带你走进美国天然气市场

概述 1 北美天然气市场 3 天然气需求 9 天然气供给 12 结论 25 词汇 26

概述
天然气是美国一种重要的能源来源
天然气的重要性自从上世纪90年代以来与日俱增。天然气是一种诱人的能源，因为它既干净又高效，而且在国内和加拿大已经探明了足够的储备。整个上世纪90年代，这些因素以及天然气便宜的价格让它受到越来越多投资者的青睐。
举个例子，上个十年美国新建的绝大部分的发电厂都是天然气作为发电能源的。然而，在过去5-7年内，天然气的价格一路上升（见图1）。当然，天然气价格的上升让家庭供暖成本与日俱增，增加了天然气发电厂的生产成本，也降低了以天然气作为能源的公司的竞争力。考虑到天然气涨价给消费者和企业竞争力带来的挑战，消费者、企业家以及政策决定者开始对北美天然气价格上涨产生疑问。要回答这个问题，需要了解以下三个方面：

* 北美市场天然气价格由油气田天然气供给和天然气市场需求共同决定。市场需求很大程度上取决于替代燃料的价格，经济增长趋势，和自然环境条件——比如冬天的供暖需要以及夏天的制冷需要。 * 美国天然气市场是高度竞争的市场。天然气市场现货和期货价格都是竞争的结果，其中现货价格体现 当下市场行情，期货价格体现人们对市场走向的预期。市场价格是由上千个卖家和买家的购买行为决定的。 * 美国消费的天然气主要来自于国内和加拿大进口。液化天然气进口预计会继续增长，如果这成为现实的话，美国将成为规模不断扩大的世界天然气市场。 如同本宣传册所描述的那样，北美的天然气需求之所以旺盛，是经济增长和其他因素导致的。此外，高油价使得天然气更加诱人，因为几乎没有从哪个天然气主导的工业用户能够通过转化为石油主导的方式而 盈利。然而从供给方面来看，尽管开发活动更加频繁，现有天然气田的开发枯竭也给北美天然气供给量的继续增加带来压力。此外，仍有许多天然气资源在现有技术条件下无法开采。对于天然气的高价，政治领域和市场领域的反应是增加资源保护、增加现有资源的开发利用、更好的开发技术、推广基础设施以便将阿拉斯加州的天然气资源用于本土、从加拿大和其他海外国家管道进口等。
图1 亨利枢纽的天然气平均现价，1996年7月-2006年8月

天然气在美国能源中占有重要的一席之地
天然气占美国消费市场上能源的23%。 另外两种主要能源是石油和煤炭。由于其功能多样，干净清洁的特性，天然气受到广泛欢迎。因此，天然气被广泛用于家庭烹饪、房屋供暖、工业过程原料及发电。
天然气行业的物理结构
图2系统展示了天然气行业的物理结构以及从生产到消费的主要步骤，包括：
开发生产
开发生产包括寻找天然气田并生产天然气，或者从原油中提取伴生气。
处理
天然气的处理过程主要是除去杂质和其他高价值产物，生成满足工业标准的干气流，这些干气流可以用于运输或管道传输。
运输
天然气在高压管线中传输，从产地传输到终端用户、存储区域以及分销公司。
存储
仅仅依靠天然气生产和配送系统并不能满足用气峰值的需求。为了满足用气峰值的需要，大量的天然气都需要储存在地下，靠近消费终端的位置。这些储存的天然气能够满足峰值，比如寒冷冬日的用量。
地区分销
地区分销商运营某一地区的天然气管线系统，用于把天然气通过高压管线送至终端用户处。液化天然气同样能够作为后备资源加以储存。
图2 天然气的物理流量

图3美国部分天然气生产区域和管道流量

图3为部分主要天然气生产区域。如图所示，大多数州都能够找到天然气的踪迹。陆上主要生产区域包括落基山区，德州，路易斯安娜州。此外，墨西哥湾是主要的海上天然气来源。

4 受访问限制的美国天然气资源 (TCF)
Source: EIA, Platts, National Petroleum Council

如图4所示，沿海区域，包括海岸和阿拉斯加半岛都禁止勘探。在包括落基山脉的一些区域，地下大约有125万亿立方英尺 (TCF)的天然气不是禁止开发，就是开发受限（比如地面有自然保护区等）。此外，佛罗里达西侧还有大约25万亿立方英尺的天然气无法开采。2 如图中所示，全美大约有225万亿立方英尺的天然气储备，目前禁止开发或无法开采，这些储备大约是美国2005年消费的天然气总量的10倍。3

