【国投期货】天然气品种手册

期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司1 3 3 4 5 7 9 11 18 22 李祖智李祖智中级分析师从业资格证号:F3063857投资咨询号:Z0016599期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司2摘要l摘要一:天然气是一种以甲烷为主要成分的复杂烃类混合物,杂质包括乙烷、丙烷和少量其他重烃类及若干不l摘要二:天然气市场结构在上游和中游较为复杂,主要是天然气在从生产到配送至终端用户这一过程中可能会经历多种形态的变化,同时也有众多企业参与。这一过程中会出现不同报价,我国天然气市场正处在从政府管制到市场化的改革中,未来将实现"管住中间,放开两头",最上游和终端以市场化定价为l摘要三:全球天然气资源分布集中度较高,中东和独联体地区储量就占到70%,2021全球前五产量国占比在巨大供应增量和较煤炭、石油更为低碳的特点,在化石能源中天然气又更为有增长空间。北美和亚太期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司31.天然气的基本属性1.1.天然气的性质广义来看天然气可以指自然界中天然存在的一切气体,但通常我们采用其狭义概念,即埋藏于地下的包含烃类和非烃类气体的混合物。作为气体能源的天然气,是一种以甲烷为主要成分的复杂烃类混合物,杂质大力支持,2016-2023年,我国消费量年化增长率高达9.8%,全球消费量年化增长率为1.9%。表1:部分国产天然气组成成分(已脱水)四川威远气藏气陕西靖边气藏气大庆杏南伴生气华北任北伴生气新疆柯克亚凝析气华北苏桥凝析气86.3693.9568.2659.3774.6878.580.1l0.776.488.388.260.512.0243.13C49.213.311.431.913.812.690.550.661.342.680.390.361.45.45二氧化碳5.080.26l.417.20.551.793.93硫化氢0.990.08资料来源:《天然气处理与加工工艺》,国投期货图1:轻质烷烃分类资料来源:公开资料整理,国投期货期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司4天然气需要加工处理,通常会去除其中水和硫化物等不可燃杂质后,再把比甲烷更重的烃类分离,以提高甲烷占比。其中乙烷到戊烷这部分烃类在常温常压下易凝结为液体,故被称作天然气凝析液(NGL,Natural1.2.天然气的分类图2:天然气主要分类资料来源:公开资料整理,国投期货常用的天然气分类方式包括以下三种。首先从其组成成分来看,若液态时立方米天然气中,含碳五及以上烃类杂质在13.5立方厘米以下,则常被称作干气,若在13.5立方厘米以上,则因这些杂质易在常温常压下凝结出液滴,被称作湿气。液态时1立方米天然气中,含碳三及以上烃类杂质在100立方厘米以下,则常被称作贫气,在100立方厘米以上被称作富气。此外,业内也习惯于将脱水操作降低露点前的天然气然气,通常其开采成本较高,如煤层气和页岩气等。期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司5 PNG是最主要的天然气物流形式,国际贸易也几乎全部通过LNG船或跨国长输管道输送PNG的形式进行。图3:天然气主要矿藏类型资料来源:EIA,国投期货1.3.天然气的质量指标表2:天然气国标二氧化碳摩尔分数(%)≤3.0≤4.0其他规定1.在交接点压力和温度下,天然气中不存在液态水和液态烃2.进入长输管道天然气应符合一类气质量要求3.标准规定外的天然气在满足国家安全、环保和卫生标准前提下供需双方可按合同约定具体要求资料来源:国家标准化管理委员会,国投期货期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司6表3:LNG国标贫液类常规类富液类>97.586.0-97.575.0-<86.0≤2≤20≤3.5高位体积发热量≥37.0且<38.0≥38.0且≤42.4>42.4资料来源:国家标准化管理委员会,国投安信期货轻质烷烃的燃烧热会随着含碳数增加而提高,因此随着其气态时每立方热值的提高气态密度也相应增大,液化后每公斤热值近似。相比其他气态烷烃,甲烷密度小于空气,因此泄漏时会扩散开来,难以下沉集聚爆炸,安全性更强。