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德國的天然氣輸配狀態研究

更新時間:2015/11/2 來源:中國天然氣網  [收藏此信息]

德國的天然氣輸配狀態研究范文

德國是全球第4大天然氣消費國和第2大天然氣進口國,天然氣作為一次能源在其能源消費結構中占據舉足輕重的地位。此外,德國因其地理位置特殊而成為歐洲大陸最重要的天然氣運輸中轉國之一。上述兩個因素直接決定了天然氣管網在德國能源輸配系統中的重要作用。經過幾十年的發展,德國的天然氣管網已經基本成熟,總長度接近40×104km,同時配套建設了儲氣庫等設施,形成了龐大而復雜的管道網絡系統。隨著市場自由化進程的不斷深入,德國天然氣市場已經開始逐步擺脫自然壟斷,漸漸進入自由化市場階段。

1消費結構

過去10年,德國每年的天然氣消耗量均維持在920×108m3以上,2005年超過了1000×108m3。最新統計數據顯示[1],2010年其用氣量為962.6×108m3。根據2009年的統計數據[2],天然氣在德國的一次能源消費中所占比例僅低于石油,為21.8%(圖1)。鑒于2011年的日本福島核電站事故,德國聯邦政府決定逐漸關閉國內核電站,利用天然氣和可再生綠色能源替代核能。因此,未來幾年,天然氣在德國一次能源消費中所占的比例將進一步提高。

雖然德國擁有歐洲第3的天然氣探明儲量,但是,德國本土生產的天然氣僅能滿足其年消耗量的15%左右,且這一數字呈逐年下降趨勢。因此,目前德國消耗的天然氣中有85%來源于國外(圖2),未來也不得不更加依賴進口。俄羅斯、挪威和荷蘭是德國天然氣的主要進口國,2009年德國從這3個國家進口的天然氣分別占進口天然氣總量的37%、27%和17%[2]。隨著2011年12月NordStream“北溪”海底管道的投產通氣,未來德國從俄羅斯進口天然氣的比例將會進一步增加。天然氣能源在德國的生產生活中用途極為廣泛,主要包括居民用氣(一般指獨立的供暖式房屋)、工業用氣及其他行業用氣(商業、公共服務設施、漁業)等。

根據德國聯邦能源和水資源協會(BDEW)的統計數據[3],德國天然氣消費以居民用氣和工業用氣為主,各占總消耗量的35%左右;其次是天然氣發電用氣,占總消耗量的15%;最后是商業用氣和社區供暖,亦占總消耗量的15%(圖3)。可以預見,在德國逐步關閉核電站的同時,以天然氣為原料的火力發電作為替代核電站的相對理想方案,將得到大力發展。因此,未來幾年,天然氣在德國發電領域的消耗比例會顯著升高。

2市場結構

德國的天然氣市場結構比較復雜[4],在天然氣生產、進口和最終用戶之間,存在3個中間環節,由此形成天然氣輸配市場結構(圖4)。在下游,即第三層次,約有700家城市配氣公司Stadtwerke(城市公共事業部門),負責為城市居民和部分中小型工業用戶供氣。城市配氣公司大多數歸當地政府所有,并由當地政府組織運營。城市配氣管網主要由分布在城市內的中低壓管道組成,管徑相對較小,管材大多選用聚乙烯材料。在城市配氣公司的上游,是區域性輸配氣公司,約有30家,例如:GasUnion、Bayerngas及SaarFerngas。

區域性輸配氣公司組成了天然氣輸配市場的中游,即第二層次,其管網一般分布于某個州內或者幾個州的部分地區。需要注意:某些大中型城市的Stadtwerke或者大型用戶可能越過該層次而直接與位于第一層次(上游)的天然氣進口商或者生產商直接簽訂供氣合同,例如:杜塞爾多夫、漢諾威、基爾、柏林等城市及當地的某些大型企業。在某些天然氣進口商的傳統市場區域內,以前不存在所謂的中游企業,例如:萊茵河-魯爾地區直接由RWE/Thyssengas和E.ON魯爾氣公司負責供氣;然而,近些年這些進口商紛紛成立相應的企業,例如:E.ONAvacon、E.ONHanse及RWERheinRuhr,以便更靈活地進行天然氣貿易,更好地為下游配氣公司服務。位于第一層次的上游公司,負責進口或生產天然氣,供給中下游公司或直接為大型城市(如漢堡、慕尼黑、斯圖加特)和特大型工業用戶(如BASF)供氣,其管網大多為大管徑高壓長輸管道,貫穿整個德國或者多個州。當前主要有7家相對大型的企業位于市場的這一層次:E.ON魯爾氣、VerbundnetzGasAG(VNG)、Wingas、GasunieDeutschland、RWE/Thyssengas以及兩家在德國本土擁有生產能力的國際公司,埃克森美孚和殼牌。另外,還有少數外國公司在德國通過合資方式部分參與天然氣輸配業務,例如:法國燃氣公司(GDFsuez)、丹麥DONG公司,BP英國石油和意大利Eni能源集團等。

