天然气行业发展笔记

笔记会分为几部分：

一、人类能源革命发展简史

二、天然气重点区域全球使用简史（欧洲、北美）

三、天然气在中国的发展（1840年以后）

四、我国天然气领域的产业链及机会点（机会点仅围绕人力资源的少部分领域）

五、其他（现有天然气公司的转型升级之路1.0-4.0，埃森哲笔记）

一、人类能源革命发展简史

关键词：过去的每一次能源革命，都极大地推动了人类社会发展的进步

1、薪柴：猿人变成人，进入农耕时代。（数十万年前到公元十八世纪）

猿人生火

2、煤炭：推动人类进入工业时代（十八世纪至今）

人类最早在公元前就已经开始使用煤炭，以中国、古埃及、古巴比伦为代表。以中国为例子，距今七千多年以前的新乐 化，就已经有煤制工艺品。《山海经》中称之为“石涅”、魏晋时称“石墨”或“石炭”，宋元时期，采煤业在地区经济发展中举足轻重，影响深远。给冶金、陶瓷、制盐等行业的发展带来历史性变革，促进了这一地区的社会经济的繁荣中国在煤炭利用及开采技术，至此开始，中国的煤炭开采技术和规模领先世界持续到清朝闭关锁国前后。

古代采煤

古代采煤

3、油气：全球进入一次能源消费的黄金时代（20世纪二十年代至今）

石油：人类发展的液体“黄金”

有历史记载最早使用石油的是中国，最早开发使用钻井技术的也在中国，最早的油井是4世纪或者更早出现的。中国人使用固定在竹竿一端的钻头钻井，其深度可达约一千米。他们焚烧石油来蒸发盐卤制食盐。10世纪时他们使用竹竿做的管道来连接油井和盐井。“石油”一词首次在北宋科学家、政治家沈括编写的《梦溪笔谈》中出现并沿用至今。

古人采石油

天然气：改善生活便利革命性的能源（下面会详细提及）。

4、新能源：未来的方向（20世纪末至今）

按照再生性和成熟应用程度不同属性不同，我们可以把能源分为：常规能源和新能源。常规能源大多是一次性能源，规模应用程度度高，比如煤炭、石油、天然气、可燃冰、核能（是的，核能因为原材料属性原因，不属于新能源）；新能源资源丰富，普遍具备可再生特性，目前相对技术而言还在探索，比如风、光、水、氢、生物燃料。新能源还具备无污染或者低污染的特点。我们简单描述风能和水能。

在薪柴时代，人类就开始利用水能、风能的探索利用。风能：人类利用风能可以追溯到公元前，当时的中国、古埃及、古巴比伦就开始利用风力提水来灌溉、磨面、舂米等，用风帆推动船舶前进。风能具有不延续性和一定的不可控性，长达几千年的时间里，人类在风能的利用上技术突破迟缓。

宋代风车

水能：人类利用水能来提高效率，自古以来原理大体一致:利用水在一定程度的高度落差流动产生的动能。早在1900多年前，中国人就发明了木制的水轮，让流水冲击水轮转动，从而将流动的水的机械能转化成水轮的动能，进一步带动其他的装置，完成汲水、磨粉、碾谷、灌溉、排涝等等工作。在水泥和发电机没有大规模应用之前，水能的利用也是相对迟缓

水车

目前这个世界能源依旧是化石能源占据绝大部分，而接下来，整个世界能源结构，煤炭占比会进一步下降，石油会缓慢下降，天然气和新能源的占比会逐步升高。

一次消费能源比例

二、天然气重点区域全球使用简史（欧洲、美国）

首先，明确一个概念：天然气是燃气的一部分。

天然气分类

燃气分类

回归到天然气

按照百度百科的定义：天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、水圈、和岩石圈中各种自然过程形成的气体（包括油田气、气田气、泥火山气、煤层气和生物生成气等）。而人们长期以来通用的“天然气”的定义，是从能量角度出发的狭义定义，是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物。在石油地质学中，通常指油田气和气田气。其组成以烃类为主，并含有非烃气体。

天然气在全球的发展，按照中国石油百科的介绍，可以分为六个阶段。分别是：早期的天然气产业(1821年以前)，天然气的商业化使用(1821年-1915年)，现代天然气产业的兴起(1916年-1949年)，现代天然气产业的成熟(1950年-1970年)，天然气产业的发展(1971年-2000年)，新型天然气产业的出现(2001年至今)

1、早期的天然气产业(1821年以前)

