天然气：通向双碳目标的桥梁
1、天然气简介
1.1 天然气的成分构成
天然气是指蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物，包括油田气、气田气、煤层气和生物生
成气等等。开采出的天然气从井口运输至加工厂，经过脱除碳氢化合物以及水蒸气等杂质，加工成为
天然气销售给消费者。
天然气可以用作燃料，也可以用作化工原料，因为价格低廉、热效率高和排放低而闻名。天然气
最初是作为石油的伴生产物，获取的收益主要是为了弥补或降低原油开采的成本，因而多瞄准传统能
源的替代市场。随着天然气需求的增加，以及天然气开采和利用途径的不断发展，天然气逐渐成为独
立的能源产品和重要的工业原料。
天然气的主要成分为甲烷，甲烷成分占比 85%和少量乙烷（
9%）、丙烷（
3%）、氮（
2%）和丁
烷（
1%）组成。天然气的主要来源：油田气、气田气和页岩气，在中国来源还包括煤层气和煤制气。
烷类碳氢化合物的分子式为：CnH（2n+2），甲烷是最简单的有机物，也是含碳量最小、含氢量最大
的烃。C1-C4 为气体，戊烷（C5）以上为液体，LPG 的成分为 C3-C4，丙烷和丁烷，汽油的成分为
C5-C12，柴油的成分为 C12-C22。常温下气态物质的相对分子质量越大，沸点越高；换言之，碳含量
越低越难，甲烷无法通过常温加压液化，要使甲烷液化，必须首先将其温度降为低于-82.55℃，再加
压，碳含量越高从液体气化就会受到环境的限制，如丁烷-4℃就是液态，国内北方冬季丁烷气化效果
不好。
1.2 天然气的形态与换算
压缩天然气 CNG，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。液化天然气
LNG（
Liquefied Natural Gas），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
是将天然气经过脱水、脱硫后，通过深度冷冻而形成的低温液体。经过净化及冷冻后，其有害杂质已
清除干净，纯度较 CNG 有进一步的提高，因而燃烧产物也更为洁净，环保效益更为显著。
LNG 是标准状态下甲烷的 625 倍，1 吨 LNG 大致为 2.2 立方，故 1 吨 LNG 可气化 1375 立方天
然气。
1.3 天然气的储运与用途
天然气贸易环节储运主要有管道气和 LNG 运输船两种方式。国内天然气主力产区集中在陕西、
内蒙、新疆、四川、重庆和青海等地，陆上管道气则主要来自中亚国家和中俄东线进口气的俄罗斯；
LNG 来源广泛，但主要接收设施集中在东部沿海地区。西气东输三线、陕京四线、中俄东线（北段、
中段）、中靖联络线、青宁线、天津深圳地区 LNG 外输管道等干线管道相继投产，“十三五”时期
累计建成长输管道 4.6 万千米，全国天然气管道总里程达到约 11 万千米。储气设施建设步伐加快，
基本形成了以地下储气库和沿海 LNG 接收站储罐为主，其他调峰方式为补充的综合调峰体系。
根据《BP 世界能源统计年鉴-2021》，2020 年天然气在全球一次能源中的占比仍持续上升，创下
24.7%的历史新高。而在我国，2020 年天然气在一次能源中的占比为 8%，煤炭在能源结构中占比最
大，煤炭占比为 57%，石油占比为 20%。天然气的用途上主要有：居民用气、工业燃料、发电、化
工和交通运输。从占比上看，居民用气和工业燃料占比都在 37-38%左右，发电占比 16%，化工占比
9%、交通运输占比很小
1.4 天然气与 LPG 的异同
天然气与大连商品交易所的 LPG 期货是不同的，它们的主要用途都是燃料，经常容易产生混淆。
我们从成分组成、来源、液化和气化的条件等角度来说明天然气与 LPG 具有明显不同之处。
（
1）天然气的主要成分是甲烷，大连商品交易所 LPG 期货的标准交割品是燃料用 LPG，为丙烷
和丁烷组成的混合气，国内从海外进口的 LPG 主要以纯丙烷为主，其次以纯丁烷形态进口。单位重