德國當前的天然氣輸配市場結構是在20世紀90年代因Wingas公司的進入而建立的。Wingas由德國化工巨頭BASF的油氣領域子公司Wintershall與俄羅斯天然氣工業股份公司Gazporm合資成立,各持50%股份。由于掌握氣源,Wingas公司可直接修建管道為用戶供氣。該模式打破了之前其他公司在傳統市場區域內的自由壟斷,制造了競爭,例如:某些中型工業用戶可以脫離之前的城市配氣網絡,直接與上游或中游公司簽訂供氣合同。因此無論是第一層次還是第二層次的天然氣企業,都可以直接為最終用戶供氣。

從1998年開始,德國著手建立、健全以天然氣市場自由化為目標的法律法規。德國聯邦卡特爾局(Bundeskartellamt),又稱企業聯合管理局,負責在聯邦政府頒布的競爭法令框架內對天然氣公司之間的競爭進行監管,避免壟斷的發生。之前德國天然氣市場普遍存在的長達二三十年的供氣合同被認定為非法,從而為更多公司提供了進入市場的機會,也為用戶提供了選擇供氣商的機會。

當前,德國政府主要通過兩個方面的工作,使天然氣市場逐步走向開放。其一,為第三方提供公平進入市場的機會。在德國,管道公司普遍為大型能源公司所擁有,其有能力通過不對外開放自身的管道設備,使潛在的有競爭關系的天然氣貿易商無法參與到市場中來。因此,需要將管道公司從能源企業中剝離出來,形成獨立的、只提供運輸服務的管道企業。這些獨立出來的管道公司需要對市場公開其管道的輸送能力(訂單量和剩余量),并對所有用戶開放相關信息,從而為其他貿易商提供公平的機會使用其管網設施,從而能夠參與到天然氣輸配市場中來。但是,由于歷史原因,通過法律強制剝離出來的管道公司與其前母公司普遍存在千絲萬縷的聯系,因此,在一些管道公司公布的管道輸氣能力信息中,經常可以看到“某些管道已經被其前母公司預定了全部的輸氣量,無法為其他公司提供輸氣能力”的信息,而事實上該管道尚有剩余輸氣能力。其二,使更多的天然氣在市場中流動。2006年4月,聯邦卡特爾局規定下游公司不得與單一的供氣商簽訂長期合同。舉例說明:如果一個供氣商提供給下游公司的氣量超過了該公司全年用氣量的80%,則只能簽訂最長不超過兩年的合同;如果一個供氣商提供給下游公司的氣量超過了該公司全年用氣量的50%,則最多簽訂為期4年的合同。通過此方法,可以將更多的天然氣釋放到市場中。從企業的角度出發,德國的能源公司普遍認為上述兩點措施會影響上游和中游管道企業對管網進行投資建設的積極性,同時也會影響供氣的穩定性。不過無論如何,未來的德國天然氣市場都在向著更加開放、更加自由化的方向前進,這一點毋庸置疑。

3天然氣管網

德國擁有5家大型長輸管道運營公司(圖5[5])以及近40×104km管道組成的復雜管網,其中包括超過10×104km(27%)的0.1MPa以上的輸氣管道、15×104km(35%)的1000Pa~0.1MPa的輸氣管道以及約15×104km低于1000Pa的城市配氣管網。

