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中国发展页岩气的机遇、挑战与政策选择
2017-02-13 1361 次

译者按:本文原文标题为“Opportunity, challenges and policy choices for China on the development of shale gas”,发表于经济、管理和环境资源能源类国际权威学术期刊《Energy Policy》(SSCI,SCIE,EI)2013年第60期上,在国际著述中的引用率较高,成为关于(中国)页岩气问题交叉学科研究的一篇重要文献。征得作者同意,译为中文,以飨读者。原文引用可标注为:Hu D, Xu S. Opportunity, challenges and policy choices for China on the development of shale gas [J]. Energy Policy, 2013, 60: 21-26。——译者 木铎

[] 中国拥有世界上最大的页岩气储量,同时也面临着巨大的能源需求。中国政府已经实施了一系列激励措施加速页岩气产业的发展。这些措施包括各种补贴和税费减免。然而,实现中国页岩气产业的健康快速发展却面临着先进技术缺乏、环境保护、水资源短缺以及如何构建良好的产业—当地社区关系的挑战。基于中国的特殊情况和资源禀赋,借鉴拥有较为成熟页岩气产业国家(如美国)的经验以及国际能源机构的建议,关于中国页岩气发展的建议主要包括:允许国外投资者直接持有页岩气探矿权和采矿权;完善与环境保护有关的监管制度;促使开发者改善用水效率;实施社会许可证机制。

[关键词] 中国页岩气产业;环境保护;收益分配

1. 引言

在实现2020年全面建成小康社会目标的过程中,能源安全、可持续发展和环境保护是中国面临的主要挑战。在能源领域,发生在北美的页岩气革命已经引起了中国的极大关注。美国页岩气产量已由2000年的3200亿立方英尺增加到2011年的6.84万亿立方英尺。目前,页岩气已经成为美国天然气供应增长的最大来源,而且有预计指出2035年美国将成为天然气净出口国(U.S. Energy Information Administration, 2012)。中国政府已经决定开发这一新的资源从而满足其经济社会快速发展带来的巨大能源需求。

本文以中国的页岩气发展政策为关注点,以对中国页岩气产业发展面临的机遇和挑战的分析为基础,同时借鉴拥有较为成熟页岩气产业国家的经验以及国际能源机构的建议,提出有助于中国实现页岩气产业健康快速发展的建议。

2. 机遇

作为世界上人口最多的国家以及世界第二大经济体,中国面临着巨大的能源需求并且自2009年以来已经成为世界上最大的能源消费国之一(International Energy Agency, 2010)。在中共十八大上,胡锦涛(Hu J., 2012)提出了关于中国经济增长的一项新目标,即在2010年到2020年期间实现城乡居民人均收入和国内生产总值翻一番。在很大程度上,这一目标的实现意味着更多的能源消耗。因此,能源及其安全对中国而言具有极其重要的意义。

中国的页岩气储量丰富。据估计,中国陆上页岩气储量高达134.42万亿立方米,其中技术可开采量达到25.08万亿立方米(不包括青藏高原地区)(Ministry of Land and Resources of China, 2012a)。尽管这一统计中的技术可开采量少于美国能源信息署(U.S. Energy Information Administration, 2011)基于四川盆地和塔里木盆地所作的估计,这一数据仍然表明中国是拥有世界上最大页岩气储量的国家之一,这就为中国把页岩气作为满足其迅速增长的能源需求的主要替代资源奠定了资源基础。

页岩气是赋存于页岩中的一种重要的非常规天然气,其主要成分是甲烷。由于页岩的低渗透性,页岩气曾经被认为太难开采或者开采成本太大。然而,随着发达国家(如美国和加拿大)的技术发展,尤其是水平井和水力压裂技术的应用,现在已经能够实现成本合理的页岩气商业化生产。水平钻井可以分为两个阶段:1)向目标岩层钻一口竖井;2)在期望深度,改变钻头方向钻出水平地穿越储层的水平井。由于页岩的低渗透性,需要采用水力压裂技术释放吸附于页岩上的碳氢化合物,从而使天然气能够从页岩内部进入井内。在这一过程中,水、砂和化学添加剂的混合物被注入井中以使得产生的裂隙处于开放状态。这两项技术的结合能够使页岩气快速地进入井中,从而使得页岩气的商业化生产成为可能(Rahm, 2011)。基于这些先进技术的应用,国际能源机构(International Energy Agency, 2012a)预计,到2035年,非常规天然气将几乎达到全球天然气增加量的一半,而后者的大部分将会来自中国、美国和澳大利亚。

