_页岩气革命_对美国和世界的影响_张经明

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石油化工技术与经济 Technology ＆ Economics in Petrochemicals
第29卷 第1期 2013 年 2 月
其次，降 低 美 国 石 油 对 外 依 存 度。长 期 以 来 ，美 国 既 是 全 球 最 大 的 石 油 消 费 国 ，也 是 全 球 最大的石油进口国。美国石油 对 外 依 存 度 由 1970 年的 11% 一路上升至 2005 年的 64. 2% 。 但是随后便逐年下降，2010 年美国 石 油 对 外 依 存度 下 降 为 49. 3% ，2011 年 进 一 步 下 降 到 了 45% ，为 16 年 来 的 最 低 水 平。同 时，美 国 在 成 品油方面已经从 2010 年底由净进口国转为净 出口国。美国石油对外依存度的戏剧性变化很 大程度上得益于页岩气开采规模的快速增长。 由于大量 石 油 需 求 为 天 然 气 所 替 代，美 国 石 油 进口量得以逐年减少。2010 年美国石油在能源 消费中所占比重已降至 37% ，比 2003 年降低 11 个百分点。美国能源信息署预计到 2035 年这 一比例会降至 31% 。 2. 3 推动美国页岩油开发
页岩气在开采过程中涉及多方面的环境问 题［1］。 美 国 页 岩 气 资 源 丰 富 的 地 区 大 多 远 离 沿 海经济发 达 城 市，地 广 人 稀，水 资 源 充 沛，页 岩 气开发对环境的影响相对较小。而亚洲与欧洲 国家大都不具备美国那样的有利条件。少数国 家（ 比如法国） 甚至由于担心页岩气的开采会对 环境带来 较 大 负 面 影 响，已 暂 时 停 止 相 关 开 采 活动。
1 页岩气发展现状与趋势 1. 1 北美页岩气呈现爆炸式发展态势
美国从 1982 年开始对页岩气进行探索性开 采，经过 20 多年的努力，到 2003 年实现了水平钻 井开采技术突破，页岩气开采技术已经逐步发展 成熟。2000 年美国页岩气产量只有 1. 10 × 1010 m3， 在天然气总产量中仅占 1. 6% 。到 2010 年，美 国 页岩气产量上升至 1. 378 × 1011 m3 ，较 2000 年 增长了 12. 5 倍，占其国内天然气总产量的 23% 左右。2011 年，美 国 页 岩 气 产 量 进 一 步 增 至 1. 720 × 1011 m3 ，占比上升至 30% 。美国能源信 息署预计，到 2030 年美国页岩气产量占天然气 总产量的比例将上升到 46% 。
2 页岩气开发对美国的影响 2. 1 加速美国“再工业化”进程
首先，页岩气的成功开发使美国制造业得到 复 兴 。 金 融 危 机 以 来 ，奥 巴 马 政 府 提 出 了“制 造 业促进法 案”、“重 振 美 国 制 造 业 政 策 框 架”和 “出口倍增计划 ”等 一 揽 子“再 工 业 化 ”政 策 ，美 国制造 业 正 进 入 一 个 缓 慢 而 艰 难 的 再 振 兴 时 期。在这一关键时期，“页岩气 革 命”象 一 场 及 时 雨 ，带 来 了 能 源 价 格 的 大 幅 下 降 ，大 幅 度 降 低 了 制 造 业 成 本 ，吸 引 众 多 企 业 重 归 美 国 ，从 而 推 动了美 国 制 造 业 的 复 兴。目 前，页 岩 气 的 开 发 使美国在天然气下游产业和高耗能行业建立起 巨大的成 本 优 势，从 而 使 这 些 行 业 得 到 不 同 程 度的恢复，如美国的电力成本比中国低 25% ，比 欧洲低 50% ，使 聚 氯 乙 烯 （ 80% 成 本 是 电 力） 、 电解铝等高耗能行业获得了竞争优势。依托廉 价的天然 气，美 国 的 甲 醇 和 尿 素 等 天 然 气 下 游 产业也得到了发展。
1. 2 其他地区页岩气发展 5 ～ 10 年后进入快行道 在北美地区之外，欧洲、亚洲等地区已有大约
