浅谈中美日三国天然气产业布局的差异
最近比较忙，比较忙。球事逑事天下事，忙到了无暇提笔，可公众号不能不更新，所以只好炒冷饭、发旧文了，朋友们见谅。
按语：
2012年5月《液化天然气》首刊，为充版面只能亲自撰写行业文章，当时涉行未深难免东拼西凑左支右绌，一笑。
【前言】
LNG的兴起，昭示着天然气产业全球化时代的到来。本文以全球三个最大经济体美国、中国和日本为例，对比分析了各种不同的天然气产业布局。
美国：作为最早的LNG生产国，美国的液化天然气技术是领先全球的。但在美国境内，LNG在天然气产业布局中却作用甚微。管道和气库是天然气产业的主角。
日本：日本的天然气几乎完全依赖进口，LNG自然也就成了日本天然气产业的“当家花旦”，甚至连天然气管道和日本国内的天然气贸易、物流，也都统统“LNG”化了。
中国：国土面积形状与美国高度相似，而东南部天然气资源之匮乏堪比日本，中国的天然气产业布局应该怎样做才更合理呢？LNG在中国应该发挥怎样的作用呢？
本文将对中美两国从天然气资源分布、管道和气库、调峰手段、运营体制等多方面进行对比，对中日两国的LNG接收、储存、物流、运营等方面进行对比分析。
【中美天然气资源分布对比】
美国探明储量7.7万亿方（该数据未包括页岩气）
中国探明储量：2.8万亿方（只有美国的36%）
中国的天然气分布不均衡，华东华南气源严重匮乏。
【中美天然气管道对比】
美国1872年开始建设天然气管道，至今已有140年历史；截至2004年，美国天然气干线管道总长度为47.8万公里。
中国的第一条天然气管道是1963年动工的巴渝输气管道，西气东输管道是2002年动工；截至2009年，中国天然气主干网管道总长为3.99万公里（这个数字只有美国2004年的8.3％）。按照现在的建设速度，要达到美国2004年的主干网管道长度，还需要40年的时间。
【中美储气库对比】
截止到2007年10月，美国本土48州内有394座储气库。地下储气库总容量达到2200亿立方米,工作气量1020亿立方米，占全年消费量的16%。相当于60天的消费量。
按规划，到2020年我国将建30座以上地下储气库，总工作气量可达到370亿立方米。
这意味着即使按规划到了2020年，我们的地下气库储气能力也只有美国2007年的16.8％。
【中美天然气调峰模式对比】
美国的天然气调峰采用了管网调峰、气库调峰和LNG调峰等多种手段，调峰模式灵活便捷、效率高成本低。
美国天然气管网分为两种类型：一类靠近天然气产气区，由于远程输送干线较多，此类地区可以多渠道、多方位获得天然气资源，调峰也往往依赖管网自身。
例如：休斯顿市周围铺设有百余条天然气长输管线，当地燃气公司从中选取12条，开设15个供气口，最终由均布在城市周围的100多家门站向城市供气，当城市局部地区出现用气高峰时，可经由最近的门站进行调峰供气，迅速适应符合变化；由于城市周边管网密集，气量充足，休斯顿市并不设置储存系统，城市调峰完全由周边管网调配完成。
储气方式 | 建筑投资 RMB元/m3 | ||
地下储气库 | 利用枯竭油气田 利用含水层储气库 利用盐穴储气库 | 0.4～2.1 | |
2.5～4.2 | |||
3.3～5.8 | |||
液化天然气装置 | 大型 | 包括液化装置 | 40～50 |
仅为储存LNG | 7～10 | ||
小型LNG应急装置 | 50～200 | ||
高压球罐储气 | 200～300 | ||
高压管道储气 | 100～200 |
美国天然气管网的另一类则远离天然气产区，一般此类地区只有2-3条远程输送干线供气，调峰大都依赖地下气库和小型LNG调峰装置来完成。美国是研发小型LNG最早的国家，上世纪六、七十年代已将小型LNG用于城市调峰，至今已累计建有小型液化装置113座。由于美国的自然条件较为优越，很多地区有建设地下储气库的条件，因此在美国的调峰设施中，大量采用了地下储气库形式。地下气库担当着美国天然气主要的调峰功能。