量的天然气的含碳量比 LPG 低，因此，天然气更加低碳环保。
（
2）天然气的主要来自大自然存在的甲烷，来自于专门的气田或页岩气。LPG 的主要来源是石
油炼厂，在炼油过程中产生的副产品，LPG 的回收率通常在 2%-5%。
（
3）甲烷是非常轻的气体，在常温下无法单靠加压实现液化，液化条件必须要有低温的要求。
而 LPG 可以通过常温高压和低温常压实现液化。
LNG 很容易气化，1 立方 LNG 可以膨胀 625 倍左右，
丙烷和丁烷混合组成的燃料用 LPG 气化的膨胀倍数为 250 倍左右，纯丁烷 LPG 在-4℃以下就是液体，
在北方冬季环境温度低于-4℃纯丁烷 LPG 无法气化。
天然气和 LPG 都是易燃易爆的危化品，在我国作为燃料的比例都超过 50%，它们两者的主要用
途相近，也存在一定的替代性，在城镇居民燃料方面，随着管道天然气的逐步普及，天然气对城镇居
民液化石油气的使用有替代作用。尽管它们的应用场景不是非常容易切换，主要作为燃料使用，决定
了它们的价格有一定的关联性。
2、天然气供需状况
2.1 全球天然气供需格局
2020 年，受新冠疫情与低油价双重冲击，世界天然气产量为 3.85 万亿立方米，同比下降 3.3%。
其中，美国、俄罗斯-中亚地区和拉美地区产量分别下降 154 亿立方米、321 亿立方米和 194 亿立方米。
2020 年，全球天然气勘探活动有所回落，世界天然气可采储量 188.1 万亿立方米，同比下降 1.2%，
但在黑海盆地、西西伯利亚盆地、奥特尼瓜盆地、苏里南盆地、桑托斯盆地等地区风险勘探仍获重大
突破。
新冠疫情严重影响全球范围产品生产与贸易，一次能源消费总量下降 4.5%。2020 年，世界天然
气消费量 3.82 万亿立方米，同比下降 2.3%。北美地区天然气消费量 1.03 万亿立方米，同比下降 2.6%。
其中，美国消费量 8320 亿立方米，同比下降 2.3%；加拿大消费量 1126 亿立方米，同比下降 4.7%；
墨西哥消费量 863 亿立方米，同比下降 2.2%。欧洲天然气消费量 5411 亿立方米，同比下降 2.5%，
工业和发电用天然气大幅下降是主因。亚太地区消费增速放缓，天然气消费量 8616 亿立方米，同比
增长 0.1%，中国需求增速先抑后扬，全年同比增长 6.9%；日本主要用气行业需求低迷，同比下降 3.7%；
韩国全年需求稳中有升，增长 0.8%；印度天然气消费小幅增长 0.3%。
2021 年，全球经济复苏、能源清洁化转型、可再生能源供应不足等多种因素导致今年天然气需
求的快速增长。据欧盟委员会数据，今年一季度和二季度，欧盟天然气消费量同比增幅分别为 7.6%
和 18.7%，库存同比分别降低 25%和 46%。至二季度末，欧盟天然气产品库存量为 1177 亿立方米，
低于过去五年的中位水平。据国家发改委的数据，今年前 8 月，中国天然气表观消费量达到 2406.2
亿立方米，同比增长 16.8%。根据 EIA 的天然气报告，截至 11 月 19 日当周，美国天然气库存总量为
36230 亿立方英尺，较此前一周减少 210 亿立方英尺，较去年同期减少 3200 亿立方英尺，同比降幅
8.1%，同时较 5 年均值低 580 亿立方英尺，降幅 1.6%。全球天然气消费量超预期增长，而供应端增
量不明显，欧美地区天然气库存显著下降，从而推升天然气价格。
2.2 造成全球天然气价格暴涨的原因分析
2021 年 10 月 5 日，欧美天然气价格普遍触及年内最高点，英国天然气期货活跃合约收盘价达到
296.7 便士/色姆，较 2020 年底时的价格累计涨幅高达 421%，较 2 月底时低点最大涨幅为 660%；美
国天然气价格相对较小，10 月 5 日美国天然气期货活跃合约收盘价 6.33 美元/百万英热单位，较 2020
年底累计涨 148%。
长期价格低廉的天然气，在 2021 年疯狂上涨，全球天然气暴涨主要有以下几个方面的原因：
