美国煤层气产业的发展及其对中国的影响与启示，本文主要内容关键词为：美国论文,中国论文,启示论文,产业论文,煤层气论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、引言
煤层气是指蕴藏于煤层或煤系地层中以甲烷为主要成分、大部分呈吸附状态的气体，是一种非常规的天然气能源。煤层气产业是指把煤层气作为一种特定资源进行有计划地勘探、开发、利用的产业。煤层气产业在世界范围内方兴未艾，由于其地质理论和技术方面仍存在一些难题，而且煤层气的开发有别于常规的石油、天然气，因此煤层气产业属于新兴的高技术产业。理论和技术的突破、并获得成功的应用是煤层气产业获得成功发展的保证。
世界上煤炭资源丰富的国家大都拥有丰富的煤层气资源。据专家估计，世界煤层气资源总量约为240万亿立方米，其中， 中国的煤层气资源约为30—35万亿立方米，排名第三，与中国陆上常规天然气的资源量大致相当。煤层气是一种潜在的可开发利用的资源，随着天然气需求量的日益增加，煤层气已经成为满足常规天然气需求的现实的补充，这已从美国煤层气产业成功发展的实践中得到证实。
煤层气的主要成分是甲烷，甲烷的温室效应是二氧化碳的二十多倍。煤层气如不被开发利用，将随着煤炭的开采排放到大气中，不仅造成能源的巨大浪费，而且必然引起大气污染，产生温室效应。1990年，中国每年因采煤向大气排放的甲烷总量达60—190亿立方米， 约占世界甲烷排放总量的三分之一。煤层气又可导致煤矿瓦斯爆炸、造成煤矿人员伤亡和经济损失。
因此，采煤之前大规模开发利用煤层气既可以增加洁净气体能源，弥补常规天然气供需缺口，又可以减少甲烷排放，有效地保护环境，也可以从根本上杜绝煤矿瓦斯事故发生，提高煤矿经济效益，因而可取得一举数得的综合效益。
美国从70年代末期开始大规模试验开发煤层气，由于美国政府的重视与鼓励，煤层气产业获得了长足发展。本文就美国煤层气产业的发展动因、政府支持、产业政策、技术应用及其对经济发展所起的作用等方面论述对中国开发利用煤层气资源产生的影响与启示。
二、能源发展战略
美国的基本能源政策是依靠市场和社会需求配置资源，政府只是提供必要的政策和法律保障，有选择地干预或引导，以满足某些高投入、高社会效益领域的需求，例如，能源安全、环境质量和能源研究等方面。这种做法使得美国政府的能源政策框架能够随着形势的变化而不断改进和完善，很好地保持能源与国家经济相互协调发展。
在实行以市场为基础的能源政策背景下，美国新的国家综合能源发展战略提出了5个具体目标：（1）提高能源系统的效率；（2 ）确保能源供应安全，防止国民经济受到外部能源供应中断和基础设施瘫痪所造成的威胁；（3）以尊重健康和环境的价值观促进能源的生产与使用， 改善健康和当地、区域及全球的环境质量；（4 ）扩大未来能源的选择，追求科学与技术的不断进步，为下一代提供充足且价格合理的清洁能源来源；（5）促进全球的国际合作，解决人们所关心的全球经济、 安全和环境问题。
中国改革开放20年以来，能源对国民经济发展的瓶颈制约作用虽然有所减弱，但能源结构的不理想及能源发展速度与经济发展速度的不适应性依然存在，能源的供需矛盾仍未得到根本解决。
在中国一次能源结构中，煤炭占75%左右，而石油和天然气及电力等清洁能源的比重远低于美国等世界发达国家的水平。比如，1997年，中国一次能源的消费水平为9.05亿吨油当量，其中，煤炭为6.82亿吨油当量，天然气仅为0.17亿吨油当量，美国的一次能源消费水平为21.44亿吨油当量，煤炭为5.28亿吨油当量，天然气为5.69亿吨油当量。所以，中国不仅能源消费水平低，而且强污染的煤炭占有过高的比重，清洁的天然气严重不足，还不及美国的1／30。
由此看来，以市场为导向合理配置能源资源，提高能源的利用效率，改善能源结构，增加石油、天然气等清洁能源，降低能源生产与消费对环境的污染，是中国能源可持续发展的长期战略目标。
三、美国煤层气产业发展
1.发展动因 70年代末期，由于受石油危机的影响，美国的石油价格一度高涨，能源供需矛盾十分突出。为缓解能源供需矛盾,减轻对外国能源进口的依赖性,美国政府于1980 年出台了能源意外获利法（Wind fall Profit Act）,旨在对没有价格控制后的石油市场造成的原油意外获利进行征税,并把税收收入用于建立能源信托基金，为非常规能源项目提供资金，鼓励非常规新能源的开发。