图5 2001-2006年采暖季节的住宅消费者支付的天然气价格明细
Source: EIA

一旦天然气的生产加工完成，它立即被注入管道，运往消费者以及地区分销商。运输成本占天然气价格的很大一部分。天然气管道运输以及区域分销商对价格的调节要收到联邦或州政府部门的管制。
近年来，取暖时期（11月-3月）的天然气运输成本已经从天然气价格所占比例62%下降到42%，而天然气本身的成本则从38%上升到58%（见图5）。

上世纪80年代末和90年代初，美国国内天然气需求快速增长，从1983年的17万亿立方英尺增长到1995年的22万亿立方英尺，大约上升了30%。大部分时间内，天然气都是石油的更便宜的替代能源。结果就是，90年代天然气的低价以及人们对天然气保持低价的心理预期带来了大规模的天然气投资，尤其是天然气发电设备的投资。此外，越来越严格的环境保护管制以及天然气清洁的特性也让更多消费者更青睐天然气。
图6展示了不同国民经济部门的天然气消费情况。如图所示，工业部门是天然气最大的消费者，一般消费35%以上的天然气。一般来说，居民消费占第二大的份额，大约为总消费量的22%。然而，用于发电的天然气自从1990年末起大幅上升，部分是因为天然气发电厂更容易取得营业许可。事实上，自从1999年以来，天然气发电量已经翻了3倍，而发电用天然气量自从1996到2005年更是超过了50%。天然气的商业使用保持稳定，包括为办公场所和居住场所供暖。

天然气的需求快速增长

超过6千万美国家庭使用天然气热水、供暖、烹饪。总而言之，天然气占美国家庭供暖能源的一多半。 居住和商业的天然气供暖需求对天气变化是非常敏感的，体现在天气变化是短期内天然气市场需求变化的主要影响因子。这样的结果就是，天然气需求呈现很强的季节周期性，尤其在冬天需求量达到峰值，如图7所示。天然气管线和分销公司必须合理计划以满足消费者峰值的需要。季节性带来的另一个结果就是一年之内不同的季节天然气价格也存在差异。

图6 美国天然气按国民经济部门的消费量, 1990年1月 -2005年12月

图7 天然气消费量，生产量和储存活动，2001年1月-2006年6月

如同前页所叙，天然气生产和运输系统并非满足将全部峰值用量从生产区域直接运往消费者。为了满足冬季天然气的高需求，很大一部分天然气（超过全年用量的10%）在气温更热、需求更少的时候被储存起来。图7展示了天然气生产和储存的模式。
较平坦的紫色线条表示天然气在美国的生产和进口量。根据该图，全年生产量基本保持稳定，但冬季消费量极高，而春季到秋季消费量则很低。
冬季天然气市场更加紧张。在针对供暖的天然气需求压力下，天然气价格上升，那些在非用气高峰期储存廉价燃气的人便能够通过这一涨价趋势获取利润。然而受管制区域分销商的储存行为却和价格趋势相独立，这是因为管制部门要求分销商储存一定的燃气，用于服务顾客用气峰值的需求。因此，天然气存货量不仅仅是市场驱动，同时也有政府管制的因素。
冬季能够利用储存的天然气，而且业界也认为需求会继续上涨，然而受天气变化以及存量波动的影响，冬季的天然气仍然存在很大的波动性。原因是很直观的：举个例子，如果秋季天然气的存货量偏低，那么就有人会担心冬季供气不足，买方便愿意花更多的钱来确保冬季的用气量。这种压力导致了市场价的上涨。恰恰相反，2005-2006年气温比预期更加暖和，事先准备充足的天然气便遭遇了价格的下降。
今日，天然气的供给和需求是高度均衡的。也就是说，供给方面的突然中止，比如2005年飓风带来的墨西哥湾开采停止，将导致天然气价格的迅速上升。投资者们试图寻找新的供给方，但是新的供给方式需要数月甚至数年的开发才能推广。此外，短期内需求对高价的反应是受限的，因为许多天然气消费者（尤其是居住和商业用户）并没有短期内更换能源种类，或减少能源需求的方式。长期来看，高昂的价格确实导致了需求的减少。比如说，一些美国的燃气工业用户，比如化工厂、化肥厂将永久关闭。.5 天气和储存量将继续影响天然气价格的季节性变化。