例如：芝加哥位于伊诺州中部，由其西南方向德克萨斯州的两条天然气干线供气，芝加哥市在城市外围设置两座1亿m3的地下储气库，承担对整个城市的调峰功能。
中国的天然气干线管道大多是单管线，地下气库的建设也是刚刚起步，因此在未来很长一段时间内，利用LNG作为城市应急调峰储备气源符合我国大部份地区的需求，一般小型LNG应急调峰储备站的储存天数为5~7天。截止2009年，我国已投入运行的LNG储备、应急项目有7个，另外，我国已有三十多个城市在规划或已建城LNG储存和气化项目。
区域 | 省市自治区 | 气源分配 | 2015年需求m3 | 城市调峰、应急解决方案 | |
南部 | 粤闽琼 | 中亚气缅甸气川气海气及进口LNG | 大于 545亿 | 以接收站LNG储罐为主，中小储罐和液化装置为辅，如远期条件许可建设地下储气库 | |
中部 | 川陕等 | 川陕 黔渝 | 中亚气西气陕气川气海气进口LNG | 大于 1000亿 | 上游气田调峰为主，辅以用气结构调整和中小型液化装置 |
两湖等 | 两湖赣豫 | 以地下储气库为主，中小型储罐和液化装置为辅 | |||
长三角 | 沪苏浙 | 以接收站LNG储罐为主，地下储气库和中小型LNG为辅 | |||
北部 | 京津东三省晋冀鲁西北五省 | 中亚气俄气西气陕气海气进口LNG | 600到800亿 | 以地下储气库为主，中小型LNG液化装置和进口LNG接收站储罐为辅 |
小型LNG用于调峰有较强的灵活性，不仅适用于季节性调峰，也适用于日调峰。而且它对选址没有太多的限制，可根据供气调峰和应急供气的需要建在供气管网的合适位置。小型LNG特别适用于城市调峰的各项要求,城市有了自主的小型LNG,就有了调控优势,储备优势,变被动为主动,同时也减轻了天然气供应商的压力和责任。
【中美天然气机制对比】
我国小型LNG用于天然气应急调峰还处于初级阶段，制约因素很多：1）在小型LNG来源方面，对一些大城市、特大城市要获得较大的LNG, 能否建设自主LNG接收装置尚存在制约；2）在储备模式上，推荐的储备模式为政府储备与商业储备相结合的模式，但由于在商讨此问题上往往政府和企业间相互推挽；3）在储备调峰气价上，LNG的价格应该维持在比管道气稍高的基础上, 只有多元化的LNG来源才能有利于价格的降低；4）在投资渠道上，储备建设的资金来源应以政府投资为主，但政府部门和企业间很难磋商,往往因此而搁浅；5）缺乏有关小型LNG利用的法规和标准。
美国的天然气产业是完全开放的市场机制，譬如二级分销站及门站的发展完全遵循市场规律，门站的设立及开设门站的多少均由各个燃气公司之间的竞争来决定，并没有相关的整体规划；又如天然气储气库的所有者和经营者： 25家州际管道公司经营着172座储气库，43个独立储气库公司经营着74座储气库，40个地方配气公司和15个州内管道公司经营着148个地下储气库。
【小结】
综上，中美两国天然气产业存在着巨大的差异：
・能源分布差异很大
・基础建设相差很大
・市场机制差异很大
因此，中国的天然气产业布局不能一味照搬美国模式，而应设法摆脱管网覆盖不够的约束来大力拓展天然气市场。
【中日LNG进口量对比】
日本是全球最大的LNG进口国，国内96.3%的天然气需求量依赖进口，1969年开始从美国（阿拉斯加）进口LNG。2005年日本的LNG进口量达到了5800万吨，占到了世界LNG总交易量的43%，2011年更是创纪录达到了7850万吨。
中国第一个LNG接收站位于深圳，2006年建成运行。2010年中国LNG进口量935万吨，“十二五”规划中提出要达到每年6500万吨的LNG进口量。