当时美国天然气需求量很大， 每年需要从国外引进天然气600 —800亿立方米。美国是煤炭资源大国，拥有约11—19 万亿立方米的煤层气资源量。由于经过多年的试验开发，美国已拥有大规模开采煤层气的技术条件，同时，美国具有完善的全国性的天然气管网，为煤层气输送奠定了便利基础；再者，美国每年因采煤向大气排放的甲烷量达42亿立方米（1994年），不仅污染大气，而且耗费动力和资金，如，在阿拉巴马州，每排出57万立方米的甲烷，需耗用10MW的动力。美国联邦和地方政府对环保要求愈来愈严，也促进企业经营者减排降污。因此，能源需求、环保要求和经济效益成为美国煤层气产业发展的原动力。
美国众、参两院举行听证会，充分探讨煤层气开发利用的有关问题，并通过能源意外获利法的第29条非常规能源开发税收补贴政策，使煤层气成为政府鼓励和支持的主要清洁气体能源。考虑到煤层气开发初期具有产量低、投入大、投资回收期长的特点，无法与常规石油、天然气开发进行竞争，美国政府扶持煤层气开发的指导思想是以煤层气从开发成本、销售价格等方面可与常规天然气竞争为原则决定税收补贴的程度；同时，补贴政策要有一个相当长的适用期，以培植煤层气产业的成熟。第29条税收补贴政策是用单位产量的所得税补贴值形式表示的，补贴值随着产量的增加而增加， 并随着通货膨胀系数的变化而调整。
到1997年，经过通货膨胀的调整，对于每生产和销售1百万BTU的非常规燃料，平均补贴大约是1.05美元。煤层气是当时获得最高补贴的一种非常规能源，自1980年该法出台以后的10年间，美国勇士盆地煤层气开采得到的税收补贴大约为2.7亿美元，圣胡安盆地的税收补贴为8.6亿美元。
根据第29条税收补贴政策，1979年12月31日至1993年1月1日之间钻探的井中生产出的煤层气产量，在2003年1月1日以前都可以享受到规定的补贴。第29条税收优惠政策的出台对美国煤层气产业的发展起到了巨大的推动作用，使美国煤层气产量从1983年的1.7 亿立方米猛增到1994年的215亿立方米，1998年则达到324亿立方米。
2.美国政府在煤层气产业发展中的作用 1980年12月12日美国阿拉巴马州黑勇士盆地的Oak Grove煤层气田的建成投产， 标志着美国煤层气产业的诞生。美国的煤层气产业基本上属于私有制的，政府并不强迫任何企业承担开发煤层气的任务，只是从政策和立法方面起宏观导向作用，大力扶持煤层气产业，使得开发利用煤层气成为投资者有利可图的自觉行为，最终达到市场引导能源发展的目的。美国联邦政府和州政府在煤层气勘探开发过程中的作用主要是通过颁布和实施有关税收和矿区使用费征取、环境影响评价、井距控制、煤层保护、煤矿安全保证、钻井许可证发放等的法律、法规及管理办法的形式体现出来，如能源意外获利法的第29条税收优惠政策及在天然气输送和销售方面的636 号法令等。
美国政府也直接向地质调查局（USGS）及天然气研究所（GRI ）等国家研究机构，或专业咨询公司，或煤层气项目开发者提供资金，支持他们进行煤层气基础理论研究、煤层气资源评价和技术创新，并通过煤层气开发实验进行技术推广，最终提高煤层气勘探的成功率。据粗略估计，在最近的30年内，美国政府直接用于煤层气基础理论研究和技术开发的投资大约为4亿美元左右（据美国环保局资料）。
3.煤层气勘探开发中的高新技术应用 在赋存形式上，煤层气与常规天然气的最大区别在于煤层气是以吸附气为主，而常规天然气是游离气。这种区别导致了两种气体生产过程的根本不同。对常规天然气来说，初期的生产是一个气体从地层向井筒自动流动的过程，对煤层气而言，生产的过程是一个排水—降压—脱附—扩散—渗流的复杂过程。与砂岩相比，煤层的渗透率相对较低，为达到增产的目的必须对煤层进行工艺处理以致压裂，提高煤层与井筒的连通性。所以，煤层气产业高新技术的应用主要体现在寻找煤层气的高渗富集区、完井技术、煤层压裂和排采技术等方面。例如，美国圣胡安盆地创造出的裸眼井洞穴完井技术，黑勇士盆地应用的压裂增产、注氮和二氧化碳提高煤层气采收率的技术等。另外，煤层气勘探中应用的卫星遥感和定位技术，煤层气储层模拟技术等也都是最新的技术研究成果。总之，煤层气的勘探开发过程，是人们逐步应用各门学科的最新理论和最新技术的综合过程。技术的不断进步是未来煤层气产业持续发展的可靠保证。