美国97%的天然气供给来自国内及加拿大
图8所示为美国国内天然气总产量。如图所示，国内产量在2001年达到峰值，之后缓慢下降。截止2005年，产量相比2001年下降了7%。这一下降部分是源于一些气场开发过度带来的产量下降，然而新开发的非传统资源却并不具备同样高的生产力。此外，许多尚未开发的天然气资源依然禁止开发。此外，美国2005年减少的产量部分是由于飓风导致沿岸石油开发中止所致。

图8 1990 -2005年间美国天然气市场总产量

图9 1990-2025天然气供给量及预测供给量

图9展示了美国天然气供给的来源。最近若干年内，大约82%的天然气供给来自美国国内。大约15%的美国天然气消费从加拿大进口。其余3%来自液化天然气进口。

图10 1992-2005年墨西哥湾的天然气生产量

从墨西哥湾的天然气生产量能够看出美国国内天然气田的退化过程。图10描述了墨西哥湾的天然气产量，以及200米及更深的深水钻井产量比例。
墨西哥湾的产量在1997年达到了最高，但是之后产量受深水钻井数量增多的影响，产量缓慢下降。截至目前，墨西哥天然气产量大约有38%都来自于深水钻井。因此，海湾石油开采为了避免产量下降不得不诉诸更昂贵的资源以及更先进的技术。

图11 1990-2025年按照来源划分的天然气生产量

图11显示了美国传统天然气产地、沿岸天然气产地（主要是墨西哥湾）、非传统天然气产地的产量。非传统产地包括深井、煤层气、致密砂岩及其他一些更昂贵、更难以开发的资源。非传统来源生产的天然气总量不断增长，而传统产地以及沿岸产地的产量在下降。开发这些非传统资源的脚步将会随着钻井及其他技术的进步、以及越来越多的资源允许开发而逐渐加快。

显而易见，北美市场紧张的供给和需求的平衡解释了过去5-7年内天然气价格上升的趋势。能够开采天然气的传统资源正在逐渐成熟。因此，生产商必须进行结构转移，将资源更多利用于开发难度更大、更加昂贵的研发方向。

图12 1990-2005年间新生产天然气井及 井口价格

天然气工业对高昂的价格做出了回应，它们试图加大寻找和开发资源的力度。生产商已经寻找并开发了一些非传统资源，比如煤层气、致密砂岩、深水资源等。
此外，如图12所示，天然气生产商已经增加了钻井数量，从1999年的大约11000口增长到2005年的27000口。技术进步带来了钻井开发能力的进步。如图13所示，干枯钻井的百分比从上一个十年开始逐渐下降。

图13 1990-2005年间勘测及已开发干油井
74%
siajg
17%

随着传统美国天然气供给盆地，以及墨西哥湾的天然气供给保持不变或下降，美国必须寻求新的能源来源，以及新的技术，来确保天然气供给。
新增国内供给
美国仍存在供给增长的潜质，比如落基山区，比如墨西哥湾的深水区与，以及其他区域。然而，落基山区和墨西哥湾新增的天然气开发活动受到了严格限制。6
加拿大进口
正如在美国国内一样，加拿大的供给情况也出现了产量下降，主要来自于供给来源的老化，以及非传统资源产量的增加，此外还包括北极地区产量增加的因素。因此，加拿大的总产量预计仍然会保持稳定。而出口美国的天然气总量，由于加拿大国内消费能力的增加将会逐渐减少。加拿大预期会使用更多天然气用于楼房供暖以及用于从焦油砂中开发非传统石油。根据能源情报署最近的预测，加拿大进口美国的石油总量在2000-2005年间已经达到了峰值，之后20年内会逐渐下降（见图9）。在加拿大以及美国本土开发区域新增的产量很有吸引力，因为有丰富的管线资源能够将这些天然气运往市场。对于美国消费者而言，仍有许多潜力巨大的天然气来源，但是需要巨额投资才能开发这些资源并推向市场。
美国北极区域天然气供给
目前来看，美国在阿拉斯加的北极区域（比如普鲁德霍湾）存在大量的天然气资源。已经被证实的天然气储量大约在45万亿立方英尺左右，而潜在的储量据估计超过250万亿立方英尺。7尽管有修建新管线的计划，但在此之前这些天然气资源并没连接到管线，无法运输到美国本土。新建的管线每天大约能够运输400亿立方英尺的天然气8，或者大约美国2005年平均消费量的7%。
$14.00