在古希腊、古印度、古波斯和中国的 献资料中，都有过天然气的记录。早期人类发现，在旷野和湖泊中会出现一种气体，能被闪电击中而产生火焰。中国是世界上最早大规模开采、应用天然气的国家。早在公元前11世纪至公元前771年，西周时期的《周易》中就出现了“泽中有火”的记载，在战国时期，于盐井中发现了天然气，称其为“火井”。我国四川临邛（今邛崃）是最早通过凿井、开发然后利用天然气资源的地区，比西方国家利用天然气领先十多个世纪。早期主要是用于制盐，后来到了北宋时期，随着钻井工艺的不断革新，天然气的开发利用逐渐从盐产业中独立出来，迎来了新的发展。

古代采天然气

薪柴时代，主要是农耕 化，社会生产大多围绕家庭小作坊，对于生产效率的提升要求并不高，这也是造成了天然气等化石能源在相当长的时间周期里面，非常缓慢发展的原因之一。第一次工业革命开始后，欧美经济得到了飞速的发展，采煤业迎来爆发，城镇化也开始按下了快进键。一方面是技术的提升，一方面是城镇居民的需求开始产生，英国是最早开始尝试利用采煤中发现的煤层气，进行燃气照明商业化探索。1732年，英国的卡立舍·斯帕丁提出利用煤矿中排出的甲烷给怀特黑 街道提供照明。到1813年，英国伦敦和威士敏斯特燃气照明和焦炭公司取得了有史以来第一个市政煤气照明合同。而美国的天然气照明工业则始于1816年，马里兰的巴蒂尔摩开始将天然气用以街灯照明。

煤层气因为安全性和稳定性、环境适应性比较差，在当时并没有获得重视。天然气的发展，需要等待新的技术改良和更好的商业模式

2、天然气的商业化使用（1821年-1915年）

19世纪，欧洲经济和城镇化继续提速，此时，新的天然气井被发现，天然气的开采及管道运输技术也得到了技术突破，天然气的商业化进程开始加速。

1821年，美国出现了第一家天然气公司，一个名叫威廉·哈特的年轻人为了获取天然气，在纽约的佛雷多尼亚凿下了一口9米深的井，成功地取得较大量的天然气，并且创办了佛雷多尼亚天然气照明公司。它为纽约小镇上的居民提供了照明燃料，威廉·哈特因而被认为是美国的“天然气之父”，当时，天然气主要还是用于照明。1859年，1859年，在伊利湖附近的宾州，一位名叫德雷克的上校在泰特威斯尔（Titusville）的小村庄挖出了第一口天然气井，这被很多产业界学者认为是美国天然气产业开始的标志，匹斯堡也成为了当时美国的天然气中心。此后，欧美的天然气中心如雨后春笋般地冒出，天然气的用途，也从照明开始逐步延伸至家庭燃气、暖气等。

天然气的国际贸易，也在此时开始探索，1891年，加拿大和美国间铺设了一条从安大略巴特尔铺到纽约布法罗的输气管线，这标志着天然气国际贸易的出现。

3、现代天然气产业的兴起（1916年-1949年）

1916年到1922年间，美国陆续发现了两个超大型天然气田：门罗气田（MonroeField）、潘汉德-胡果顿气田（Panhandle-HugotonField），这两座大型气田的发现给美国的天然气产业带来了质的飞跃，美国走在了天然气商业化的最前沿。此时，内燃机技术的突破和大规模应用，管道运输的技术突破，使得天然气开始获得大规模贸易和应用。1925年，美国建成了第一条长达1000千米的跨州输气管道。随后在1931年，美国建成了输往芝加哥的24英寸管道，全长1600公里。这是世界上第一条千公里以上跨州天然气管线，也标志着美国天然气跨州贸易的开始。直至二战结束前，美国在全球天然气领域中占据着绝对垄断的地位。

欧洲，在二十世纪上半叶虽然长时间陷于两次世界大战，但是在天然气领域，也找到了新的应用场景。1940年，瑞士的一家发电站出现了世界上第一个以天然气为动力的发电涡轮，这标志着天然气发电技术的诞生，也为天然气产业的发展开辟了新的空间。在德国，天然气化工研究工作兴起，人们开始使用天然气分离生产甲醛、醋酸、合成橡胶等化工产品。