4.发展煤层气产业符合美国能源发展战略目标 提高能源系统的利用效率、确保能源供应安全、寻求新的清洁能源、改善全球环境质量是美国新能源战略目标的核心内容。由表1可知， 美国煤层气产量年递增速度超过了天然气总产量的年递增速度，煤层气占天然气的比重也逐年递增，煤层气对美国能源的补充作用及对经济发展所起的促进作用愈加明显。美国的煤层气资源作为一种新兴的清洁能源已经成为美国能源中重要的组成部分。
表1 最近10 年美国年产煤层气占天然气的比重变化表（亿立方米）
年 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996
煤层气 6.8 11.3 25.8 56.6 100.2 159.0 211.7 242.8 275.4 284.7
天然气 4798 4928 4997 5142 5104 5145 5204 5418 5349 5404
比例(%) 0.1 0.2 0.5 1.1 2.0 3.1 4.1 4.5 5.1 5.3
90年代全球气候变化问题已从一个学术界讨论的课题发展成为各国政府共同关注的问题。1997年12月国际社会就《联合国气候变化框架公约》达成了《京都议定书》，要求美国在2008—2012年间的温室气体平均年排放量减少到低于1990年7%的水平。 美国政府支持大规模开发利用本国煤层气资源将大大降低甲烷的排放量，也是符合新能源战略中实现能源和环境可持续发展的目标的。
四、中国煤层气产业的发展
1.发展过程 中国煤层气产业的发展大致经历了三个阶段：煤矿井下瓦斯抽放阶段、地面煤层气勘探试验阶段、煤层气产业形成与发展阶段。
自50年代初，中国已开始进行井下瓦斯抽放工作，但是，抽放工作一直是停留在为解决煤矿井下安全而实施的一种防范措施，其抽放量及利用率都很低，很难使煤层气的利用形成一种新的能源产业。
80年代末期，美国煤层气开发获得商业性成功，并得到迅猛发展，使包括中国在内的世界主要产煤国家逐步认识到煤层气能够作为一种新兴的清洁能源进行开发和利用，规模化发展煤层气产业是可行的。从此，在中国掀起了全国范围内进行煤层气地面勘探开发试验的热潮。中国政府重视煤层气的地面勘探和开发工作，除支持进行煤层气地质研究和攻关外，还积极地吸引国际社会的参与。比如，1992年，联合国向中国提供1200万美元，以支持中国开展上述工作。 在这一时期， 通过将近100口的煤层气地面勘探试验井， 并结合全国范围内的煤层气地质研究和资源评价，初步证实中国具有30～35万亿立方米的煤层气资源量，同时在中国山西省的晋城、柳林矿区成功地进行了煤层气井组、井网排采试验，单井产量达到5000～7000立方米／日。这些成果不但充分说明了中国开发利用煤层气的可能性和广阔前景，而且为中国煤层气产业的形成与发展奠定了基础。
中国煤层气产业发展的重要阶段是中联煤层气有限责任公司（简称中联公司）的建立。在全国煤层气勘探试验阶段所取得成果的基础上，中国政府为继续总结经验、巩固战果，促进煤层气产业的早日形成和有序发展，经国务院批准，于1996年5月正式成立了中联公司， 使之成为中国煤层气产业的龙头骨干企业，在中国煤层气产业中起主导作用。中联公司是目前中国唯一的专门从事煤层气勘探、开发、生产、销售、利用和输送的国有公司，在国家计划中实行单列，同时享有对外合作进行煤层气勘探、开发、生产的专营权。煤层气对外合作项目由中联公司统一组织对外招标、谈判、签约、执行。
2.中国政府对煤层气产业的扶持 中国发展煤层气产业也是中国实施能源、环境和经济可持续发展战略的重要组成部分。中国政府已把煤层气的开发利用列入鼓励外商投资产业目录和当前国家重点鼓励发展的产业与技术目录；中国政府批准中联公司在国家计划中单列和授予中联公司对外合作进行煤层气勘探、开发、生产的专营权，确保煤层气产业的统一规划、有序发展和对外合作的规范。
为吸引外资，中国政府致力于完善煤层气的投资软环境，一些有利于外商投资者的煤层气管理法规、投资程序及合同模式、优惠政策已经出台。比如煤层气资源归国家所有，煤层气资源勘探、开采的批准和发证实行国家一级管理；煤层气资源开发按石油、天然气模式实行；煤层气资源的对外合作由中联公司一个窗口对外，合同模式采用国际惯用的产品分成合同，由外经贸部审批合同等。这些措施将有利于国家直接对煤层气的勘探开发提供支持，更有利于给煤层气投资活动提供坚强的法律保障，从而保证煤层气投资者的合法权益。