甲烷沸点极低,导致液化过程和储运成本都较高,因此也相对其他气态燃料更多直接商品天然气的最主要质量指标即为其热值,通过对量指标中,硫化物和二氧化碳可能对管道和储罐造成腐蚀,同时燃烧中易形成污染,因此加以限制。表4:主要气态烷烃物理参数高位热值气态相对密度液态密度甲烷39.855.60.550.42乙烷70.351.81.050.45丙烷101.250.51.550.51正丁烷133.849.52.090.58资料来源:公开资料整理,国投安信期货期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司7表5:主要天然气计量单位换算每吨LNG每每百万方天然气每百万立方英尺天然气每MMBtu每boe1吨LNG=2.2220.00130.045953.380.455.85*10-40.020724.02百万方天然气=769.2170035.314110百万立方英尺天然气=21.78480.02831200200.500.01870.04162.44*10-58.601*10-40.17lboe(桶油当量)=0.10870.24151.41*10-40.004995.8资料来源:国际燃气联盟,国投安信期货1.4.天然气的产业链概括图4:天然气主产业链资料来源:公开资料整理,国投期货期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司8图5:天然气加工净化流程资料来源:《天然气处理与加工工艺》,国投期货品天然气可以直接进入管道销往市场,也可进一步低温液化,以LNG的形式进能力有限、销售利润较低、产气品质不佳等原因,天然气也可回注回气田或油田以用于提高其产量。图6:我国主要天然气管线分布资料来源:公开资料整理,国投期货期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司9长输管道过去均属于"三桶油",但设立国家管网公司后,会逐步将大部分长输管费地,各种城燃公司作为基层分销商将天然气通过自有的分销管网配送至终端用户,此外一定规模以上的天然气用户可直接向天然气生产或进口商而非城燃企业购买天然气,以直供管道形式配送。此外我国还有有别于以上主流物流路径的物流模式。LNG罐箱物流是将LNG储运于储罐后,出口国直LNG后气化使用。该方式的出现主要是由于我国天然气需求迅速增长和管网发展水平不峰时该方式也便于工业用户灵活便利的保障气源供应稳定。但由于气化站安全问题和我国管网建设的逐渐完备,各地政策从鼓励点供模式逐渐改为在管网覆盖区域禁止采取点供模式。1.5.天然气的仓储天然气行业总体采取以需定产、以输定销的思路,对于下游需求的季节性波动和调峰也常会通过提高供地下储气库储气,大规模仓储以后两种方式为主。表6:天然气仓储方式特点储存方式天然气状态优点缺点应用范围地面储罐气态、常温低压或高压建造简单容量小,成本高,占地面积大,经济效益低,对安全性要求高调节城市昼夜和小时用气不均衡管道储气气态、常温高压建造简单,利用已有天然气管道储气量小,调节范围窄调节城市昼夜和小时用气不均衡LNG储罐液态、低温钢材用量和建设投资巨大,能适宜于沿海地区、海运天然气的气态、常温高压容量大,储气压力高,占地面积小,受气候影响小,经济性好,耗高要求合适的地质构造,建设投备资料来源:《天然气调峰方式的对比与选择》,国投安信期货此报告版权属于国投期货有限公司对于LNG,其仓储需使用低温储罐。中小型储罐在5-100m',主要用于消费地小型气化站;大型储罐由于天然气季节性需求差异极大,长期来看核心仓储手段是运用地下储气库。地下储气库有以下四种:至2021年,我国已建成29个地下储气库,其中3个为盐穴储气库,26个为油气藏储气库,设计库容共表7:我国地下储气库名称所属公司设计库容(亿方)位置投产时间喇嘛甸储气库中石油7.58黑龙江大庆1975中石油69.57天津1999华北京58储气库群中石油l6.77北京2007江苏刘庄储气库中石油4.55江苏淮阴201l中原文96储气库中石化河南濮阳2012中石油河北2013中石油新疆2013中石油重庆2013辽河双6储气库中石油辽河油田2013中石油天津2014长庆陕224储气库中石油10.4陕西靖边2014中石油7.9江苏金坛2016中石化4.59江苏金坛2016港华金坛储气库1.53江苏金坛2018中原文23一期中石化84河南濮阳2019中石油5.25辽河油田2020资料来源:公开资料整理,国投安信期货期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司2.