中国正在致力于建设资源节约型和环境友好型社会。中国的《国民经济和社会发展“十二五”规划纲要(2011-2015年)》指出,十二五期间单位国内生产总值能耗要下降16%,二氧化碳排放量则要下降17%(National Peoples Congress of China, 2011)。然而,中国的能源结构是一种以煤为主的能源结构。例如,2011年,中国的能源消耗总量为38.4亿吨标准煤,其中煤炭占68.4%,石油为18.6%,天然气为5%(National Bureau of Statistics of China, 2012)。显然,作为一种清洁能源,天然气仅仅占中国能源消耗的很小比重,而且对煤炭的过度依赖已经使得中国政府面临着强大的减排和环保压力。这种能源结构对于现代经济体而言并不合适(Cao and Bluth, 2012)并且必须得到改变,这就为通过页岩气的商业化生产实现中国能源结构转型提供了机遇。

中国经济社会发展目标的实现意味着更大的能源需求。对于中国的页岩气开发而言,丰富的资源储量提供了坚实的资源基础,而世界上的先进技术则使得其开发技术上可行、经济上合理,并且当前中国以煤为主的能源结构为应对气候变化提供了重要的替代性措施。为了促进页岩气的开采,中国政府已经出台了一系列政策。

美国的成功依赖于上千家中小企业的努力,同时一个具有竞争性的市场也有利于页岩气的开发。然而,油气特许权是中国页岩气开采的一个重要障碍,因为该特许权导致了更为广泛的天然气开采社会投资被拒之门外。2011年12月,页岩气被确立为第172个独立矿种(Ministry of Land and Resources of China, 2011)。这意味着可以在一项独立的采矿权之下开采页岩气,而且其勘探和开发也不再隶属于一项石油或天然气特许权,因此这一做法给私人资本参与页岩气开发提供了机会。在页岩气被确立为独立矿种之后,2012年9月10日,中国国土资源部发布了页岩气探矿权招标公告。这是中国第二轮页岩气探矿权公开招标并且系页岩气探矿权首次向私人投资主体开放。相比之下,第一次页岩气探矿权招标采用的是邀请投标的形式,被邀请的企业是中石油、中石化、中海油、陕西延长石油、中联煤层气以及河南煤层气公司且均为国有企业。中国页岩气的开发仍然处于初级阶段。直到2011年8月13日,中国的第一口水平页岩气井才于四川威远区块进入试生产阶段。由于中国的企业在页岩气开发方面相对缺乏经验,其有必要与具有页岩气开发丰富经验和先进技术的外国尤其是美国企业进行合作。为了加快页岩气开发技术的发展,在2010年中美第二轮战略与经济对话框架下的战略对话中,中美双方签署了《中国国家能源局与美国国务院中美页岩气资源工作组工作计划》。根据《外商投资产业指导目录》(2011年修订),页岩气勘探开发被列为鼓励外商投资的产业,尽管外商投资的形式被限制为中外合资、合作(National Development and Reform Commission of China, Ministry of Commerce of China, 2011)。当前,中国国土资源部已经出台了一项政策鼓励拥有先进页岩气勘探和开采技术的外国企业以中外合资或合作的形式参与中国的页岩气开发(Ministry of Land and Resources of China,2012b)。

中国政府同样为页岩气开发和利用提供补贴。从2012年到2015年,中央政府将为页岩气开采企业提供0.4元/立方米的补贴,并且补贴标准将随着页岩气行业的发展而进行调整(Ministry of Finance of China, Ministry of Commerce of China, 2012)。另外,地方政府可以根据实际情况对页岩气开发和利用提供补贴。相比之下,中央政府为煤层气开发提供的补贴为0.2元/立方米(Ministry of Finance of China, 2007),这一数额仅是页岩气所享受数额的一半。

根据《页岩气发展规划(2011-2015)》,页岩气产业将享受下述鼓励政策:依法取得页岩气探矿权、采矿权的矿业权人或探矿权、采矿权申请人可按照相关规定申请减免页岩气探矿权和采矿权使用费;对页岩气勘探开发等鼓励类项目项下进口的国内不能生产的自用设备(包括随设备进口的技术),按有关规定免征关税;页岩气出厂价格实行市场定价;优先用地审批(National Development and Reform Commission of China et al., 2012)。

从上述讨论可以看出,为满足经济社会发展需求很有必要开发页岩气,而且中国政府已经制定了加快页岩气产业发展的政策框架,包括政府投资、技术开发、基础设施建设、补贴和税收减免等。