中联公司成立以后，中国政府又发布了一系列产业优惠政策，如：（1）中联公司煤层气对外合作项目征收增值税5%，自营项目增值税征13%返8%，实际负担5%；（2）中联公司进口必要的设备、材料、 物资免交关税和进口环节税；（3 ）矿区使用费按陆上常规天然气对外合作规定交纳，年产量低于10亿立方米时，免交矿区使用费；（4 ）气价实行市场经济原则，国家不限价。
3.近期发展成就 在政府的大力支持下，截止1999年底，中联公司通过自营勘探已在山西省的沁水盆地钻探19口煤层气井，并在该盆地南部地区的自营勘探井中获得了稳定高产的煤层气产量，其中TL—007 井的单井日产量最高，达16303立方米／日，最终在沁水盆地南部550平方公里的面积范围内控制了1000亿立方米的煤层气储量，显示了该区煤层气资源开发的良好潜力。
在对外合作开发煤层气方面，截止1998年9月,中联公司与美国的Texaco、Arco、Phillips和SABA四家石油公司签署了六个煤层气合作开采的产品分成合同。这六个合同区的总面积为12717.34平方公里,估计的煤层气总资源量为6906亿立方米，勘探期外方实际总投资将接近6000万美元。如果都能进入开发生产期，六个项目预计将形成年产煤层气35亿立方米的产气规模。目前，这六个项目的勘探工作进展顺利。
预计，近期中联公司还将签署5 个以上新的煤层气对外合作开采的产品分成合同，显示出中国对外合作开发煤层气的良好前景。
中国煤层气产业中长期内的发展目标是在未来五年左右建成4～5个煤层气开发利用基地，2005年煤层气年产能达到30～40亿立方米，2010年煤层气产量达到100亿立方米，使中国煤层气产业形成规模。
五、中美煤层气产业的差异
归纳起来中国与美国的煤层气产业存在如下主要差异：
1.煤层气资源所有者不同。中国的煤层气资源归国家所有，煤层气的勘探、开发和区块审批实行国家一级管理，而美国的煤层气资源为地方政府或企业经营者所有。
2.煤层气产业处于不同的发展阶段。中国的煤层气产业是继美国成功之后启动的，目前尚处于发展的初期阶段，而美国的煤层气产业已较为成熟，而且已形成规模，在能源供需中占一定地位。技术革新和提高煤层气的采收率则成为美国煤层气产业发展的主要任务。
3.煤层气地质条件不同。中国含煤盆地的成煤时代比美国早，煤层经历的构造改造次数多而复杂，煤层地质特征与美国的明显不同，不能照搬美国煤层气开发的经验。
4.煤层气基础设施和市场条件不同。美国具有完善的可利用的天然气管网和市场，煤层气下游利用条件便利。中国输气管网基础差，用气潜力大，但是市场尚待开发和培育。
5.政府扶持的方式不同。美国政府对煤层气产业的经济扶持政策主要通过税收补贴来实现，而且主导思想明确，力度强劲；中国煤层气产业的优惠政策以税收减免为主体，但是力度并不优于常规天然气开采的政策。
六、启示与结论
尽管中国和美国煤层气产业存在着许多差异，美国煤层气产业由于起步早，技术成熟，它将从技术、管理等各方面影响着中国煤层气产业的发展，研究美国的煤层气产业对发展中国的煤层气产业具有重要的借鉴意义。
1.目前，美国煤层气的产量已占全部天然气产量的7%左右， 煤层气在能源供应和经济发展中占有一定地位。中国具有比美国更丰富的煤层气资源量，中国的经济发展更需要能源的协调发展，中国的能源结构亟待改善，洁净气体能源的供需缺口大。所以，中国具有比美国更充足的理由大力发展煤层气产业。
2.中国的煤炭产量世界第一，煤炭开采和利用对大气的污染更严重，开发利用煤层气是减少甲烷排放量，降低温室效应，节约能源的有效途径。
3.从美国煤层气产业的成功经验看，这个新兴产业的发展初期必须依靠政府的大力扶持，从政策上提供宽松而优惠的投资环境。中国政府应加大煤层气的勘探开发投资，完善和健全煤层气管理法规，出台优于常规天然气开发的扶持政策，为煤层气开发利用创造公平的市场条件，吸引更多的外国企业参与合作，更快地利用国外的先进技术、经验和资金，促进中国煤层气产业的发展。
4.江泽民主席指出要“依靠科技进步，发展煤层气产业”。要加大煤层气开发利用的科技投入，搞好煤层气基础地质理论研究、科技攻关和示范工程，形成符合中国煤层气地质特点的系统技术和工艺，建成具有中国特点的煤层气产业。
5.美国的煤层气产业得以成功的另一个重要原因是美国具有非常发达的天然气输送管网，这正是中国最薄弱的环节。因此，中国一方面应加强对管道等基础设施建设的投资，另一方面应加强对煤层气市场利用的引导。