30 个国家开始进行页岩气的勘探和开发。但由 于地质、环境承载力等各方面的差异，页岩气开发 在这些国家总体上还处于初级阶段，短期内难以 取得大的突破。
在页岩气所处地质条件方面，美国页岩气资 源具有埋藏深度适中、单层厚度与整体厚度大、基 质渗透率高、成熟度适中、有机碳含量大和页岩脆 性好等特点。而亚洲和欧洲国家的页岩气资源不 具备这些特点，这使得美国的页岩气开发成熟技 术不能在其他地区直接应用。
页岩油与页岩气一样储存于页岩中，但分布 地区不同，其密度、黏度比页岩气高，基本上可用 相同技术开采。随着页岩气产量的快速增长，天 然气价格迅速走低，美国国内油价与气价走势背 离，气价过低，令许多开采商转向开采页岩油。他 们正将在页岩气生产中积累的水平钻井、水力压 裂等技 术 缜 密 组 合，用 于 推 进 页 岩 油 的 开 发。 “页岩油 革 命 ”已 经 初 露 端 倪［3］。 美 国 拥 有 丰 富 的页岩油资源，页岩油资源的利用和开发可能复 制页岩气的发展模式。
投产日期
2016—2017 年 2015—2017 年 2016 年后 2015 年 2012—2014 年 2015 年 2015 年后 2015 年 2012 年 4 季度 2014—2017 年 2013 年 3 季度
西湖化学 英力士
埃克森美孚化学 合计
100 100 1 350 1 500 ＞ 10 620
首先，“页 岩 气 革 命 ”促 进 了 以 气 代 煤 发 电 ， 导致煤炭需求急剧下滑。页岩气产量的迅速增 长所带来的天然气价格直线下降对美国影响最 大的是煤电行业： 据绿色和平组织统计，2007— 2011 年美燃煤电站发电量下降了 14% ，有超过 总计发电量 10 GW 的燃煤电站退役。2012 年 美国电力 煤 炭 需 求 再 降 9. 7% ，为 1984 年 以 来 的最低水 平，当 年 燃 煤 发 电 的 装 置 比 例 下 降 到 42% ，比上 年 又 下 降 了 3 个 百 分 点。在 2011— 2015 年美国新规划的电厂中，以煤 炭 为 燃 料 的 电 厂 占 比 分 别 为 19. 03% 、18. 31% 、2. 42% 、 6. 28% 和 0. 49% ，而 以 天 然 气 为 燃 料 的 电 厂 的 平均占比为 54% 。2012 年 8 月 3 日，美国能源 部宣布美国将在未来 4 年停止使用发电量总计 27 GW 的燃煤电厂。天然气的广泛应用使美国 电力价格大幅下降。
目前，页岩油开发的中心地带在美国中北部 蒙大拿州、北达科他州到加拿大萨斯喀彻温州、马 尼托巴州连片的“巴肯（ Bakken） 页岩层”。截至 2012 年 6 月，巴肯页岩油田共有 4 141 口井在生 产页岩油。
由于水力压裂和水平钻井技术的成熟，页岩 油的生产成本正在大幅下降。据日本石油天然气 金属矿物资源机构的资料，巴肯页岩油田的探矿、 开发成本在 2006 年为 34. 45 美元 / 桶，2007 年为 21. 19 美 元 / 桶，2009 年 降 低 到 11. 16 美 元 / 桶。 随着技术的不断革新，页岩油田的探矿、开发成本 将会进一步下降。
页岩气开采还需要考虑经济性。北美地区 不 仅 开 采 成 本 低 ，而 且 经 过 多 年 发 展 ，已 形 成 较 为成熟和 完 善 的 储 存、液 化 和 传 输 等 基 础 设 施
收稿日期： 2012 -01 -09。 作者简介： 张经明，男，1957 年出生，毕业于上海外国语学院英 语专业，1995 年获得英国赫尔大学工商管理硕士学位，高级经 济师。现任中国 石 化 上 海 石 油 化 工 股 份 有 限 公 司 董 事 会 秘 书、总法律顾问兼战略研究室主任，长期从事投资者关系和上 市公司合规性管理、企业战略和资本市场的研究工作。