而作为天然气产地超级大国，苏联在这个时间，建树不大。1930年，俄罗斯建设了第一条距离很短的煤层气管道，使得一些城镇获得了煤气。此后发展依旧缓慢。

在这个阶段，人类已经摸索楚天然气在：燃气、化工、发电三大领域的商业模式。

4、现代天然气产业的成熟（1950年-1970年）

二战以后，美国、欧洲、日本，经济需要复苏，城镇化也继续加速，对石油、煤炭、天然气等一次能源的需求爆发式增长。另一方面，石油天然气勘探开发的高潮来临，在中东、北非等地相继发现了许多大气田、特大气田，而大批大油田的开发，也提供了巨大储量的伴生气气源。此时，欧洲天然气发展最迅速的国家是：意大利、英国、荷兰，一方面上述三国在自己的领域发现了大型的气田，另外一方面相关能源巨头也开始积极布局，比如意大利：埃尼集团，荷兰：皇家壳牌石油公司，英国：英国石油公司（BP），美国：埃克森美孚公司）。作为能源巨头的苏联，二战结束以后，天然气也得到了了长足的发展，1949年苏联已有30个气田正在开采，而二战前只有3个。60年代开始，长距离管道运输和LNG船的大规模应用，天然气全球化贸易的程度越来越成熟。中东尤其是：沙特、卡塔尔、伊朗，天然气田不断被发现，但是此时，中东的油气背后还是被欧美公司控股，直到70年代末，中东油气才逐步收回国有，获得独立，国家财富获得了指数级增长。

插个知识点：LNG船

LNG船

先看2个概念：CNG和LNG

1、CNG(Compressed Natural Gas)，即压缩天然气，是天然气加压(超过3,600磅/平方英寸)并以气态储存在容器中。

2、LNG（Liquefied Natural Gas），即液化天然气。LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃，使之凝结成液体。

LNG状态下，体积可以变成同样气态体积的1/625。LNG主要成分是甲烷CH4，按照以前的化学知识，烧了就是水和二氧化碳。所以它被公认是地球最干净的化石能源，无色无味无毒无腐蚀。

LNG有多能装？一艘大型LNG船，每船的天然气可以供上海冬天高峰期用气2-3天。

造船业的三个天花板：航母、大型远洋邮轮、LNG船。

LNG船的价值由此可见。LNG有多难造，举几个例子，安全性：一条17万立方满载LNG的船，如果发生爆炸，释放的当量相当于几十颗广岛原子弹。低温稳定性：LNG船上，最核心的就是液货维护系统, LNG存储货舱，需要在-163度的情况下将液化的天然气安全储存，不能泄露，蒸发率要低.LNG船储罐系统主要分自撑式和薄膜式两种，自撑有自持式棱柱型和球罐型。2018年以前的统计全世界有107艘球罐型，306艘薄膜型，2艘自持式棱柱型LNG船。LNG液货维护系统主要是两家公司提供：挪威的Kvaerner公司的MOSS球罐型液货舱和法国GTT公司的薄膜型（membrane）MARK III型液货舱，No.96型液货舱。

日本是亚洲最先大规模使用LNG模式进口天然气的国家，但是在LNG造船领域，韩国是世界当时无愧的一哥.

LNG船市场份额

世界上大型LNG运输船建造市场在半个世纪以来实现了从欧洲到日本再到韩国的演变，后面中国沪东中华开始建造。现在的格局基本上是韩国企业一家独大、日本勉强维持、欧洲零星建造，中国追赶。

5、天然气产业的发展（1971年-2000年）

70年代，石油危机的爆发以及石油煤炭对环境造成的影响愈发严重，作为相对非常清洁的天然气，迎来了新一轮的发展期并且持续至今。1949-1970年世天然气商业化模式的成熟之路的话，1970年以后，天然气开始产业化发展，并且国家之间开始对天然气商业模式进行一系列的市场化改革。

天然气产地

以美国为例：枢纽制下的完全市场化定价

美国天然气市场化改革之路

在1938 年以前，美国天然气管道处于供销一体化局面，政府缺乏对管道公司监管导致管道公司垄断经营，天然气定价被管道公司把控，市场化程度比较低。

1938 年美国出台《天然气法案》成立联邦电力委员会（FPC）来加强对州际管道的监管，1954 年出台的《菲利普决议》赋予联邦电力委员会监管井口价的权力，但在联邦电力委员监管下井口价长期维持不变，这两项法令给美国的天然气大发展奠定了基础，在当时开采成本低廉情况下，用户接受程度和使用程度得到迅速普及。

但是到了20世纪70年中后期，本土天然气勘探和开采难度逐渐增大，天然气生产成本不断上升，过去美国政府制定的井口价格管理办法开始让天然气的生产商亏损，很多生产商开始减少天然气的生产量。但是此刻，美国用户对于天然气的需求缺依旧旺盛不衰。