（
1）全球主要经济体都在推动能源转型，大量的资金投入于可再生能源领域；在投资环境和行
业大势的影响下，主要油气公司对于产业上游的投入也相应收缩。2020 年，新冠疫情对全球经济与
能源消费造成重创，能源价格跌入历史性低点，更加剧了油气产业在上游的资金撤离，为天然气供应
增速乏力埋下了伏笔。
（
2）需求方面，全球经济恢复苏对能源的消费需求增长。今年北半球夏季高温持续时间长，且
欧洲风力发电偏低、巴西干旱造成水电发电下降，中国的水力发电和风力发电也不及预期，可再生能
源发电不给力造成传统化石能源消费占比上升。多种因素共同作用，造成 2021 年全球对天然气的消
费需求上升
（
3）当前正处于全球“碳达峰、碳中和”能源转型政策加速阶段，在全球碳中和风潮的推动下，
欧美国家去煤减核，天然气作为化石能源中相对更加低碳环保的能源，天然气成为弥补煤炭减量的一
种选择，对天然气需求增量进一步提升。
（
4）除了基本供需面因素以外，欧洲、美国与俄罗斯三方的地缘政治角力持续影响着欧洲天然
气市场，欧美央行宽松货币政策和财政刺激的政策，则进一步导致了天然气价格的走高。作为欧洲天
然气的重要供应方，俄罗斯近几个月有意无意对输欧天然气进行调整，也导致了欧洲天然气市场的动
荡。围绕天然气价格和过境费问题，俄罗斯与乌克兰两国争执多年。9 月 10 日，从俄罗斯出发，穿
越波罗的海抵达德国的天然气管道——“北溪 2 号”全线铺设完成，该管道旨在绕过乌克兰避免高昂的
天然气过境费用。该管道全部通气后，俄罗斯输送到欧洲的天然气将达到 550 亿立方米。但美国多次
出面反对该项目，出于自身利益，美国首先不希望俄罗斯与自己争夺欧洲市场，另外一方面也不希望
俄罗斯通过该管道来打压乌克兰及其他中东欧国家。
2.3 我国天然气供需情况及展望
2020 年，国内天然气消费量已经达到 4.1 亿吨标准煤，较 2016 年增长 51.6%。值得注意的是，
在 2020 年，全球天然气消费都因新冠疫情和经济衰退而减少，中国的天然气消费仍保持了正增长。
根据《中国天然气发展报告（
2021）》中的数据，2020 年，全国天然气产量 1925 亿立方米，同
比增长 9.8%。其中，煤层气产量 67 亿立方米，同比增长 13.5%；页岩气产量超 200 亿立方米，同比
增长 32.6%；煤制天然气产量 47 亿立方米，同比增长 8.8%。天然气产量增速连续两年快于消费增速，
供应安全保障能力持续提升。2020 年，天然气探明新增地质储量 1.29 万亿立方米。其中，天然气、
页岩气和煤层气新增探明地质储量分别达到 10357 亿立方米、1918 亿立方米、673 亿立方米。页岩油
气勘探实现多点开花，四川盆地深层页岩气勘探开发取得新突破，进一步夯实页岩气增储上产的资源
基础。2020 年，天然气进口量 1404 亿立方米，同比增加 3.6%。其中，全年 LNG 进口量 6713 万吨，
同比增长 11.5%；管道气进口量 477 亿立方米，同比下降 8.9%。2020 年，中国天然气消费量 3280 亿
立方米，增量约 220 亿立方米，同比增长 6.9%，占一次能源消费总量的 8.4%。2020 年，中国天然气
进口依存度 42.8%，呈逐年上升趋势。
据国家能源局数据，今年 1-10 月，中国生产天然气 1684 亿立方米，同比增长 9.4%，较 2019 年
同期增长 19.2%；但相较于前 8 个月 16.8%的消费增长率，国内仍需要加大进口气来保证资源供给。
国家海关总署数据显示，今年前 10 月，中国进口天然气总量达到 9907.4 万吨，较 2020 年同期
增长 22.3%；进口总金额达到 2560.4 亿元，同比增长 36.0%。
中国的天然气供需形势，从总体上看，呈现国内产量、进口和需求同比增长的态势，由于需求增
量旺盛，进口依存度不断上升。2020 年，天然气在国内一次能源的消费占比为 8.4%，与全球 25%的