【中日LNG接收站对比】
到2010年，日本共有25个LNG接收站。
截至2010年，中国已建成投产的3个LNG接收站一期规模930万吨/年，一二期合计规模2830万吨/年。在建的8个LNG接收站，一期规模2250万吨/年，一二期合计6750万吨/年。
【中日LNG进口来源比较】
日本历来奉行“平衡战略”：油气煤的平衡、新能源的平衡…… 这种平衡战略同样体现在LNG进口国的选择上。
上图是2005年日本进口LNG的分布图，在创纪录的2011年，日本的LNG进口几乎涵盖了所有的LNG生产国。
中国2010LNG进口来源统计表
进口来源国家或地区 | 数量 | 金额 |
合计 | 9355841668 | 3013948415 |
澳大利亚 | 3918731101 | 744310190 |
印度尼西亚 | 1714216737 | 394843916 |
卡塔尔 | 1211676531 | 809343045 |
马来西亚 | 1183945000 | 401891899 |
也门 | 527133316 | 289979484 |
俄罗斯联邦 | 380371013 | 196027296 |
尼日利亚 | 129953187 | 66367325 |
阿联酋 | 64468442 | 23858176 |
赤道几内亚 | 60089571 | 25332384 |
埃及 | 58362770 | 18324734 |
比利时 | 57787000 | 23196789 |
特立尼达和多巴哥 | 49107000 | 21618576 |
【中日燃气供应比较】
日本的天然气管道几乎都是围绕LNG接收站来建的，LNG接收终端一般位于能源消费较高的地区，如大城市附近，气体由接收终端通过管道最终供应给消费者。日本并没有全国性的天然气管网，几乎所有的燃气公司都是通过自己的天然气管线独立供应燃气。
上图所示大阪燃气公司拥有的2个LNG接收终端（黄色点），每年接收679万吨LNG并将LNG气化后（约合90亿标方）作为城市燃气输送给客户。大阪燃气公司的各种管道总长度达到55900km，大阪燃气公司通过这些管道将天然气输送给服务区域内的670万户居民使用。
作为对比，上海的城市燃气消费总量约为72亿标方（含工业用气），其中约22亿标方的天然气来自洋山港LNG接收站（接收150万吨LNG）。上海的各种天然气管道总长度超过10000km ，服务区域内的居民总数超过1200万。
【日本的LNG物流】
在日本,大多数LNG接收终端设备都集中在太平洋一侧。没有自己的LNG接收终端的燃气公司必须通过各种方式从接收终端获得LNG。由于没有自己的LNG接收终端，地方燃气公司必须寻找一种方式来获得LNG。
例如：大阪燃气公司利用其LNG接收终端作为中心设施来满足地方燃气公司的需求，为他们稳定供给LNG。采用的LNG运输方式包括以下三种：
・用LNG卡车进行公路运输
・采用LNG集装箱进行输送
・通过LNG运输船进行水路运输
日本LNG轴幅式运输系统示意图
LNG卡车主要针对那些距离接收终端200km距离以内的地方燃气公司和工业用户进行LNG输送。大阪西部接收终端有5个卡车装车接口，都配备着装货臂。（另一个接收终端有6个口，三个配备着装货臂，剩下三个则使用软管。）卡车有各种不同的尺寸型号，但每一辆卡车能携带约10吨的LNG。最忙时候西部接收终端每天开出大约40辆卡车。
大阪燃气公司也采用铁路运输进行LNG配送。这种运输模式有如下优点：1）日本北部地区冬天由于降雪的关系，公路条件很差，而货运列车在轨道上行驶，基本不会受到积雪的影响，从而保证了达到预期的稳定输送。2）使用货运列车运输总量比较大的LNG具有成本优势。3）货运列车不采用燃油发动机，对保护环境有利。