为了保证天然气行业的持续发展，1978 年，美国出台天然气政策法，取消对新订协议井口价的管制，对已签订的协议价格管制维持不变。同年联邦能源监管委员会（FERC）取代联邦石油化工委员会成为天然气州际管道监管方。此后价格管制逐渐放松，至1989 年颁布《1989 年天然气井口价废除管制法》，宣布1993 年撤销所有的价格管制。

随着美国天然气交易市场化程度越来越高，许多交易枢纽在管道交汇处形成，庞大的天然气交易量以及天然气现货和期货市场的发展，推动了天然气定价机制的标准化和透明化。亨利港交易中心逐渐发展壮大，成为影响整个北美地区市场的定价中心。美国后续又出台了一系列新法案，经过一系列调整和改革，如天然气的市场化改革等，美国形成了当今世界上规模最大、监管体制比较健全也最为成熟的天然气市场。

21世纪，技术在页岩气领域取得突破性进展，开采成本和页岩气质量控制得到了很好的平衡，美国再次迎来天然气的发展小高潮，美国从一个天然气进口国变为了天然气出口国，美国从世界上最大的天然气消费国一举变成了生产国与消费国。

亨利中心

而对于欧洲：

1998年以前，大多数国家的天然气管道运营商是垄断经营。1998 年，欧盟颁布98/30/EC 指令，明确了内部天然气市场的共同规则，鼓励成员国开放本国天然气市场，引入第三方准入并规定天然气市场的开放进程表等，英国目前已经实现高度市场化，但由于德国、法国坚持能源自主可控，该指令实际效果不佳。

2009 年，欧盟颁布《天然气内部市场通用规则》，希望通过对管道公司的拆分实现天然气市场定价的公平。2009/715/EC 要求独立管道运营商（TSO）实行“入口-出口”的管输费价格机制，使得交易可以在管 内部任一地点发生，不受制于具体的交割地理位置，推动了欧洲天然气虚拟枢纽的形成。目前欧洲地区按照不同的功能将天然气管 划分为干线管 、区域管 和配气管 ，围绕管 系统建立了许多虚拟交易枢纽，其中最成熟的是英国NBP 枢纽和荷兰TTF 枢纽。

欧洲天然气交易中心

值得注意的是：欧洲能源自给自足率非常低，一定程度上非常被动。以天然气为例子，目前，欧洲每年消费约5000亿立方米天然气，俄罗斯供应的天然气在其中占比高达45%。两个欧盟国家——芬兰和保加利亚——100%依赖俄天然气。俄输送的天然气在德国每年消费的天然气总量里占61.9%，奥地利（70.1%）、希腊（96.4%）、拉脱维亚（76.5%）、斯洛伐克（84.1%）对俄天然气依赖程度很高。此外，在匈牙利（64.1%）、丹麦（53.1%）、波兰（64.2%）、捷克（57.7%）每年消费的天然气里，一半以上来自俄罗斯。

俄罗斯到欧洲的而天然气线路

6、新型天然气产业的出现（2001年至今）

石油危机+城镇化+碳中和，使得21世纪以后，天然气持续获得发展。在此期间，有类似参考石油OPEC的设想成立“天然气OPEC”，但是因为种种原因，始终未能成型，随着技术的改革和创新，越来越多的新型天然气产业开始出现并不断发展。其中，受到最多关注的包括：天然气直接转化为高性能燃料技术（GTL），非常规天然气（致密气、煤层气、页岩气、天然气水合物）等。由于这些非传统意义的天然气产业不断壮大，天然气的使用率也不断提高

三、天然气在中国的发展（1840年以后）

中国虽然是最早使用天然气的国家，并且在很长时间内处于世界领先地位。但是，在清朝闭关锁国以后，逐步落后于世界主流发展节奏，1840年到1949年，又饱受百年战乱，整个国家百废待兴。

1865年上海建成第一个煤气厂，距今已有150多年历史，当时主要用来照明。

我国现代石油工业始于台湾，光绪十三年（1887年），清朝在台湾苗栗设置矿油局，辅助钻井采油业务。

1904年，在台湾发现天然气田，1939年11月在重庆钻成巴1井，供重庆天然气巴士使用。

1946年在上海成立中国石油有限公司（后1949年搬迁至台湾），中石油也自此成为中国天然气最大的供应商。

1949-1975，天然气起步期。首先于当时一方面油气勘探开发技术落后，也受优先找油、气供工业、煤炭第一、城镇化帝等的观念及政策因素，天然气的发展比较缓慢。主要使用是在成渝地区天然气产地，其他部分城市，主要是炼钢厂所在地或者是北京上海这些一线城市，会使用人工煤气等。