图14 1996年7月至2006年6月，按月的美国液化天然气进口额，以及现货价格。

液化天然气进口
目前，美国进口的一小部分天然气属于液化天然气。作为对国内天然气高价的回应，2002年以来液化天然气进口迅速增长。如图14所示，最近几年来美国通过重新开放老的液化石油气终端进而增加了液化天然气的进口量。这些终端是在1970年到1980年间的天然气短缺时代修建，但是随着天然气价格下降、新的终端修建而尘封。此外，开发商们宣布了新的计划，计划额外修建40所液化天然气进口终端。9然而，液化天然气终端很难获得许可，也很难修建，而且这些计划内进口终端最终能有多少付诸建设仍然不明朗。
尽管绝大多数分析师同意能源情报署关于液化天然气对北美天然气供给增长重要意义的解释，液化天然气对于天然气供给的长远意义仍然不得而知。即使考虑到近年来天然气价格增长的因素，美国的天然气价格仍然要高于其他一些国家，比如日本或者欧洲。这些国家很大一部分的天然气供给都依赖于液化天然气。10北美液化天然气角色的增加将把北美区域市场和全球市场更好地联系起来。结果就是，美国天然气价格终将紧跟全球供需关系，如同美国石油价格一样。
天然气如何被交易
图15展示了一些天然气从制造商交易到用户的方式。美国天然气产业是高度竞争的，因为生产商有上千家。11一些生产商具备将产品推向市场、售给区域分销商或大规模工业用户的能力（一些大客户属于“系统内”终端用户，意味着他们从区域分销商处接受实体天然气供给，而另一些则属于“系统外”终端用户，这些用户只是一些跨州的管线）。其他生产商将产品推向销售者，通常这些销售者具备大量集中天然气、并将天然气运往买家的能力。销售者规模可大可小，他们将天然气卖给区域分销公司，或直接卖给与管道直接连接的工业或商业用户。
图15商业及金融合约

绝大多数居住和商业用户从区域分销公司购买天然气。与之相反，许多工业用户能够选择从销售者或生产商处购买天然气，越过区域分销公司。
买家和卖家有许多种，受不同种类的商业合约限制，这些买家和卖家出售或购买天然气。结果就是，天然气在现货市场出售，或者长期采用统一价格，或在合约包含价格变动的条款。销售者能够通过汇集大量的买家和卖家信息来满足顾客的不同需要。此外，销售者和其他买家、卖家能够运用金融工具规避价格波动带来的风险。

图16 作为交易和运输节点的天然气市场中心

需要注意到，管线并不购买也不出售天然气。绝大多数的主要管线都属于受联邦管制的跨州管线。这些管线提供转运和储存服务，同时受这些服务的限制。12因此，管线按照政府管制的速率为买方和卖方运输天然气。
国内天然气市场是高度竞争的现货市场，在这里包括经纪人在内的客户购买或出售天然气。图16展示了美国一些用于实体运输的天然气的交易点。这些交易点同时也是经纪人在固定价格进行交易的市场中心。除这些市场中心以外，天然气在许多地点公开交易，包括私人管线以及私人交易点，在这些地方管线一般和区域分销商相连。

