展,储量进入增长高峰期,已基本形成八大天然气主要探区：即陆上的四川、鄂尔多斯、塔里木、柴达木、松辽、准噶尔盆地和海上的南海、东海探区;②天然气开发取得长足进步,产量大幅度快速攀升,预计2006～2015年间年均增长100×10⁸ m³以上,到2010年产量突破1 000×10⁸ m³,跻身天然气生产大国行列;③骨干输气管道建设发展迅速,截至2007年底全国天然气干支线管道约3×104 km,干线基本覆盖了主要产气区和绝大部分省会城市,全国天然气干线系统初具规模,但储气库建设仍有待加快与完善;④天然气消费量快速增加,国内生产不能满足需求;⑤ 进口气工作进展顺利,利用国外天然气资源规模不断扩大。此外,还对加快中国天然气工业发展提出了建议：①加强国内天然气资源勘探开发力度,提高资源保障程度;②充分利用国内外天然气资源,优化我国能源消费结构;③统筹规划,尽快建设完善天然气运输、储存和利用等配套基础设施;④建立专门机构,加强政府对天然气行业从政策、法规和导向性等方面的支持与监管。     

2010，期待华丽转身

2009年，国内一次性能源消费结构中，煤炭占68．7％的比例，石油占18％，天然气占3．4％，非化石能源，即可再生能源消费比重上升到9．9％。根据国务院去年年底提出的目标，到2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15％左右。     

2011年中国油气产业发展分析与展望——预计2011年全年石油需求4。83亿t，天然气产量约1100亿～1300亿m＾2，消费量约1300亿m＾2

2011年,预计中国国内石油需求增速有所下降,全年石油需求量为4．85亿t,原油新增一次加工能力将达到2450万t／a。天然气消费量有望达到1500亿m＾2,天然气产量将接近1100亿～1300亿m＾2。2011年,中国将继续加强国内油气资源勘探开发,同时继续支持和鼓励企业海外跨国并购,以获得持续稳定的资源保障;通过加快地区输气管网建设,改善城乡居民用能结构,扩大天然气消费区域;此外,中国政府还将深化油气价格改革。     

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近年来，我国天然气可采储量和产量都在迅速增长。截至2002年底，全国总计探明天然气可采储量为2.26×1012m3，剩余可采储量为1.86×1012m3，储采比为57；天然气年产量为326×108m3，比上年增长8.29％；天然气输气管道建设也如火如荼。文章提出要通过采取加强对国内低渗透、特低渗透天然气和煤层气的勘探与开发，进口境外管道天然气和LNG，加快天然气管网等基础设施建设和对下游天然气市场的培育，引导和协调天然气消费等措施来满足我国对天然气日益增长的需求。最后还指出，鉴于中国是产煤大国且国内能源仍以煤为主的现实，天然气在未来的一次能源消费结构中的比例以8％～12％较为合理。     

天然气在中国向低碳能源过渡时期的关键作用

为了实现向低碳转型的目标，分别从能源耗量、资源量和碳排放约束3个不同角度分析了石油、煤和天然气这3种化石能源的博弈走势。结论指出：①从现在到2030年，天然气的总耗量将增长最快，在总能耗的占比也将不断攀升；②石油居一次能源首位的位置注定要被天然气取代；③天然气在中国低碳能源过渡时期具有节能减排、支撑经济增长、调峰和降低石油对外依存度的关键作用；④应快速、普及推广分布式冷热电联供能源系统，大力发展天然气汽车/船产业，此举可使中国新增部分的工业及建筑物能效提高一倍，碳排放减少70%，每年将减少1×10⁸ t的石油进口，保障经济发展所需的能源和电力供应，基本解决电网昼夜调峰问题，并且每年将节省数以万亿元计的投资，减少数亿吨的能耗。最后强调指出：能源低碳转型呼唤观念、政策和机制的转变。     

基于动态规划和黄金分割法的环状天然气管网运行优化

目前中国天然气管道主干线已经相互联接,形成了环套环的大型复杂天然气管网,随着各压气站燃驱压缩机组的增加,如何实现管网的稳态优化运行已成为一个技术难题。为此,在同时考虑管网中环状结构和枝状结构对于管道流量分配的影响,以及燃驱机组耗气量对管道内流量影响的基础上,结合管网模型分割思路,将黄金分割算法与动态规划算法进行融合,形成了改进后的动态规划和黄金分割混合算法。以华北地区某环状管网为案例的计算结果表明:(1)管网运行优化数学模型比单线管道模型增加了管道内过流量、燃驱耗气量等变量,进一步加大了管网模型的求解难度;(2)混合算法能够有效地对运行燃驱和电驱压缩机机组的包含环状和枝状小型管网的稳态运行优化数学模型进行求解;(3)混合算法的优化方案能提高管网压气站的出口压力、提高机组的运行效率,降低系统的功率消耗、减少系统能耗,同时增加管网的管存量,提供了管网额外的应急资源。结论认为,混合算法有效地破解了复杂管网优化技术难题,可以为当前中国大型天然气管网稳态运行优化提供参考。     