1976-2000，中国天然气进入缓慢增长期，但是整个国家还在处于“重油轻气，煤炭优先”的环境下，中国天然气年产量从 100亿立方米增长到300亿立方米，油气工业呈现“重油轻气”特点，发现了一些小型气田，油田伴生气（溶解气）产量增加，占总产量 40%。

从2001年开始，中国的的天然气进入新时代，开始进入快速增长期 ，延伸至陕甘宁、塔里木盆地和沿海地区，进行了大规模的天然气勘探活动，年均增速10.6%，建成以鄂尔多斯、塔里木、四川和南海 4 大生产基地为代表的工业格局； 油气工业呈现“油气并重”特点，即将进入“稳油增气”新时期。

天然气晋升

在2001年入世开始，中国经济迎来新一轮的爆发，城镇化节奏起飞，大量的地方天然气公司开始成立。

而在定价领域，中国天然气也经历了：从国家完全强管控到核心部分国家调控、周边体系放开市场的转变。

2000年后，新的市场化改革推广开始

新的改革

2010年以后，国家对天然气市场化的改革进一步提速，既要市场化提高竞争活力，也要管控风险保障民生。“放开两头,管住中间”的理念逐步浮出水面，开始摸索"X+1+X"的天然气战略改革线路。

国家管 公司成立之路

2019年12月9日，国家石油天然气管 集团有限公司（简称国家管 公司）挂牌成立，下设9大部门、4大本部和3大事业部，基本包括了此前三桶油油气输送相关公司。公司的唯一股东为国务院，高管均出自"三桶油"，其中3人来自中石油，2人来自中石化，2人来自中海油，法定代表人、董事长为张伟（前中石油总经理）。国家管 公司的成立，推动形成上游油气资源多主体多渠道供应、中间统一管 高效集输、下游销售市场充分竞争的“X+1+X”油气市场体系。

管 公司组织架构

整个天然气的改革，并不是0-1的激进改革，而是参考了“电 公司改革”以及“铁塔公司”的成功经验的。

电 改革

电 公司成立后蓬勃发展，以国 为例，自成立以来，业务布局不断扩张，目前已经形成了以输配电为主业，多元发展电力设备、节能、信息化、金融等综合电力集团。截至2018 年其经营区域覆盖26 个省（自治区、直辖市），覆盖国土面积的88%以上。

铁塔公司成立之路

而铁塔公司的成立，成绩也是可圈可点。中国铁塔的成立背景和过程相对更为清晰，由于4G 建设和牌照下发在2013-2014 年完成，但由于三大运营商在基础设施建设方面缺乏统筹规划，重复投资问题较为明显，且 络资源利用率低。在以“增强共享”的背景下，2014年7 月中国移动、中国联通和中国电信分别出资40 亿、30.1 亿、29.9 亿，设立中国通信设施服务股份有限公司，当年9 月更名为中国铁塔股份有限公司。从成立的时间节点来看，组建-资产注入-上市融资的周期更加清晰简短，2014年下半年挂牌、2015 年即完成资产注入，2018 年8 月港股上市。

铁塔公司股份

从具体公司成立操作来看，三家运营商成立铁塔公司后，铁塔采用股权+现金的形式以1 元/股的对价向中国国新发行1193 亿股，并支付现金789 亿元收购三家运营商旗下的铁塔资产。组织架构方面同样由三大运营商的管理层组成铁塔的高级管理层。铁塔公司成立之后以宏站和微站为代表的塔类业务为核心，同时提供配套设备、维护服务和电力服务等。另外，在引入社会资本方面，中国铁塔通过H 股上市积极推进混改。截至2018 年底，除三大运营商与国新外，上市后引入的社会资本以外资财务投资和内资战投为主，但上市后的铁塔对外合作也更加频繁，2018 年以来积极与国 、南 、邮政、铁总、阿里巴巴以及多家地产企业开展战略合作，进一步扩大自身的开放程度。

天然气用途

2020年中国的天然气消耗结构如上图所示。而如今，在碳达峰和碳中和的愿景下，中国一定会在清洁能源上投入更多的精力，而天然气是目前过渡期的最优解。天然气的主要成分为甲烷，并且含有少量的乙烷和丙烷，几乎不含硫、粉尘和其他有害物质。污染物排放方面，相比于煤炭和石油，天然气燃烧更完全，燃烧产物只有二氧化碳和水，污染水平较低；二氧化碳排放方面，天然气的碳饱和度较高，且热值高于煤和石油/石油制品，因此天然气的单位碳排放较低，是一种碳友好型化石能源。我们根据国家标准中的不同能