3. 挑战

虽然中国发展页岩气的机会前所未有且鼓舞人心,中国面临的挑战也十分艰巨。一般而言,中国页岩气发展至少面临以下4个主要挑战。

3.1 缺乏先进技术

中国的页岩气开发技术尚处于早期阶段,并且依靠与外国企业的合作。主要设备需要从国外进口。更重要的是,由于地质特征的差异,其他国家(如美国)使用的技术可能不适合中国页岩气的开发。例如,关于埋藏深度,中国页岩气的埋藏深度大于美国的埋藏深度。据估计,美国页岩气的埋藏深度大约为800-2600米,而中国四川盆地页岩气平均埋藏深度是2000-3500米(Jiang, 2010)。此外,崎岖复杂的地形使的设施建设更加困难。这种差异意味着在中国开采页岩气需要更高的成本,更多的先进技术。

3.2 环境保护

中国共产党第十八次全国代表大会报告强调了生态文明的重要性,并认为生态健康对于中国人民的福祉和中国的未来至关重要。该报告提出了“美丽中国”的概念。新的发展理念表明,中国已经意识到环境保护的重要性,决定不去追求一个以破坏环境为代价的经济发展。然而,由于页岩气开发伴随着潜在的且严重的环境破坏和/或风险,因而能源安全和环境保护之间存在相当大的冲突。页岩气的勘探和开发能够给水、空气质量、土地利用带来许多不利影响,甚至能够引发地震(Lipschultz, 2012)。其中,水污染和甲烷泄露是主要的环境风险。即使是环境监管严格且不断完善的美国(Andrews et al., 2009),人们对页岩气的开发仍然存有争议(Rahm, 2011)。例如,水力压裂问题已经引发了一些诉讼案件,而且美国联邦最高法院曾就此在萨科特夫妇诉美国环保署等(Sackett et vir v. EPA et al.)一案中进行了裁决。在加利福尼亚州土地管理办公室2012年9月13日发布竞争性油气租约出售公告之后不久,2012年12月12日就有人提出抗议。具体而言,页岩气开发带来的环境问题主要体现在一下2个方面。

(1)水污染。水力压裂过程需要注入压裂液,其中一部分作为返排液返回地表。根据美国环保署(2011)的估计,在进行压裂操作后的第一个30天内,一口页岩气井将产生一百万加仑的废水,而且除常规污染物之外,这些废水通常包含高盐物质、有机物、金属和天然放射性物质。当返排废水未经适当处理而进入地表水体或含水层时,水体或含水层将受到污染。事实上在页岩气开发的全过程均存在水污染风险,包括钻井、水力压裂、生产阶段和弃井阶段。在钻井阶段,不良的设计或施工可能导致地下水污染。污染也可能因未能控制风暴水、无效的站点管理、地上和地下储藏设施的不充分、劣质的套管结构等原因而产生。在水力压裂阶段,地表水和地下水污染的风险被认为是中度或高度。当气井被遗弃,这两种类型的水均可能因关闭不完全而遭受污染(AEA, 2012; Rahm, 2011)。

(2)二氧化碳和甲烷的排放。与煤炭和石油相比,天然气的确是一种清洁能源。在用于高效的联合循环电厂时,每释放一单位能量,天然气燃烧排放的二氧化碳少于煤炭的一半。然而,这并不意味着页岩气的发展将不容置疑地减少温室气体(GHG)的排放。页岩气开发利用的温室气体排放可分为两个部分,即页岩气燃烧时产生的二氧化碳以及甲烷泄漏,然后是在开采和运输页岩气的过程中产生的温室气体排放。维格理(Wigley, 2011)估计,即使我们忽略温室气体排放,只有在新的甲烷泄漏率可以保持低于2%时,用天然气替代煤炭才能成为减轻未来气候变化程度的有效手段。因此,对页岩气行业来说,重要的是采取措施减少甲烷的泄漏率。由于减排措施意味着更大的成本,政府应该建立一套监管制度确保所需措施的执行。

3.3水资源短缺

在中国,大多数包含页岩气的盆地位于干旱或半干旱地区,年降水量少于800毫米,其中许多盆地是人口密集地区,具有很高的供水压力。根据2012年1月12日国务院《关于实行最严格水资源管理制度的意见》,用水效率红线要求每万元工业增加值用水量到2020年应减少到65立方米,2030年则减至40立方米( State Council of China, 2012)。这意味着高耗水行业在中国将受到限制,特别是在干旱地区。然而,水力压裂(页岩气开发的关键技术)需要大量的水。根据国际能源机构(International Energy Agency, 2012b)估计,在水力压裂过程中,一口页岩气井的需水量达到2万立方米。此外,陆上常规天然气田的钻井密度少于1口/10平方千米,而非常规天然气田的钻井密度大于1口/1平方千米,这就强化了页岩气钻井和开采活动对环境和当地居民的影响(International Energy Agency, 2012b)。