占比相比较，依然有很大提升空间。未来，随着碳减排的压力越来越大，对天气的需求将会持续增长，
预计，2025 年天然气消费规模达到 4300 亿～4500 亿立方米，2030 年达到 5500 亿～6000 亿立方米，
其后天然气消费稳步可持续增长，2040 年前后进入发展平台期。
碳达峰将会加快天然气发展步伐，推动天然气持续稳步增产。天然气产量 2025 年达到 2300 亿立
方米以上，其后继续稳步增长，预计在 2040 年及以后较长时期稳定在 3000 亿立方米以上水平。
3、天然气定价模式
3.1 全球天然气定价区域性特征比较明显
从全球有代表性的天然气绝对价格和价格表现看，区域性定价的特征比较明显，不同区域的价格
和价格表现差异非常大，与原油全球性的定价特征明显不同。随着跨境输气管道和 LNG 海运贸易的
发展，天然气市场正从区域性市场向全球化市场演进。
2020 年，世界 LNG 贸易量 4879 亿立方米，同比上升 0.6%，LNG 进口增量主要来自亚洲，出
口增量主要来自美国、澳大利亚和卡塔尔。进口方面，亚太地区进口总量 3454 亿立方米，同比增长
3.3%；欧洲进口总量 1148 亿立方米，同比下降 3.8%。出口方面，美国出口量 614 亿立方米，同比增
长 29.2%；俄罗斯出口量 404 亿立方米，同比增长 3.1%；澳大利亚出口量 1062 亿立方米，同比增长
1.2%；卡塔尔出口量 1061 亿立方米，首次被澳大利亚超越。2020 年，全球新签合同的期限缩短，合
同量缩小20%，以100 万～200万吨合同为主，新签LNG 合同定价仍以与油价挂钩为主，占比约79.7%，
与油价挂钩的平均斜率降至 10% ～11%。
3.2 我国 LNG 进口定价与国际原油价格挂钩
在中国天然气市场方面，“三桶油”把控上游天然气生产并主导 LNG 资源的进口；在消费端，
存在地区间不平衡和季节性不平衡的特点。在进口气当中，管道气进口占 14.6%，LNG 进口占总量
的 28.5%；而当前国内 LNG 进口以长协为主，与油价挂钩占比占多数。国内直接与暴涨的 JKM（日
韩基准）挂钩的进口气占国内天然气消费总量的不到 3%。因此，今年，海外天然气价格暴涨对我国
天然气价格的影响相对较小。根据海关总署的数据，1-10 月我国累计进口天然气 9907.4 万吨，同比
增加 22.3%，进口均价 2584.4 元/吨，进口均价同比上涨 11.2%。
由于天然气上游勘探开采的资金、技术壁垒较高，还存在相应的监管法规、注册审批等要求，天
然气生产一直由“三桶油”为主导；国家管网集团成立之后，国内管输系统更加集中，“三桶油”的
上游开采业务更为聚焦，并主导着海外 LNG 资源的进口；与此同时，国内诸多民企的 LNG 业务也在
迅猛发展。
从地区来看，南方地区和东部地区的经济实力要强于北方和中西部，因此天然气需求增长也较为
快速，对于天然气也有更高的价格承受能力；而北方冬季采暖消耗大量能源，在大气污染治理力度逐
渐加大的环境下，“煤改气”的推进导致冬季取暖期的天然气需求呈爆发式增长，但涉及冬季居民取
暖的民生问题，因而对价格的承受能力相对较弱。
从供需来看，国内天然气主力产区集中在陕西、内蒙、新疆、四川、重庆和青海等地，陆上管道
气则主要来自中亚国家和中俄东线进口气的俄罗斯；LNG 来源广泛，但主要接收设施集中在东部沿
海地区。夏季东部和南部经济发达地区消耗大量天然气，冬季北方取暖带来天然气需求暴增。
天然气不易储存，液化条件要求较高，运输也存在一定限制，开采出来无法及时消费掉，累库压
力上升时会造成价格下跌，这是天然气长期以来价格低廉的很大原因。天然气区域性、阶段性的供需
形势，将决定天然气的价格。就中国进口 LNG 而言，中国进口 LNG 资源主要是以国际油价挂钩，因
此，国内天然气进口价格跟海外的天然气价格关联性较弱。
4、与天然气关联度较高的期货品种
4.1 甲醇