天然气的物流与价格体系2.1.天然气物流体系天然气市场结构在上游和中游较为复杂,主要是天然气在从生产到配送至终端用户这一过程中可能会经历多种形态的变化,同时也有众多企业参与。这一过程中会出现不同报价,我国天然气市场正处在从政府管制到市场化的改革中,导致这些报价的定价模式也有所不同。图7:我国天然气物流结构资料来源:公开资料整理,国投期货天然气物流最核心的渠道是通过管道运输,我国管网结构按照长度可分为三级,分别是以长输管道为主的主干管网、省内运输的省级管网以及直接输送到终端用户的城市管网。此外对于年用气在一定规模以上的大客户,部分地方政府允许在满足条件后建造直供管道,绕开城燃企业直接向生产商或进口商采购天然气。过去三级管网分别由"三桶油"、省级管网公司以及城燃企业所拥有,2019年国家管网公司成立后,截至2021年4月主干管网已完全划归管网公司所有,广东、湖北、海南、湖北和福建五省省级管网也已完成划归,根据《关于深化石油天然气体制改革的若干意见》中"完善油气管网公平接入机制,油气干线管道、省内和省际管网均向第三方市场主体公平开放"的规划,最终主干管网和省级管网将均由管网公司管理前我国天然气管网已形成"四大(进口)通道"和"三纵三横"的格局,长输管道建设较前期有所放表8:我国主要天然气长输管道管道名称干线长度(千米)运输能力干线长度(千米)运输能力西气东输一线38361701474西气东输二线4859300760期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司西气东输三线陕京一线陕京二线陕京三线陕京四线中贵线中缅线5221846980100010981613110030030170150250150120涩宁兰线淮武线川气东送榆济线崖港线95345017009117783503022.5120303425资料来源:公开资料整理,国投安信期货表9:我国天然气进口管道状况进口管道入境位置管道长度(千米)竣工时间中亚A亚B亚C线25018302014中亚D线3001000中缅线云南瑞丽12025202013中俄东线黑河市38049802019中俄东线二期中蒙边境400-500规划中2024开工资料来源:公开资料整理,国投安信期货少部分由燃气企业经营,目前有7个接收站已划归管网公司,其接收能力对市场费增速较快,同时过去管网系统未对第三方开放,因此也有较多国产气在气源地加工成为LNG后以槽车进期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司图8:我国LNG接收站分布资料来源:公开资料整理,国投期货图9:我国LNG生产状况万吨LNG产能LNG产量产能利用率600050004000300020001000060%50%40%30%20%10%20162017201820192020202120222023资料来源:卓创资讯,国投期货期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司2.2.国际天然气价格体系格独立性正在提升。造成这一变化的主要原因是以市场定价为主的LNG在全球贸易占比中持续增长,同时表10:天然气定价机制管制定价机制服务成本定价(RCS)价格是由监管部门正式确定或批准的,价格要覆盖服务成本,包括投资回收和合理利润合体。价格明显低于生产和运输天然气的平均成本,通常作为国家对居民的补市场定价机制通过基础价格和联动公式,价格与竞争燃料(一般来说是原油、汽油或者燃料油)的价格联动。天然气价格取决于气对气竞争的供需格局,并且在各种不同的时期进行交价格取决于大宗卖家和大宗买家间的商讨协议,并且在一段时间内保持不治地位。资料来源:GU,国投安信期货期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司图10:全球天然气国内市场定价模式资料来源:GU,国投期货图11:全球天然气国际市场定价模式资料来源:GU,国投期货天然气交易中心,主要衡量了西北欧市场价格,在ICE也有对应的活跃期货品种。JKM(Japan-koreanMarker)由普氏公司每日发布,为普氏日韩标杆指数,根据日韩地区到岸LNG现货价格编制,是亚太地区crudecocktail,日本原油综合指数)或布伦特等原油价格为基准,如"长协价=A*JCC+B"的定价模式,其中A称为斜率,B称为截距,通常在签订长协合同时确定。