3.4 页岩气产业与当地社区之间的关系

在当地社区和页岩气产业之间建立和保持良好的关系是中国面临的一项重要挑战。美国的教训就证明了这一点(Lipschultz, 2012)。当地社区及其居民是页岩气生产活动造成的环境风险或破坏所引起的风险和/或损失的直接和间接承担者。例如,他们的水供应可能受到巨大的水资源消耗的不利影响,而一旦水受到废水的污染,居民的健康状况将处于危险之中。此外,温室气体排放和甲烷会污染空气;在井场准备过程中,钻井和车辆运输也会造成噪音污染。一旦当地社区及其居民认为他们的利益或福祉有可能受到页岩气开发者的侵犯,而他们却几乎得不到一点补偿,因而不能分享页岩气开发的收益,那么他们将试图阻止这一开发活动。此外,页岩气的开发需要当地社区及其居民的合作,因为抵制或抗议不仅影响政府决策,而且还会对开发者的活动造成影响。

4. 选择

为了抓住机遇促进页岩气产业的发展,中国决策者应当妥善解决上述挑战。当制定和/或改善关于获取先进技术,实现发展和环境保护之间的平衡,确保有足够的水资源满足页岩气开发以及确保当地社区及其居民参与和分享收益的政策时,可以考虑下面的政策选择。

4.1 关于缺乏先进技术的政策选择

为了获得国外先进技术,中国政府制定了鼓励外资参与页岩气开发的政策。然而,外资参与的方法限于两种形式,即中外合资和中外合作。另一方面,对自用且不能在中国生产的页岩气勘探开发设备的进口,中国实施了免征关税政策。产品分成合同是中国油气开发的主要国际合作形式之一。根据这类合同,国外投资者承担勘探开发和生产过程中的所有成本和风险。然而,中国页岩气储藏的不确定性意味着投资者面临着较高的勘探开发风险。因此,国外投资者可能对参与中国页岩气开发犹豫不决。由于外国投资者关心保护相关技术,以上两种形式可能对具有先进技术的外国投资者吸引力有限。因此,页岩气探矿权和采矿权向具有先进技术的外国投资者开放应该是一个可用的选择。

4.2 关于环境保护问题的政策选择

长期以来,自然资源开发过程中的环境问题都是中国面临的一项重大问题。除非页岩气开发所带来的潜在损失或风险得到解决,中国因之获得的收益将会低于政府和/或公众(尤其是受到直接影响的居民)为减少或消除负面影响而负担的成本,这一点可以从中国稀土资源的开发得到说明(Hu D., 2012)。中国决策者应该积极地研究国际组织和其他国家(如美国)的经验,遵循预防原则和审慎原则,从而找到适合中国的解决方案。为了防止页岩气井泄漏造成的地下水污染,应该从严制定关于设计、施工、完整性测试以及确保含气地层完全与其他地层隔离(特别是淡水含水层)的标准(International Energy Agency, 2012b),同时还应当研究美国或其相关州的监管实践(Rahm,2011)。为了控制甲烷排放,美国环保署(U.S. Environmental Protection Agency, 2012)要求水力压裂气井的所有者或运营者采用“减少排放完井”(RECs)或“绿色完井”技术,从而减少完井过程中的挥发性有机化合物(VOC)排放。此外,在2014年12月31日前推荐所有者或运营者使用减少排放完井技术或完井燃烧设备(例如燃烧),而从2015年开始,他们则有义务使用减少排放完井技术或完井燃烧设备。关于水资源保护,宾夕法尼亚州要求天然气井必须距任何饮用水源至少200英尺和其他水源100英尺,如河流,泉水或其他水体,而且如果在完成钻井或改变气井后6个月内,距气井1000英尺范围内的任何饮用水源受到污染,气井的运营者将被推定为对这一污染负有责任 (Abdalla et al., 2011)。为了防止废水污染,废水应该被安全地存储、处理和处置,应尽量少使用化学添加剂,而且页岩气行业应该开发和使用更加环保的替代材料(International Energy Agency, 2012b)。然而,中国采取的具体办法和标准应该适合相关区域特殊的自然和社会环境,如地质、气候、地形和伦理等方面的环境。