3.1管道運營公司

(1)OpenGridEurope:其位于德國埃森,2010年8月成立,其前身是E.ON集團天然氣輸送公司。該公司是目前德國最大的天然氣管道公司,管轄超過11466km的天然氣管網,其中包括一些重要的長輸管道(MEGAL、TENP、NETRA等),管網覆蓋德國除東北部的多數地區,年輸量超過600×108m3。

(2)WingasTransport:是Wingas公司旗下的長輸管道公司,總部位于德國卡塞爾。該公司擁有總長度2303km的天然氣管網,絕大多數為DN800以上的大管徑高壓管道,年輸量超過150×108m3。

(3)GasunieDeutschland:是荷蘭Gasunie公司的全資子公司,總部位于德國漢諾威。2008年Gasunie收購德國BEBTransport公司的管道業務,組建了GasunieDeutschland,隨后成為德國西北部最重要的天然氣管道公司。其在德國境內擁有總長度約3200km的天然氣管道,年輸量超過130×108m3。同時,該公司與OpenGridEurope和VNGOntras共同運行德國北部的重要輸氣干線NETRA,為柏林供氣。

(4)VNGOntras:是德國第3大天然氣進口廠商VNG的下屬管道公司,是原東德地區最主要的天然氣管網運營商,總部位于德國萊比錫。其擁有總長度為7228km的天然氣管道,年輸量超過150×108m3。

(5)Thyssengas:總部位于多特蒙德,運營管網主要位于德國西部的萊茵河-魯爾工業區,管道總長度超過4200km,年輸量約60×108m3。由于進口天然氣的原產地不同,在德國市場內存在兩種熱值的天然氣,即根據燃氣的沃泊指數區分為高熱值氣(12.8~15.7kW?h/m3)和低熱值氣(10.5~13.0kW?h/m3)。高熱值氣主要由俄羅斯、挪威、北海氣田的進口氣組成,低熱值氣則為德國本土生產以及從荷蘭進口的天然氣。因此,德國的天然氣管網也被分成了兩個獨立的系統分別輸送不同熱值的天然氣。高熱值天然氣管網廣泛分布于德國大部分地區,而低熱值天然氣管網則主要集中在西北部地區,靠近德國和荷蘭邊境。以上5家管道公司中,位于東部地區的VNGOntras和以輸送俄羅斯進口天然氣為主的WingasTransport公司的管網完全用于輸送高熱值天然氣,而其他3家公司則各自管理運營兩套管網以輸送不同質量的天然氣。

3.2現有和在建長輸管道

(1)MEGAL管道:MEGAL是德語MittelEurop-ischeGasleitung的縮寫,即中歐天然氣管道。該管道是自東至西貫穿德國南部的天然氣動脈,包括貫穿德國南部的干線管道MEGALNord和連接奧地利與德國邊境的南部支線管道MEGALSüd,始建于1975年,1980年投產,總投資3.34×1012歐元。干線管道為兩條平行鋪設的長度分別為459km和448km的埋地管道,上游管徑DN1100~DN1200,下游管徑略有縮小,為DN900[6],起點為捷克和德國的邊境城市瓦德豪斯(Waidhaus),終點為德國和法國的邊境城市梅德斯海姆(Medelsheim),沿途設置3座壓縮機站,設計壓力8MPa,年輸送能力220×108m3。南部支線MEGALSüd則是一條管徑DN800、長度167km的輸氣管道,起于奧地利和德國的邊境城市歐博卡佩爾(Oberkappel),并與干線管道交匯于德國城市施萬多夫(Schwandorf)和羅森施塔特(Rothenstadt)附近,沿途設置有兩座壓縮機站,設計壓力6.75MPa。德國OpenGridEurope公司擁有該管道51%的所有權,法國燃氣公司和奧地利OMV公司分別擁有該公司44%和5%的所有權,目前法國燃氣公司的子公司GRTgazDeutschlandGmbH負責其日常的運行管理。

(2)TENP管道:德國西南部地區的一條主要長輸天燃氣管道,始建于1972年,負責將北海氣田生產的天然氣經過荷蘭輸送至德國,隨后沿德法邊境向南輸送至德國和瑞士邊境,最后進入意大利。德國境內的管道全長500km,采用兩條DN900管道平行鋪設,沿途設置4座壓縮機站,設計輸量155×108m3/a[7]。該管道與MEGAL管道交匯于德國米特爾布魯恩(Mittelbrunn)地區,E.ON魯爾氣公司和意大利Eni公司合資組成的TENP管道公司(所有權分別為51%和49%)負責其日常的運行管理。