美国最重要的市场中心就是位于南路易斯安娜州的亨利枢纽，因为这是全美最活跃、容量最大的交易中心。亨利枢纽和16家不同的州内及跨州管线相连，因此和北美主要的消费区域连接非常高效。因为其特殊的地理位置以及高度联通的性能，亨利枢纽被用作纽约商品交易所（NYMEX）天然气期货合约的运送点，以及整个北美天然气市场定价参考的运送点。
在图16所示的类似许多个交易点，买家和卖家每天都在“现货”基础上进行天然气交易。现货市场交易一般通过网络或电话进行，最终买方同意按照商定价格在某一交易点购买卖方提供的天然气。天然气现货价格反映每天的供需平衡，这一价格是经常变动的。
除去每天的现货交易，每月的现货交易经常在“竞价周”发生，也就是每个月的最后五个工作日。在竞价周，买方和卖方安排未来一月内实体天然气的购买和销售，包括管线的运输计划安排。
许多消费者通过长期合约购买未来某个特定时间的天然气。不同情况下时间跨度可长可短。一般来说长期合约的价格都不是固定的，而是建立在交易快报的价格信息指数之上。一部分交易相关出版物在对买方和卖方进行市场调研的基础上发布指数价格（市场位置如图16所示），调研的数据通常来自每日或每月的交易情况。
期货以及其他金融合约
除去现货供应，天然气衍生品也在纽约商品交易所进行交易。商品交易所的一种天然气期货合约要求卖方向买方提供一定数量的天然气，价格按照合约商定时的价格而定，地点为亨利枢纽。当合约签订时，未来的成交价格就已经商定。由于对未来特定时间天然气价格的预期会变化，期货合约的价格也会随之变动。

图17 1990-2005年间天然气 期货交易合约

商品交易所期货合约的衍生工具使得市场参与者规避风险成为可能。这些风险来源于天然气价格的多边性。例如，一家使用天然气的制造工厂或许会因为每月、每日的天然气价格波动而面临多变的现金流。为了减少这些风险，工厂可以按照指数化的价格签订天然气购买合约。此外，还可以购买天然气涨价随之涨价，或天然气价格下降随之降价的金融衍生工具。这样的结果是，价格高时，衍生工具的价值将上升到抵销额外的天然气成本，反之亦然。
从1990年成立以来，天然气期货市场发展迅速。图17显示了1990年至2005年商品交易所每年交易的天然气合约的数量。这个市场是由大量的，不同类型的买家和卖家构成。出于商业利益考虑，缔约方经常使用期货合约，以减少他们的价格风险，方式就是锁定未来一个月交付的天然气价格。例如，每月都生产并销售天然气的生产商能够使用商品交易所期货合约锁定价格，并在该价位为购买者提供天然气产品。

图18 按交易这类型划分的每周平仓合约，2000年1月-2006年9月

此外，该市场流入了越来越多的不含商业利益的团体。非商业人士按照合同价格购买和销售期货合约（而非以对冲市场自然位置），这样做他们就能够增加商业团体的保险程度，并为期货市场注入流动性。如图18所示，自从2002年以来这些非商业交易商持有的未平仓合约急剧增加。市场通过所有类型的交易者的交易活动受益，因为要在一段时间内持续有效的贸易，这些当事人必须掌握足够信息，而他们参与市场也能够确保市场价格反映了所有，不论是当下还是未来的供需信息。