西部天然气管网稳态运行优化研究

基于现场报表数据反算校验的西部天然气管网SPS仿真模型,通过不同流量与运行压力级制分类搭建了管网运行方案库。结合深度学习模型对方案库数据进行训练与特征提取,建立了一种新的管网水力计算与压气站配置方法,在保证计算精度的基础上提高了大型天然气管网运行优化计算效率。利用动态规划算法对压气站最优出站压力变量进行选择,管网流量分配原则为系统总能耗最小。所建立的管网稳态运行优化模型同时具备计算的高效性与准确性,基于该优化模型编制了西部天然气管网稳态运行优化软件V1.0,经过现场实测数据验证,模型优化结果可以显著降低管网运行能耗,可为西部天然气管网的运行与调度提供有效参考。     

管网独立后的中国天然气发展格局

随着我国油气体制改革的深入实施和国家石油天然气管网集团有限公司(以下简称国家管网)的成立,天然气产业中游管道业务将实现独立运营,势必给中国的天然气产业链带来深刻的影响并改变天然气发展的格局。为此,在深入调研我国天然气产业发展现状的基础上,结合国家各部委出台的有关油气体制改革的政策,判断了未来中国天然气的供应、管网、市场格局和价格改革方向。研究结果表明,未来中国的天然气发展格局主要呈现以下变化:①在天然气供应多元化的基础上,上游"三大、一中、众新"的天然气生产主体格局更加明显,就近供应成为主要的供应方式,四气集中是必然趋势;②未来管道企业呈现的"一大、N区、众小"格局或将成为过渡阶段,国家管网与省级管网公司将独立运营并处于竞合关系,而"最后一公里"管道会成为建设的重点;③地下储气库的价格套利功能将会日益显现,LNG接收站是各类资本最为现实也是最为活跃的投资项目;④中国的天然气市场在未来一段时期内仍将处于发展期,但消费模式会发生转变;⑤天然气价格市场化是必然之路,区域性燃气公司将成为市场的主力军,管输费仍将由政府定价,下游天然气终端价格将逐步放开。     

新时期我国天然气工业发展战略转变探讨

通过对2000年以来我国天然气工业快速发展定性分析以及对国内外天然气发展形势的对比发现，我国天然气工业进入快速发展的新时期，海外天然气（包括管道和LNG）的大量利用、全国天然气管网形成、天然气区域化生产和利用等新特征日益清晰，使国家天然气工业战略转变具有强劲的驱动力。认为天然气是我国能源向清洁能源过渡的重要中间能源，应该定位在能源可持续发展和环境保护的高度进行开发利用。在未来的发展中，天然气市场的培育和开放、天然气安全、金融化以及天然气行业的进一步完善是发展的重点。     

二甲醚掺混低发热量煤层气混合气体的互换性研究

国内天然气产量虽然增长迅速,但仍然满足不了急剧增长的消费率,补充非常规天然气,对于缓解国内天然气短缺、优化能源结构尤为重要。中国煤层气资源丰富,但利用率极低,尤其是低发热量煤层气,因其甲烷浓度达不到直接利用的要求,不得不排入大气中,造成巨大的能源浪费。分别通过AGA和Weaver指数法研究了不同二甲醚掺混比例下低发热量煤层气、二甲醚混合气体与天然气及液化石油气的互换性。结果表明:可以考虑在低发热量煤层气中掺混二甲醚以提高其利用效率;与天然气进行互换时,二甲醚掺混比例宜控制在80%,但不建议该掺混气体与液化石油气互换。此外,考虑到低发热量煤层气利用的可能渠道是并入城镇天然气管网,分析了混合气体并入城镇天然气管网或长输管网的互换性及其压缩因子对体积计量的影响。     

中国天然气及LNG产业的发展现状及展望

在"双碳"目标下,天然气作为清洁能源在能源消费结构中扮演着重要的增长角色,有望获得大力发展和应用.目前,中国能源消费结构依然处于煤多气少的态势.通过对比中国和世界能源消费结构的差异,发现中国8.3％的天然气消费占比相较世界的25％有很大差距,提升空间巨大;分析了中国天然气消费的现状并对其未来消费趋势进行了预测,预计中国...     

中国天然气工业发展对策分析

系统地分析了制约中国天然气工业发展的各种战略性问题,并提出了解决这些问题的具体建议和对策。