天然气国际贸易中环境风险识别与控制策略浅议
陈义龙 王若尧
为满足天然气市场需求，除了以国内天然气资源为基础，加快发展国产天然气，包括陆上、近海和煤层气外，还需要积极慎重地大量进口国外天然气，以补充我国天然气资源的不足。天然气作为一种矿物资源和特殊商品，其生产和利用需经一系列复杂的工业处理过程，并投入大量建设资金，因而在其国际贸易中就应形成标准化或通用的贸易框架或条款，系统全面地对其各类因素进行考量，以尽可能的考虑双方利益，以实现经济效益的同时尽可能少的将其本身风险转嫁入能源进口国。
目前，天然气国际贸易中对于天然气性质或组分的测定主要是从两个方面对其进行考量：一是从经济效益的角度考虑，对与其产品质量以及贸易中涉及的计量精度紧密相关的组分进行测定技术研究与标准化；另一方面是从其贸易运输途径角度考虑，对其管输或其他运输途径中可能涉及的载体的质量与安全性组分进行测定技术研究与标准化。但从环境角度对天然气组分的测定与考量还十分有限，仅局限于基于末端使用要求而提高其部分组分测定要求，并未从环境质量安全的角度对其风险因素进行系统有针对性的识别与评价，同时缺乏针对环境质量安全的风险组分测定技术的系统研究与标准化过程。在国际贸易中，这些研究领域的空白就可能将贸易中未识别的风险因素转嫁至天然气进口国，以在今后使用中造成更多社会、经济效益的损失。同时，对于天然气风险的识别技术、系统评价以及检测控制技术，也都与国际先进水平存在很大差距与部分分歧，应与国际接轨同时结合我国国情，形成我国天然气国际贸易中可国际通用的标准化方法或贸易框架，为今后大量的天然气国际贸易中环境风险的识别与控制提供可靠、可行与通用的贸易依据与框架，它的提出将在天然气贸易安全和提高环境质量中起着重要作用。
标准化是沟通国际贸易和国际技术合作的技术纽带，通过标准化能够很好地解决商品交换中的质量、安全、可靠性和互换性配套等问题，标准化的程度直接影响到贸易中技术壁垒的形成和消除。特别是我国加入WTO后，天然气国际贸易势必会逐渐增大，急需天然气技术与国际先进技术接轨，以适应国际竞争与合作。对提高进口天然气产品的质量以及促进天然气分析测试技术进步都具有十分重要的意义。
近年来，我国从合理调整能源利用结构、科学治理大气环境的角度,提出了加大天然气在能源消费结构中利用比例的基本国策, 通过实施“立足国内,利用海外,西气东输,北气南下,海气登陆,就近供应”的天然气气源战略,力求在未来20年内,使天然气在一次能源消费结构中的比例由2.97%提高到12%。
1. 世界天然气产业概况
1.1 天然气资源分布
世界上天然气资源丰富但分布不均衡，天然气储量主要集中在俄罗斯和中东地区。俄罗斯、伊朗、卡塔尔三国占世界天然气总储量的55.8%。其次是沙特阿拉伯、阿联酋、美国、尼日利亚和委内瑞拉。其中，中国的天然气储量为2.27×1012 m3，居世界第十四位。
初步测算，全球天然气可采储量约为137亿吨石油当量，与石油基本相当。随着勘探、开发和储运技术的进步，过去20年内，探明储量平均每年增长4.9%，产量平均每年增长3.15%[1]。
1.2 天然气产业发展趋势
全世界天然气储采比很高（70∶1），而且石油和煤炭消费领域里有70%以上都可以用天然气取代。在全球范围内，天然气取代石油的步伐逐渐加快，尤其是东北亚、南亚、东南亚和南美地区，随着其输送管网的建设，天然气将会有更快的发展。
天然气是21世纪消费量增长最快的能源，占一次性能源消费的比重将越来越大。预计2010年前后，天然气在全球能源结构中的份额将超过煤炭，2020年前后，将超过石油，成为能源组成中的第一[1]。
世界天然气消费区域主要在欧洲、亚太地区、北美和中南美洲地区。据法国国际天然气信息中心（Cedigaz）预测，2010年前世界天然气消费年均增长率为2.5%，增长率最高的地区是拉丁美洲、亚太、非洲和中东地区，年增长率达4%，甚至更高（见表1）。在天然气供应方面，在某些区域市场如亚洲，天然气供应仍将出现紧张局面。2010年之后，世界天然气消费增长速度有可能减缓，预计年均增速在2.2%左右。国际能源机构（IEA）在《世界能源展望2006》报告中预测，到2030年，世界天然气消费年均增长率为2%[2]。
表1：2005-2015年世界天然气供需展望 单位：亿立方米
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2005 年
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2010 年
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2015 年高增长情景
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2005－2015 年年均增长率，%
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供应
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741.5
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760
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766
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0.3
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北美地区
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需求
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748.5
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805
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851
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1.3
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缺口
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－7.0