4.3 关于水资源短缺的政策选择

根据中国2002年《水法》第21条的规定,在水资源的各种使用之中,应当首先满足城乡居民生活用水,并兼顾农业、工业、生态环境用水以及航运等需要;然而,在干旱和半干旱地区开发、利用水资源,应当充分考虑生态环境用水需要(Hu, 2006)。页岩气开发项目所在的当地政府必须对项目分配适当数量的水资源,同时应当确保那些没有搬迁的居民和生态环境的水资源需求。如果没有足够的水资源用于分配,那么应该允许项目通过水权交易获得必要的水资源。页岩气开发项目必须改善其用水效率并且满足最低用水效率要求,即2020年降至65立方米/万元工业增加值,2030年降至40立方米/万元工业增加值。页岩气项目履行用水效率要求的方式主要在于改善水力压裂过程中的水资源利用和循环利用技术。

4.4 关于处理当地社区和页岩气产业关系的政策选择

确保和维持社会认可度是页岩气发展获得长期成功的一个关键因素。水力压裂在美国纽约州、马里兰州西部、宾夕法尼亚州部分地区受阻表明了这一点(Lipschultz, 2012)。在建立和维护良好关系方面,社会许可证(SLO)这一方法对页岩气产业的顺利发展至关重要。对中国政府来说,应该制定以社会许可证制度为基础的指南用于指导其工作部门和有关地方政府以及行业和特定项目,从而在页岩气产业与当地社区之间构建互信互惠的关系。对于一个特定项目,社会许可证意味着其被社会特别是当地社区及其居民所接受。缺乏社会许可证,与项目有关的风险将大大增加,开发者将不得不投入更多的金钱和时间处理其与当地社区及其居民之间的冲突。在极端情况下,项目可能会因来自公众的压力而终止。事实上,社会许可证对开发者和当地社区而言都是有益的。一方面,对开发者来说,社会许可证可以减少社会风险并增进其经营与当地社区的和谐程度。另一方面,对当地社区而言,社会许可证意味着社区及其成员可以参与决策过程并得到公正合理的利益份额(Prno and Slocombe, 2012)。为了获得社会许可证,确保当地社区充分参与有关岩气开发的决策过程并获得实实在在的经济效益是至关重要的。对于给环境造成重大不利影响的项目而言,充分、有效的公众参与对于政府和相关公众之间以及开发者和当地社区之间建立相互理解和信任不可或缺。正如国际能源机构(International Energy Agency , 2012 b)所提出的,压裂液添加剂及其数量的披露应当是强制性的,而且确保当地社区能够得到有形的经济收益非常重要。政府和企业的决策者应该认真对待民意,适当地回应公众对于页岩气开发的担忧。与此同时,页岩气开发项目应该以当地的特定情况为基础,在条件允许时,企业要帮助当地社区改善重要的基础设施,如道路、饮用水供应、污水处理厂、学校、培训中心等。最后但却非常重要的是,在当地社区及其居民的合法权益和/或利益受到侵犯时,公平且合理的补偿至关重要,而司法解决在中国的传统中应该是最后的选择。缺乏这一补偿则将可能发生尖锐的冲突。

5. 结论

尽管中国页岩气产业的发展获得了前所未有的机遇,然而中国政府和开发者依然面临着技术与社会、发展与环境方面的重要挑战。离开先进技术的应用、生态环境的良好保护、水资源利用的有效平衡以及当地社区及其居民与页岩气产业之间的和谐关系,页岩气产业的发展并不能给中国带来任何收益,而只能带来更加严重的环境问题、水资源的更加短缺以及开发区域中不稳定且不公平的社会环境。中国拥有一些良好的政策选择,但是这些政策选择是有限的。允许拥有先进技术的国外投资者直接持有页岩气探矿权和采矿权有助于获取先进技术;完善与环境保护有关的监管制度能够促使开发者以更负责任的方式进行页岩气开发;促使开发者改善用水效率有利于在一定程度上避免水资源浪费;社会许可证机制对于页岩气行业与当地社区之间建立互信互惠关系大有裨益。虽然中国的决策者认识到需要改变其能源政策和采取措施促进页岩气产业的发展,但是这些有限的政策选择能够在何种程度上有助于实现中国页岩气产业的健康快速发展则有赖于今后能否制定更加详细的措施并付诸实施。

致谢

作者感谢中央高校基本科研业务费专项资金的资助,并感谢芝加哥肯特法学院丹·塔洛克(A. D. Tarlock)教授和邓迪大学柯林·瑞德(Colin T. Reid)教授提出的宝贵建议。

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