期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司图12:主要天然气价格指标走势443210美元/百万英热05数据来源：路透，国投期货资料来源:彭博,国投期货2.3.我国天然气价格体系国内市场中,LNG的各个环节已完全由市场定价,PNG则较为复程度则有所不同。2017年国务院发布《关于深化石油天然气体制改革的若干意见》,提出天然资料来源:公开资料整理,国投期货期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司目前部分环节已实现市场化定价,最早是页岩气、煤层气、煤制气等非常规天然气可完全市场化定价,施购销气、交易平台公开交易气,2015年以后投产的进口管道天站价格,由市场形成"。对于非市场化定价的气源,采取围绕基准门站回值"定价,根据可替代能源价格(燃料油和液化石油气计价期内海关进口价格按单位热值折算后60%和40%加权)得到市场中心(上海)的基准门站价,然后按天然气市场资源主体流向与管输费用确定确定具体门站价格。对于长输管道费和城市配送费,其定价权分别由发改委和地方相关部门所有,据《天然不再区分气源是否市场化,用户的终端价=门站价+城市配送费,居民用户的终端价受地方政府管控,以终端价为基础实行阶梯定价,非居民用户则根据各地规定在该基准终端价上按一定比例浮动。总体来看,我国主要对各地门站价(福建除外)和两个管道配送费共三个环节实行政府管制,趋势上会场化定价,因此在2021年我国约有44.9%的天然气实现了以市场定价为主。期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司图14:2021年我国天然气供给结构u国产LNGU进口PNGU进口LNG常规气页岩气煤层气29.5%48.4%15.6%6.4%39.5%29.5%48.4%15.6%6.4%39.5%6.1%2.8%3.天然气的供应格局3.1.国际天然气供应格局作为一种传统化石能源,天然气的供应格局与原油类似。由于天然气的物流特点,过去天然气市场更为区域化,但随着近年来能源清洁化的发展,天然气出现了较高增速,市场全球化程度提高。全球天然气资源分布集中度较高,中东和独联体地区储量就占到70%。其中全球储量为俄罗斯、伊朗、卡塔尔、土库曼斯坦和美国,他们共占全球储量的67.2地区有最大的增产潜力,储采比长期位于全球最高水平,而北美和亚太地区尽管产量增速较快,储采比仍维图15:全球天然气储量分布图16:全球天然气储采比变化40.30%8.08%40.30%8.08%8.83%500独联体北美中东500非洲亚太20132014201520162017201820192020期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司资料来源:BP,国投期货资料来源:BP,国投期货2022年全球天然气产量4.04万亿方,增长率为-0.24%。从产量分布上来看,集中度也处于较高水平,产量前五的国家,美国、俄罗斯、伊朗、中国和卡塔尔的占比在2022年来增速更快,占比有所提高,全球产量五年年化增速为1.99%,而前两者年化增速为4.73%和2.37%o图17:全球天然气产量变化图18:全球天然气产量分布10%5000400030002000100005%0%-5%20152016201720182019202020212022美国美国俄罗斯伊朗中国澳大利亚加拿大沙特其他23.39%31.33%17.39%4.27%资料来源:BP,国投期货资料来源:BP,国投期货从对国际市场的净供给来看,主要变化趋势是美国和澳大利亚净出口量保持较快增长态势,其中美国从净进口国变为了净出口国,即使在2020年全球产量和贸易量均有所下降的情况下,两地净出口量仍保持着增长。全球产量大国中,中国为净进口国,伊朗和沙特阿拉伯则因为本国消费量高,出口较少。这些净出口地区中,除俄罗斯较多以管道气形式出口以外,其他则主要以LNG形式出口。