天然气目前被视为第三重要的一次能源(仅次于石油和煤炭). 比起煤炭和石油,天然气的主要优势在于它能够以更高的效率来转化成电能。如同石油一样,天然气的全球储藏量集中在全世界的一小部分国家。

Gas transport facility Chongqing (China Daily)
© China Daily

天然气目前被视为第三重要的一次能源(仅次于石油和煤炭),主要成分是甲烷(CH4),其中一部分贮藏在油田中(也就是所谓的伴生气)。当然天然气也不是总伴随着石油而生的,只有当岩石具有不透气的特性时,才可能存在天然气田。因为只有这样天然气才可以被储存上百万年而不会泄露。所有天然气田的特点在于它们都被不透气的岩石层覆盖。这防止了天然气流向地表由此成功地在特定位置累积了几百万年。

比起煤炭和石油,天然气的主要优势在于它能够以更高的效率来转化成电能。此外,由于天然气的化学成分,其燃烧过程中释放出的温室气体和空气污染物量相对更少。

图1:2015年世界天然气储藏量分布

如同石油一样,天然气的全球储藏量集中在全世界的一小部分国家。如今俄罗斯、卡塔尔和伊朗拥有超过70%的天然气储备(图1,来源;BGR)。由于绝大部分的石油储备同样坐落于这些区域,位于西伯利亚和中东之间的地区因此被称之为“能量椭圆”。

在现在已经被开采的天然气矿藏(“传统天然气”)中,天然气以气体形式,主要存在于孔隙介质中。这些矿藏可以通过钻探来发现。在到达了天然气层之后,由于天然气的低密度它会流向表面然后在那里被利用(即气体压缩后传输)。

孔隙介质的渗透性决定了矿藏中可以被开采的天然气量。渗透性越高,天然气流量越大。如果矿藏即将耗尽,可以通过人工创建一个真空环境来使开采持续一段时间直到矿藏完全干枯。

欧洲最重要的天然气储备位于荷兰以及北海(主要在英国和挪威领土)。除了自己的开采,欧洲还从俄罗斯、中东和北非地区通过天然气管道进口天然气。由于欧洲的天然气储量将会在若干年后耗尽并且与此同时尚未发现其他大型的天然气矿藏,可以设想在未来的几年欧洲对于天然气进口的依赖性会逐年增加。

长久以来世界天然气市场分为四个区域型市场,包括欧洲,北美,南美以及亚洲市场(对比图2,来源;BGR)。目前世界上天然气并没有一个统一的市场价格,原因是天然气(与煤炭和石油相反)是一个网络受限的能量载体,也因此区域与区域之间的天然气价格差异巨大。特别是日本,天然气的价格要明显高于世界上其他的地方。由于没有任何技术手段可以使天然气从一个市场输送至另一个市场,因此投机者无法影响天然气价格的调整。

图2:天然气区域市场

由于液态天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)的发现,使得不同天然市场之间的交易变成可能。图3(来源:BP)展示了国际天然气的贸易图。显而易见,欧洲的天然气主要依赖于俄罗斯。

图3:2015年全球天然气贸易流(10亿立方米)

图4描绘了现今欧洲的天然气管网。西伯利亚以西的大量天然气矿藏距西欧的消费中心有几千公里元。一旦它们耗尽,欧洲市场不得不依靠更远的资源。为了实现高度多元化(盟进口方式)或者(俄罗斯)保证/建立新市场,欧洲已经规划投资了新的管网工程。

图4:欧洲天然气管网

一个已经基本实现的项目是:Nord Stream 1,这个项目的管网始于Wybon (俄罗斯,靠近圣彼得堡)穿过波罗的海通向Greifswald(德国)。起初这个项目由俄罗斯跟进并且为西欧的传输扩容提供服务。此外,俄罗斯为了减少对诸如乌克兰和波兰等运输国家的依赖,选择将管网架设在海上,而不是架设在陆地上,因此导致工程费用相当高昂。在制定天然气运输费用的问题上引起了激烈的争论,特别是在俄罗斯和乌克兰之间。

未来里海区域/伊朗是否能成为天然气市场中重要的来源之一仍然是个未知数,原因是由于它所处的地理位置,中国和印度的天然气需求很可能对欧洲造成一定冲击。因为中国和印度目前正处于经济迅速的时期,他们的天然气需求量也在迅速增加。印度作为潜在的天然气负荷中心更靠近里海区域/伊朗的管网。而天然气只能通过液态形式输送至中国。

页岩气

除了本文目前所提到的传统储备,还存在非传统天然气源。其中最重要的非传统气源就是近年来已经受到美国高度重视并且使世界范围内天然气价格下降的页岩气。然而,页岩气的生产比起传统气源会造成更大的环境影响。特别是压裂设计施工(通过将水压缩至极限压力来冲破底土)以及地下水污染使得页岩气开采在德国的接受度较低。

因此,目前在德国页岩气的开采是不被允许的。然而,这种情况在其他欧洲国家却截然不同:波兰的人口密度较小且来自公民的反对声音都明显较小,这里页岩气已经替代了从俄罗斯进口天然气。因此,页岩气对欧洲市场的影响将在未来的几年后才会慢慢体现出来。

生物天然气

德国早几年已经生物质气体(所谓的生物质沼气)经过处理后馈入天然气网络。这种处理是相当必要的因为相比化石类天然气,生物质气体的热值更低(因为其中二氧化碳含量占比50%),除此之外生物质气体还含有其他一些足够破坏天然气管道的化学成分组成(特别是硫化物)。尽管如此,由于政府的激励,将生物质气体馈入天然气网络对于生产者来说仍然是经济可行的。迄今为止,由于馈入的生物质气体量较小,使得它在天然气市场中仅能扮演一个小小的角色。但是在未来,生物质气体的使用将会被用来限制对天然气进口的依赖。将生物气作为商品的的其中一个优势就是可以直接使用现存的天然气基础设施。

未来同样有可能从其他国家将生物质气体进口至德国,例如,乌克兰具有大片的农业区域。对于“生物天然气”的进一步发展和费用的降低,现有的乌克兰长距离管网可以用来将生物天然气出口至西欧。特别是当俄罗斯出口的传输容量没有被完全利用的时候。