天然气制甲醇是天然气在化工领域的重要应用，海外甲醇的生产装置以天然气制为主，我国甲醇
生产以煤制为主，煤制甲醇占比 70%以上，天然气制甲醇占总产能的比例在 15%左右。2020 年，我
国实际甲醇产量 7063 万吨，进口甲醇 1300 万吨，进口依存度 15.5%，国内天然气制甲醇加上进口占
我国甲醇供应量的比例超过 30%。
每年冬季，因北方取暖对天然气的消费需求增加，为了保证民用，工业用天然气的数量都会受到
一定限制。每年 12 月-次年 1 月份，都会出现部分天然气制甲醇的装置长期停车的现象。从甲醇期货
5 月合约在 12 月份和 1 月份的表现看，12 月甲醇价格具有季节性偏强的特点。
4.2 玻璃
玻璃的生产过程使用的燃料油石油焦、煤制气和天然气，天然气是玻璃生产过程中的一种重要燃
料。北方地区煤炭资源丰富，厂家所用的燃料多为煤制气，成本较低。华中地区所用的燃料多为石油
焦，成本相较煤制气略高。受环保及产品质量要求等因素，部分地区和企业以天然气作为主要燃料，
产品品质好，烟气排放清洁无污染，环保压力较小，但天然气的成本较高。
生产 1 吨玻璃需要 210 立方的天然气，以 2.5 元/立方的价格估算，用气成本在 525 元/吨，占玻
璃生产成本的 35-40%。管道气的价格相对稳定，LNG 的价格频繁波动，目前 LNG 的价格在 7400 元
/吨左右，每立方的价格在 5.38 元左右，按照 LNG 市场价，生产 1 吨玻璃的用气成本高达 1130 元/
吨。
燃料受季节性因素的影响较明显，北方冬季供暖会对天然气和煤炭价格产生较大影响，部分地区
在冬季出现“气荒”现象，在“压非保民”的政策指导下，会影响玻璃企业正常生产，因此，部分生
产厂家会建设两套燃料系统备用。初步了解，玻璃生产过程中使用天然气的比例在 25-30%，天然气
价格过高，或促使玻璃生产企业转用其他燃料。
5、总结
天然气液化条件要求高、仓储和运输受到诸多限制，生产端弱季节性而民用消费端季节性较强，
区域性和阶段性的供需矛盾频繁转变，从而决定了天然气价格的高波动性。2020 年，LNG 的价格波
动区间 2400-8750 元/吨；2021 年，扣除年初时冬季高价 LNG 的价格波动区间 3100-7700 元/吨，在海
外天然气纷纷创出历史新高的情况下，国内 LNG 价格虽然未超过年初时的高点，但从波动区间看，
2021 年的价格波动依然非常剧烈。
天然气的定价模式多元化，全球缺乏具有权威性的统一的价格指导，欧洲、美国和亚太地区无论
从绝对价格还是涨跌表现差异非常大。就国内而言，也有频繁变动的 LNG 市场价和长期不变的管道
气价格。国内天然气期货上市后，将有助于在国内形成有指导意义的价格。
上海期货交易所在推进天然气期货上市事宜，我们通过梳理天然气方面的信息，旨在提前了解天
然气的概况。为实现“碳达峰、碳中和的”的目标，天然气作为相对更加低碳环保的能源，在可再生
能源成为主力供应之前将起到桥梁过渡作用，
目前，跟天然气有一定关联性的期货品种是甲醇和玻璃，天然气对它们的生产成本有一定影响，
但由于占比不大，在玻璃生产过程中作为燃料，也可以被其他燃料替代，天然气对甲醇和玻璃的价格
有影响，但不是决定性因素。2020 年 11 月时，LNG 的价格价格只有 3500-3900 元/吨，12 月至 2021
年 1 月，很短时间内涨至 8750 元吨的历史高位，很多工业消费企业措手不及，而今年还未真正进入
寒冬，LNG 的价格持续在 7000 元/吨以上，消费企业或已有所准备，而且国家持续推进煤炭和天然气
保供稳价工作，严冬到来之际，天然气的供需形势，或许并不非常紧张。此外，影响甲醇和玻璃价格
的主要因素还在于它们各自的供求关系，天然气因素的影响只是其中一个方面。
风险提示：对甲醇和玻璃的季节性价格表现进行分析，旨在说明天然气对这两个品种的阶段性影
响，不构成投资
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