图19:全球主要国家/地区天然气净出口n俄罗斯nn俄罗斯n中东n澳大利亚n非洲w美国200100500-502016201720182019202020212022图20:全球LNG出口分布澳大利亚美国俄罗斯马来西亚尼日利亚其他期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司20资料来源:BP,国投期货资料来源:BP,国投期货2022年全球天然气贸易量为9.62022年全球产能为4.68亿吨/年,未来增速放缓,预计到2025年全球产能为5.30亿吨/年,2020-2025的年均产能增速也回落至3.52%o图21:全球LNG产能分布澳大利亚美国俄罗斯马来西亚印度尼西亚尼日利亚阿尔及利亚其他资料来源:IGU,国投期货图22:全球LNG产能变化趋势产量15%60040010%2005%mm产能产量15%60040010%2005%产能增长率2016201720182019202020212025E资料来源:,国投期货3.2.国内天然气供应格局我国天然气近年来供应量增长迅速,17和18年增速都达到了近15%,2020年增速受疫情冲击和城燃巨大市场缺口主要由进口气来弥补,供应量中进口占比已从16年的35.27%上升至22年的40.99%,对国此报告版权属于国投期货有限公司图23:我国天然气供应变化趋势45004000350030002500200015001000500050%45%40%35%30%25%20%15%10%5%0%20162017201820192020202120222023就国产气的供应来看,持续的投资使得近年来维持8%以上的较高增速。非常规气中的页岩气有较大增长潜力,2019年新增探明储量中,常规气为8090亿方,而页岩气高达7644亿方,其占国产气比例从16图24:国产气变化趋势图25:我国国产气分布10%8%6%4%2%0%2500200015001000500010%8%6%4%2%0%25002000150010005000煤层气国产气增速2016201720182019202020212022陕西四川新疆广东青海重庆其他资料来源:国家统计局,国投期货资料来源:国家统计局,国投期货期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司22进口气供应方面,我国进口气分为从中亚、缅甸和俄罗斯进口的管道气和通过东部沿海接收站进口的液化天然气。管道气以长约合同为主,供给弹性较小,过去只有新疆入境的中亚气和云南入境的缅甸气,2020我国进口气供给中的占比不断提高。我国进口气来源正在进一步多元化,但进口来源国的集中度仍然较高,其中液化天然气最大来源的澳大利亚和管道气最大来源图26:进口气结构变化趋势图27:我国国产气来源分布亿方PNGLNGLNG占比1500100050080%60%40%20%201520162017201820192020202120222023澳大利亚6.89%俄罗斯6.89%4.38%5.55%33.68%马来西亚印尼4.38%5.55%33.68%9.87%美国11.25%新几内亚尼日利亚其他11.25%资料来源:国家统计局,国投期货资料来源:国家统计局,国投期货4.4.1天然气的需求格局·天然气需求总量和分布状况相较煤炭和石油等化石能源,天然气的发展历程更短,应用广泛程度也有所逊色。总体来看天然气消费特点,在化石能源中天然气又更为有增长空间,20092021,全球一次能源消费占比中天然气上升0.66%,而煤炭和石油都有所下滑,而我国因推行能源清洁化,天然气占比更是上升了4.98%之多。期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司23图28:全球天然气消费变化■全球消费量消费量增速10%■全球消费量消费量增速10%500004000030000200001000005%-5%全球GDP5%-5%全球GDP增速19901994199820022006201020142018资料来源:BP,国投期货图29:一次能源消费结构变化80%资料来源:BP,国投期货天然气全球需求的分布上来看,北美和亚太地区占比最大。前者是因为页岩气革命带来的充沛供给,后者是则因为高速经济增长,使得天然气消费增速快于全球水平,占比有所提升。从2014到2022年,北美和欧洲消费占全球比例从26.81%和14.71%变为25.61%和14.14%,而亚太地区则从2022.74%。全球天然气消费集中度较高,但低于生产的集中度,2022年全球消费前五国家占比为50.22%,而前五生产国占比56.29%o图30:全球天然气消费分地区变化图31:全球天然气消费国别分布5000400030002000100002015201620172018201920202021202210%5%0%-5%美国俄罗斯中国伊朗加拿大沙特德国英国其他资料来源:BP,国投期货资料来源:BP,国投期货从对国际市场的净需求来看,过去全球最大的净进口者主要是欧洲和日韩地区,近年来日韩消费基本增此报告版权属于国投期货有限公司24巴基斯坦和孟加拉在进口上也有一定增量。