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－45
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－85
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供应
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134.0
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165
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198
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4.0
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拉美地区
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需求
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119.9
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151
|
177
|
4.0
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余量
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14.1
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14
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21
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供应
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314.5
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310
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285
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－1
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欧洲地区
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需求
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565.5
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645
|
721
|
2.5
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缺口
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－251.0
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－335
|
－436
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供应
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808.9
|
850
|
900
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1.1
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前苏联地区
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需求
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646.3
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680
|
705
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0.9
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余量
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162.6
|
170
|
195
|
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供应
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171.8
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240
|
323
|
6.5
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非洲地区
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需求
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82.9
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105
|
125
|
4.2
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余量
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88.9
|
135
|
198
|
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供应
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309.1
|
450
|
576
|
6.4
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中东地区
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需求
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268.3
|
328
|
385
|
3.7
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余量
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40.8
|
122
|
191
|
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供应
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360.7
|
434
|
487
|
3.1
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亚太地区
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需求
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399.1
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494
|
570
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3.6
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缺口
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－38.4
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－60
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－83
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世界总计
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供应
需求
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2840.5 2840.5
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3208
3208
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3535
3535
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2.2
2.2
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注：北美地区包括墨西哥，欧洲地区包括欧盟27国、挪威、瑞士、土耳其和其他中欧国家。
数据来源：Cedigaz。
2. 我国天然气贸易气源分析
很多国家发展天然气工业的战略都是勘探、开发本国资源，同时积极进行国际贸易。目前利用天然气的国家约有100个[3]，工业发达国家不但自身天然气产量高，而且贸易频繁。
2.1 天然气贸易气源进口分析
由于天然气勘探、开采能力方面的原因，我国天然气远远不能满足市场需求，国家提出“利用海外”天然气资源的方向，并通过实施陆上引进管输天然气和海上引进液化天然气（LNG）两大举措,以解决国内天然气市场的供求矛盾。
陆上进口管输天然气，目前国内可能的进口通道主要来自西北方向，俄罗斯和中亚三个国家均是潜在供应方。俄罗斯政府计划修建东、西两条通往中国的天然气管道，输送总量可达680×108 m3/a 。其中，西线管道较为现实，实施难度较小。该管道规划运送西西伯利亚开采的天然气，由俄阿尔泰共和国出境，进入中国新疆和“西气东输”二线管道连接，辐射华南地区的广州等地；东线管道则拟将萨哈林地区开采的天然气经俄远东地区输送到中国东北地区。地处中亚的土库曼斯坦、乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦三个国家，也都有通过陆上管道向中国输送天然气的规划。
海上进口液化天然气（LNG），中国将是未来LNG的进口大国。据统计，目前国内已经投产、在建或规划中的进口LNG接收站项目共计十余个，分布在广东、江苏、辽宁、浙江、福建、广西、海南、北京、河北、天津、山东、上海等9省3市[4]。
2.2 管输天然气贸易地缘优势分析
与海上运输相比，天然气贸易从陆上管线运输是一种更加稳妥的方式。陆路方面，与我国距离较近、天然气出口愿望强烈的俄罗斯和中亚国家，将成为我国天然气进口的主要来源。
中国处于中亚天然气供应和东北亚天然气消费准枢纽的地位，是连接亚欧能源生产国和消费国的准枢纽国，也是连接中亚天然气生产国和消费国的准枢纽国。中国的输油、输气管道能高效地利用地域空间或资源，力求将输油、输气的运营成本和能耗降到最低。中亚拥有丰富的石油和天然气资源，被称为“第二个波斯湾”。中国与中亚国家是近邻，这对于我国参与中亚油气资源竞争具有极为有利的条件，同时中国政局稳定，与周边国家也一直保持着良好的合作关系[5]。
3. 组分测定在天然气贸易中的影响分析
天然气作为一种矿物资源和特殊商品，其生产和利用需经一系列复杂的工业处理过程，并投入大量建设资金。因而，在天然气国际贸易中应系统全面地对其各方面因素进行考量，尽可能的考虑双方利益，以实现经济效益的同时尽可能少的将其本身风险转嫁入能源进口国。
3.1 天然气组成分析方法概况[天然气组成分析方法及标准化研究]