图19 2003年4月14日天然气期货定价

期货市场也提供了有价值的信息，这些信息反映在指定的未来日期交付的天然气价格的预期。例如，如果在2005年，一个期货合约于2006年4月交货的天然气价格是每百万英热单位8美元，这代表8美元是成千上万的买家和卖家关于2006年4月最佳估计的价格（在这种情况下，价格增加了）。15这一觅价功能是有益的，因为它为最善于回应市场的人提供准确的市场信息。例如，是存储额外的天然气，或投资其他不同的燃料。
图19提供了一个2003年4月某一天天然气期货价格的快照。该图显示了在接下来的36个月内交付天然气的价格。期货合约价格反映了买家和卖家的期望，2003年4月时，预期的现货天然气价格将在未来的取暖季节（十月至三月）较高，而和在非采暖季节（四月至九月）较低。
市场驱动：美国天然气市场高度竞争
每时每刻，都有成千上万的美国公司生产天然气，成千上万的消费者购买天然气。近年来，天然气价格的急剧上升反映了自然市场反应供应紧张和需求的平衡。对天然气的需求一直强劲，尤其是来自电力部门的用气容量在1999年以后增加了两倍。在供给方面，美国绝大部分消耗的天然气都产自本土或加拿大相对成熟的气田。这些气田维持生产水平的努力越发密集（和昂贵）。维持现有油田生产需要技术的持续改善。预计其他新来源的供给，比如阿拉斯加北坡，以及增加的液化天然气进口，足以抵消国内生产下降。此外，允许开采更多的资源，将目前禁地开放开采，将进一步提升国内的天然气供应。
英热单位（Btu） 一英热单位是指需要将一英磅水提升一法式度所需的热量。这是天然气交易中最常见的热量单位。美国中西部一个典型的家庭在采暖季节平均使用的天然气大约为14百万英热单位。 煤层气 煤层气是煤炭沉积物中的天然气。典型的开采需要从煤炭抽水使天然气体释出。 立方英尺（cf） 立方英尺（CF）是一个衡量天然气的标准方式，一立方英尺等于标准温度和压力条件（华氏60度和14.73磅每平方英寸的标准）下，边长为一尺的立方体所含的天然气量。一立方英尺天然气含1031英热单位能量。BCF（十亿立方英尺）和TCF（万亿立方英尺）也是天然气行业普遍使用的缩写。 深层天然气 深层气是特定区域相对一般天然气埋藏更深的天然气。在有关联邦能源管制委员会的情况里，具体定义是指发现深度超过15000英尺的天然气。 深水天然气 深水天然气是位于墨西哥湾的至少200米（656英尺）深的天然气。 干气 干气是指1）液化烃部分已被移除的气体流（即，经过租赁、开采和/或工厂分离）和2）非烃类气体已被移除的天然气，以免在这些气体足够多的情况下达不到销售标准。注意：干气也被称为消费级的天然气。用于测量的参数是绝对华氏60度的单位立方英尺和14.73磅每平方英寸。 干井 干井是指在勘探或开发过程中发现无法生产足够的数量石油或天然气的油井或气井。 期货合约 期货合约是有约束力的，买方和卖方之间的法律协议。协议规定双方在指定的时间、地点、和价格交付某一特定数量的商品。这些买卖合约受到监管。每天，不同的期货交易依据在交易所结算的市场现值，价格也有所不同。许多天然气期货合约在纽约商品交易所结束交易时没有实际的实物交割。最经常被期货合约在交割日之前平仓或取消，并通常被用作金融风险管理和投资工具，而不是供应的目的。. 液化天然气 液化天然气（LNG）是指通过大气压力降低其温度至-260度华氏温度液化的天然气。此液化过程将原始的气体体积减少了约600倍。 退化 退化是指天然气资源储备，在一个气田，盆地，或其他地区发展的相对状态。在常见的用法中，一个领域的“退化”是指天然气产量已经开始下降。一个“退化盆地”是一个已经经历了大量的勘探和生产活动的盆地，而未发现或开采的天然气资源相对较少的盆地。

柜台交易(OTC) 柜台交易是指非组织化的交易行为。 储备 是指特定地质和工程条件下，依靠现有的经济和技术水平下可以开采的天然气储量。 现货市场 天然气现货市场是一个天然气购买和销售为即时或短期交货市场。交易期通常为30天或以下。本次交易不意味着买方和卖方之间未来的持续交易安排。现货市场一般与许多管道互连，从而拥有大量的买家和卖家。美国路易斯安那州南部的亨利枢纽是最知名的天然气现货市场。 致密砂岩气 致密砂岩气是埋藏于渗透率较低的砂岩中的非常规天然气。 非常规天然气 非常规天然气是指从煤层（煤层气）和低渗透砂岩和页岩地层（分别为致密砂岩和页岩气）中提取的天然气。非常规天然气在过去十年已经成为美国国内生产越来越重要的组成部分。虽然非常规天然气资源丰富，他们的生产成本一般都更昂贵。
Source:
Energy Information Administration (http://www.eia.doe.gov/).

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[ 2 ]. Energy Information Administration,“Energy Basics 101,” www.eia.doe.gov/basics/energybasics101.html.
[ 3 ]. http://www.eia.doe.gov/kids/energyfacts/sources/non
renewable/naturalgas.html#WHAT%20IT%20IS%20USED%20FOR.