其次 ，美 国的 化 学 工 业 在 一 度 沉 寂 之 后 ，借 助于页岩气的低成本优势又焕发出勃勃生机， 并呈现出天然气化工挤占和取代石油化工的趋 势。美国各大页岩气田所产页岩气大多含有乙 烷，其摩尔分数一般在 3% ～ 4% ，最多的甚至高 达 16%［2］。用页岩气副产的大量乙烷作为原料 生产乙烯的成本仅为传统石脑油工艺的一半， 这使得 美 国 的 乙 烯 产 业 获 得 了 巨 大 的 成 本 优 势 。 在 此 影 响 下 ，雪 佛 龙 菲 利 普 斯 化 学 、陶 氏 化 学、壳 牌、沙 索、台 塑、埃 克 森 美 孚 化 学、西 湖 化 学、伊士曼 化 工 和 利 安 德 巴 赛 尔 等 公 司 都 制 定 了大 手 笔 的 烯 烃 裂 解 装 置 建 设 计 划，2012— 2018 年间美国乙烯产能将新增 10 Mt /a 以 上。
第 1 期（ 2013）
张经明等 .“页岩气革命”对美国和世界的影响
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网络。而其 他 地 区 相 关 基 础 设 施 不 足，开 采 页 岩气在短 期 内 需 要 大 量 投 入，在 当 前 天 然 气 价 格明显下 跌 的 情 况 下，企 业 投 资 热 情 受 到 明 显 抑制。
虽然发展页岩气生产存在诸多困难，但在美 国“页岩气革命”取得巨大成功的刺激下，各国开 发页岩气的热情有增无减。其他国家可以通过借 鉴美国的经验获得清晰的发展路线图，少走弯路。 据多方预测，其他国家经过未来 5 ～ 10 年发展，基 本上能够实现技术突破，大幅降低开采成本，从而 进入快速发展轨道。
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第29卷 第1期 2013 年 2 月
“页岩气革命”对美国和世界的影响
张经明 梁晓霏
（ 中国石化上海石油化工股份有限公司，200540）
摘 要： 介绍了美国的页岩气开发现状和发展趋势，分析了“页岩气革命”对美国经济、世界能源化工业以 及能源地缘政治产生的影响。指出了中国在这场能源变革中面临的挑战和机遇，认为中国应该积极发展自 己的页岩油气等非常规能源，并扩大国际能源合作，扩大能源进口渠道，保障国家能源安全。 关键词： 页岩气 非常规能源 天然气 页岩油 文章编号： 1674 － 1099 （ 2013） 01 － 0008 － 07 中图分类号： F426 文献标识码： A
由于页岩气产量的增加，美国已于 2009 年超 越俄罗斯成为世界第一天然气生产国。依靠页岩 气的开发利用，在未来的 10 年里，美国不仅可以 一改天然气大量进口的局面，实现全面自给自足， 还有望成为液化天然气出口国。
由于在技术、经验和产权制度创新方面具有 领先优势，美国“页岩气革命”在北美地区得到不 断发展。加拿大是继美国之后世界上第 2 个对页岩 气进行勘探与商业开发的国家。加拿大的页岩气资 源主要位于其西部地区，地质结构与美国西部地区 类似，美国页岩气开发成熟技术可以较为方便地在 当地移植与应用，这是加拿大页岩气得以发展的主 要原因。2007 年加拿大第 1 个商业性页岩气项目在 不列颠哥伦比亚省东北部投入开发，2008 年页岩气 产量 1. 0 × 109 m3，2009 年达到 7. 2 × 109 m3。据专业 机构预测，加拿大页岩气产量在 2011—2015 年间的 年均增长率将高达 48% 。
2012 年 2013 年 2018 年 2016 年
注： 根据美国《Chemical Week》2011—2012 年报道汇总。
美国天然气协会的一份研究报告显示： 到 2015 年，页岩气将 为 美 国 国 内 生 产 总 值 （ GDP） 贡献 1 180 亿美元，占美国 GDP 的 0. 7% ，并为 美国提供 80 万个就业岗位，推动经济与就业的 增长。 2. 2 改善美国能源消费结构
部分乙烯拟建或扩能项目见表 1。
表 1 部分拟建或扩能的以乙烷为原料的乙烯项目
公司 雪佛龙菲利普斯化学 沙索 壳牌 台塑 利安德巴赛尔
陶氏化学
威廉姆斯烯烃公司
产能 / （ kt·a － 1 ）
1 130 1 000 ～ 1 400
900 790 650 110 ＞ 110 360 360 1 890 270