欧洲市场对俄气的依赖最大,此外还有部分来自于非洲和美国;图32:全球主要国家/地地区天然气净进口变化40030020010002016201720182019202020212022资料来源:BP,国投期货资料来源:BP,国投期货方,年化增速达9.36%,远高于全球平均水平,同时在2020年全球下滑时仍保持逆势增长。从区域上来看,华北和华东地区在西气东输工程建设后,通过大规模的煤改气,已经成为我国天然气消费最多的两个地区,而西南和西北地区则因天然气产量较多也保持着高消费量。华北、华东和华南三个沿海地区消费量占我国消费量的60.13%。就我国各省来看,西北和西南地区是主要输出国产气的地区,尽管LNG进口增长迅速,但华东华北的消费增长过快,使得当地仍需要大量调入天然气。华南地区则因本地煤改气程度相对较低,进此报告版权属于国投期货有限公司25图34:中国天然气消费变化状况20%6000400010%2000-10%20%6000400010%2000-10%201520162017201820192020202120222023资料来源:BP,国投期货图35:中国天然气消费分布江苏四川广东江苏四川广东北京8.80%37.91%7.13%新疆浙江河南陕西河北其他6.57%6.55%3.83%9.96%3.90%5.72%4.53%5.09%3.90%资料来源:BP,国投期货图36:我国各省天然气供需差资料来源:国家统计局,国投期货4.2.天然气需求结构还可作为化工原料,主要用于合成氨或甲醇。据EIA数据,在工商业活动中每产生百万英热单位能量,煤炭释放95.35千克co2,汽油产生71.30千克c02,丙烷带来63.07千克c02,而天然气则只产生53.07千此报告版权属于国投期货有限公司26就各国消费结构来看,欧盟和美国的消费比例都较为均匀,但欧盟城市燃气占比较高,2023年其天然气发电占比16.5%,随着其对煤炭和核能的限制,天然气作为可再生能源的有力补充,其电力消费比例仍有望维持坚挺。美国和日本的发电占比都高于全球均值,其中美国近年来城城燃消费和工业消费基本趋平,已较为平稳。伊朗作为全球主要甲醇出口国之一,天然气化工消费占比较高,此外工业燃料消费占比也略高发电0.24%运输发电0.24%运输3.85%39.70%3.41%31.81%21.22%化工工业m7.42%100%10.08%28.53%4.27%100%10.08%28.53%28.62%38.75%68.12%0.99%68.12%4.77%50%4.49%50%32.16%24.46%32.16%24.46%0.05%0.05%19.03%12.55%24.48%22.93%24.48%全球欧盟美国日本伊朗资料来源:IEA,BP,国投期货图38:欧盟发电来源44.27%44.27%12.53%22.63%资料来源:BP,国投期货期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司27图39:美国天然气消费结构变化3500000030000000250000002000000015000000100000005000000百万立方英尺城燃消费工业消费3500000030000000250000002000000015000000100000005000000200020022004200620082010201220142016201820202022中国的天然气消费结构上,随着煤改气工程的推进,城燃和电力的消费逐年上升。2017年发改委颁布左右,2030年,力争占比提高到15%左右。将北方地区冬季清洁取暖、工业和民用煤改气、天然气城镇燃气消费的迅速增长,一方面是我国城镇化率的持续提高,另一方面也是由于城镇天然气渗透率在近年来的快速上升,2019年我国城市天然气人口为3.90亿人,人均城市天然气管道也上升至19.68公里。第七次人口普查数据显示截至2020年我国城镇人口为9.02亿人,而《中长期油气管网规划》计划2025年城镇用天然气人口达到5.5亿,城镇燃气消费仍有较大提升空间。期市有风险，投资需谨慎此报告版权属于国投期货有限公司28图40:中国天然气消费结构变化100%80%60%40%20%0%100%80