(3)NETRA管道:NETRA是德語NorddeutscheErdgasTransversale的縮寫,即北德天然氣橫貫線。該管道1995年投產,全長408km,起于德國西北部海岸城市埃姆登(Emden)和道努姆(Dornum),負責將北海產天然氣輸送至柏林和沿線其他城市,設計輸量214×108m3/a。管道所有者分別為德國OpenGridEurope(41.7%)、GasunieDeutschland(29.6%)以及挪威國家石油公司Statoi(l28.7%)。(4)OPAL和NEL管道:近年來,俄羅斯和烏克蘭在天然氣收費和過境問題上頻頻出現摩擦,對一些歐洲國家的天然氣供應造成影響。因此,俄羅斯建設了穿越波羅的海的NordStream(北溪)海底天然氣管道,直達德國東北部。“北溪”管道的建成開通使俄羅斯首次實現不必經過第三國領土,直接向西歐國家輸氣。德國境內則建造了OPAL管道(Ostsee-Pipeline-Anbindungsleitung波羅的海管道聯絡線)和NEL管道(NorddeutscheErdgasleitung北德天然氣管道),由“北溪”管道進口的天然氣可進一步向南和向西輸送(圖6[8])。OPAL管道始于“北溪”管道的終點——格賴夫斯瓦爾德的Lubmin小鎮,沿德國東部邊境向南直至德國和捷克邊境小鎮奧爾本豪(Olbernhau),全長470km,管徑DN1400,在柏林附近的萊德蘭(Radeland)設置一座壓縮機站,設計壓力10MPa,年輸量350×108m3。NEL管道從Lubmin起始至德國西北部的Rehden,全長440km,管徑DN1200,設計壓力10MPa,年輸量200×108m3[9]。OPAL管道已于2011年12月通氣,NEL管道目前尚處于建造階段,預計2012年投產;未來這兩條管道均將與WingasTransport公司的管網相連。此外,WingasTransport公司擁有的天然氣管道也基本上是德國比較重要的輸氣干線,例如:JAGAL、STEGAL、MIDAL和WEDAL等。

4地下儲氣庫

德國一直比較重視儲氣庫設施,尤其是地下儲氣庫的發展。儲氣庫不但可以實現調峰的目的而且對于德國這樣的天然氣進口大國,發展儲氣庫,在保證供氣安全方面具有重要的現實意義。德國目前擁有近50座儲氣庫,能夠提供超過200×108m3的工作氣量,如果將正在建造和未來幾年計劃建造的儲氣庫考慮在內,可供使用的工作氣量將達到300×108m3[10],占其全年天然氣消耗量的30%以上,按最大日采氣量計,其有效氣量可供采氣約50d(表1)。如果按照德國天然氣全年平均消耗量計算,在全部進口和生產斷絕的情況下,可確保全國供氣近100d,可以有效地保證供氣安全。德國的大型能源企業普遍涉及儲氣庫的建造和運營,如E.ON魯爾氣、Wingas、VNG和RWE及其子公司。同時,這些企業還組建獨立的儲氣庫公司對部分儲氣庫進行專門管理,如E.ONGasStorage公司。另有些儲氣庫由當地的燃氣公司負責,主要負責城市供氣調峰,如柏林的GASAGBerlinerGaswerke公司和漢諾威的GHG-GasspeicherHannover公司等。

綜上所述,德國的天然氣輸配設施經過多年發展已經進入相對成熟的階段,擁有遍布全國的管網和儲氣庫設施。與此同時,德國積極開拓新的進口氣源,加強與俄羅斯等歐洲主要天然氣出口國的直接聯系,很大程度上保障了供氣的可靠性與安全性。另一方面,德國積極涉足可再生能源在燃氣領域的應用、沼氣開發、風力發電系統與天然氣系統的整合等課題,均將為未來德國的能源戰略提供更有效的保障。在天然氣市場方面,德國從20世紀末開啟了市場自由化進程,雖然當前還存在一些不足,但已經基本建立了相對完善的市場準入機制和相對開放的天然氣貿易市場;在未來,德國將繼續其促進天然氣市場自由化的努力,最終建立公平開放的天然氣市場。

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