天然气组分分析数据是天然气工业中最为基础的数据，利用组分数据，可计算获得天然气部分物性参数，在天然气贸易中，这些参数都对其有直接影响。天然气是由多种组分构成的混合物，天然气的组成是指天然气中所含的组分及其含量。在检测时，通常所指的组成是指天然气中甲烷、乙烷等烃类组分和氮气、二氧化碳等常见的非烃组分的含量。尽管一些杂质如硫化合物、汞化合物、水等也是天然气组成的一部分，但如未特别说明，在组成分析时并不检测这些组分。在天然气的勘探开发过程中出于不同的目的，对天然气组成的检测也有不同要求[6]。
目前国内外测定天然气组成最常用的方法就是气相色谱法，在常规分析中，主要分析天然气中氮、二氧化碳、甲烷至戊烷，有时还包括氦、氢和等组分。对伴生气或油田气，有时还需要测定C5及更高碳数的烃类含量，通常将这种分析称之为延伸分析[7]。由于不同的分析目的，在分析天然气组成时有几种不同的方法可供选择。各国政府和国际标准化组织制定的标准中推荐采用的天然气组成分析定值的常用方法为峰面积校正归一法和外标定量法。
采用峰面积校正归一法使用气相色谱热导检测器，即被分析组分在检测条件下需全部出峰，用相应组分的峰面积校正因子进行修正计算，得出被测组分含量。该方法简单方便，不需要标准物质，但是分析误差较大。外标法定值则需要使用与被测组分量值相近的标准物质，后者保证了分析量值的准确可靠[8]。我们知道天然气组分分析使用的气相色谱仪，无论是在线色谱仪还是实验室色谱仪，都是相对测量仪器。在测量未知样品时，使用标准物质作为定值标准，通过比较标准物质与被测样品的响应信号获得被测样品的组成和量值，保证了测量数据的溯源性[9]。
3.2 组成分析对天然气贸易的影响
各国因天然气资源情况、组分含量、环保要求不同，对天然气不同用途的气质要求也不相同。天然气组成分析中存在的误差会使计算的贸易参数指标不准确，从而影响天然气贸易中的经济利益。
天然气用于贸易交接的参数指标，通常包括如天然气的高位发热量、密度、露点温度等。这些指标通常需要气相色谱对天然气组成进行分析，并根据分析结果确定得出，如：天然气高位发热量乘以体积流量，即为用于贸易交接的能量。
目前公开的文献，未见与气相色谱分析的天然气组成准确度对计算发热量影响有关的资料，美国西南研究院（SwRI）用GPA（美国天然气加工者协会）标准气的发热量数据和由商业软件计算的密度数据来评价了这一影响。评价结果表明，正己烷或组分分析结果如果有0.1%的偏差，都会给贸易交接造成显著的影响[10]。
天然气组分变化还可引起相对密度的变化，其对最终的计量参数、计算结果影响很大，如果参与实际流量计算的密度数据相差1%，天然气流量将相差0.5% 。
露点温度是天然气中烃类组分或水蒸气开始形成液体时的温度。由于气相色谱分析天然气组成的准确度与露点温度的确定有关，美国Warner咨询服务公司和英国Effec Tech公司对气相色谱分析天然气组成的准确度进行了研究[11,12]。天然气中的异构体含量随碳原子数的增加而降低，天然气组成延伸分析需测量低含量的、接近气相色谱测量分辨率极限的庚烷、辛烷及更重烃类，会带来较大的相对不确定度。Warner et al.在其“贫天然气烃露点测定”[11]的研究中指出，组分含量变化约0.1%～0.2%，通常会使计算的烃露点温度变化17℃～22℃ 。
4. 建 议
如前所述，天然气组分分析在天然气贸易中有着至关重要的作用，其分析准确度，会对计算的天然气贸易指标造成较大影响，给天然气贸易双方造成很大的经济损失。
另一方面，天然气贸易中对于天然气性质或组分的测定，主要是从两个方面对其进行考量：一是从经济效益的角度考虑，对与其产品质量以及贸易中涉及的计量精度紧密相关的组分进行测定技术研究与标准化；另一方面是从其贸易运输途径角度考虑，对其管输或其他运输途径中可能涉及的载体的质量与安全性组分进行测定技术研究与标准化。
然而，天然气是一种多组分的混合气体，除占绝大多数的甲烷，少量的乙烷、丙烷和丁烷外，仍还有硫化氢、二氧化硫、氮、汞、固体颗粒以及微量的惰性气体（如氦气）等组分，在其运输、贸易过程中会对环境产生直接或间接的影响。目前对天然气贸易中的组分测定，从环境角度的考量十分有限，仅局限于基于末端使用要求而提高的其部分组分测定要求，并未从环境质量安全的角度对其风险因素进行识别与评价，同时缺乏针对环境质量安全风险组分测定技术的系统研究与标准化过程。在国际贸易中，这些研究领域的空白就可能将贸易中未识别的风险因素转嫁至天然气进口国，在今后使用中造成更多社会、经济效益的损失。
尽快开展与天然气组分分析准确度对贸易环境安全方面的影响有关的研究工作，参与国际间天然气组成分析比对，综合天然气组分分析对经济、安全、环境等各方面影响的考量，积极建立我国天然气贸易框架或标准规范，才能尽可能的减少天然气国际贸易中风险的转嫁。
参考文献：
[1] 国家发展改革委产业政策司.2007年及未来几年世界天然气产业发展趋势分析
[2] Marie-Francoise Chabrelie.2010-2015年世界天然气供需展望[J].国际石油经济,2007(6):15-19.
[3] 庞名立,谢久明.我国天然气工业国际贸易前景分析
[4] 张德坤,罗东晓.我国进口天然气气源问题探讨.
[5] 张豪,胡晓军.中国拓展进口管输天然气市场的地缘优势.
[6] 唐蒙,迟永杰.天然气组成常规分析方法及其标准化[J].石油与天然气化工,2002,31(增刊):64-70.
[7] 张娅娜,陈赓良,曾文平等.用气相色谱法测定天然气组成国内外标准对比研究.
[8] 卢佩章,戴朝政,张详明,等.色谱理论基础[M].北京:科学出版社,1997.
[9] 李春瑛,韩桥,杜秋芳,等.天然气标准气体气相色谱比对方法的研究[J].天然气化工,2007,32(1):72-78.
[10] 天然气组成分析准确度对天然气贸易的影响
[11] Warner H R Jr, et al. Hydrocarbon dewpoint determination of lean natural gases. Presented at the 2001 gas processors association annual convention, San Antonio, Texas, USA, published by the gas processors convention, Tulsa, Oklahoma, USA.
[12] Cowper CJ. Analysis of treated natural gas for dewpoint determination. Presented at the natural gas quality conference, 2002(11), Loughborough, Leicestershire, United Kingdom.