使用近海运输船运输LNG是一种早已被公认的安全经济的模式，由于日本很多城镇和工业区域都位于漫长的海岸线上，应用近海运输船来进行LNG的运输是一种很有效的方式。2005年12月大阪燃气公司开始从接收终端用近海运输船进行LNG输送，运输船储罐重2963吨，长达86.2米，能够装载1060吨LNG。在需求最旺盛的时候，接收终端的运输船每个月大约要输送10次。
【LNG运输方式比较】
根据分析，公路运输在500KM范围更经济合理，而我国LNG的运输主要依靠公路运输，在公路运输超过合理运距后就会产生的较高的运费成本。
采用更为经济的铁路和水路运输能够大大降低LNG的运输成本，且更适合于远距离输送。但这两者的运输装置建设成本较高，对于水路运输还存在码头选址和建设的难点，它们的发展还需要国家政策的支持。
铁路运输成本较低，铁路运输费用仅为汽车运输费用的十几分之一。船舶运输的运输成本则更低。但是由于LNG船的制造对技术要求很高，因此船运LNG的初投资非常大。
各种输运方式的经济运输规模和运输半径
运输方式 | 公路 | 铁路 | 船舶 |
运输成本（元/t.km） | 0.6 | 0.3 | 0.2 |
经济运输规模（104t/a） | ＜8.0 | ＜15.0 | ＜70.0 |
经济运输半径（km） | 500 | 500到1000 | 1000以上 |
各种运输方式的单位能耗（MJ/kg）
运距 | 500km | 2000km | 4000km |
公路 | 5.771/0.839 | 7.723/3.355 | 11.64/6.710 |
铁路 | 5.513/0.221 | 5.816/0.884 | 6.700/1.768 |
船舶 | 5.072/0.140 | 5.494/0.562 | 6.055/5.123 |
管道 | 2.520/0.428 | 3.805/1.714 | 5.515/3.424 |
注：1.公路、铁路与船舶的能耗，“/”前后分别为包含和不包含液化能耗； 2.管道能耗，“/”前后分别为包含和不包含初始压缩能耗。
【日本的LNG二级接收站】
下图所示即小型LNG船海运分输系统中的四国燃气接收基地（利用小型LNG运输船将北九州LNG接收站的LNG转运到四国的LNG二级接收站）。
该二级接收站2001年10月建，03年7月投产，为27万户供气；年处理量6.3万吨，总占地14300平方米，总体投资约合人民币3.4亿。建有1个1万立方地上式储罐，30T/h低温潜液泵3台，罐外为混凝土，不设围堰。1个8000立LPG球罐，压力0.85MPa。其他设备有：空温式气化器3*3T/h，水浴式气化器3*3T/h；BOG压缩机；LNG槽车加注3座。
从北九州装船运送到四国二级接收站，使用的是川崎重工制造的运输能力为1000吨的小型LNG运输船（见下图），船身长86.29m，宽15.1m，吃水深4.2m；船总重2900吨，最低温度-163度，2个1250立方的铝合金储罐，设计压力/运行压力约0.3/0.1MPa，造价约为相应普通船的5-6倍（约1.4-2.1亿RMB）。
【总结】
比较中美日三国的天然气产业布局，可以看出：
美国的天然气气源充足自给、分布均衡，管网覆盖完整、调配灵活，气库和LNG调峰保障充分；日本的天然气供应依赖大型LNG接收站进口气源，LNG接收站数量充足、定位合理，内部运输方式灵活，这些都需要我们根据自身情况来借鉴学习。
出于特殊的国情，中国的天然气产业布局在着重拓展气源（常规气、非常规气、管道气进口、LNG进口）的同时，应大力发展小型LNG来弥补管网的不足、保障用气安全、承担调峰重任、拓展天然气应用。