解读能源部关于美国液化天然气出口的报告

问题简报25-05，作者：Brian Prest, Alan Krupnick, 和 Jordan Wingenroth —— 2025年3月 1. 引言 2. 美国供应链中的甲烷排放 长期以来一直是世界上最大的天然气生产商之一，美国现在已开始向海外出口液化天然气，或称LNG。美国LNG出口量从每天不到0.1亿立方英尺（亿立方英尺/日）在2015年增至2023年的近12亿立方英尺/日。美国目前超越澳大利亚和卡塔尔作为世界上最大的液化天然气出口国。 在关于液化天然气出口的辩论中，一个重要问题是它们可能发挥的作用，即在加剧或缓解气候问题上，液化天然气与煤炭相比所扮演的角色。 变革：而液化天然气排放的二氧化碳较少 2燃烧后，液化天然气生产的石油和天然气基础设施排放了甲烷，一种极强效的温室气体。Robert Howarth（2024年）发表的一项研究，常被广泛引用，提出了令人震惊的断言：美国出口的液化天然气（LNG）的碳排放强度比煤炭更高。然而，该项研究假设在天然气生产的上游和中期阶段（提取和运输至液化设施）甲烷泄漏率为2.8%，而DOE报告假设的泄漏率要低得多，仅为0.56%。DOE的数值来源于与其实际液化天然气出口报告（DOE 2024）同时发布的美国国家能源技术实验室的报告，该报告旨在反映美国平均水平，主要基于来自美国环境保护署的温室气体报告计划和对温室气体清单的估计，这两者主要依赖工程模型，而不是直接测量。原样：in situ测量。然而，使用遥感技术的科学实证文献反复发现甲烷泄漏率比这些估计值大几倍（例如，参见Alvarez等人，2018年；Omara等人，2018年；张等人，2020年；陈等人，2022年；Omara等人，2022年；Lu等人，2023年；Sherwin等人，2024年）。 在暂停批准新的液化天然气出口许可一年之后，2024年12月，美国能源部（DOE）发布了《美国液化天然气出口的能源、经济和环境评估》（DOE 2024），该报告评估了上述措施带来的后果。持续增长的美国液化天然气（LNG）出口至205 0年。在2025年1月21日，新上任的特朗普政府取消了许可暂停，并将提交关于该报告的公开评论窗口延长至3月20日。这份仍然有效的报告估计了美国液化天然气（LNG）出口扩张如何影响国内能源价格和全球温室气体（GHG）排放，以及许多其他经济和社会结果。关于这一问题的其他观点包括一个分析由标普全球（Yergin等人，2024年）编写 。 复杂建模所需进行预测必然需要许多假设，其中一些受到批评和辩论。我们并非全面审查整个DOE报告，而是聚焦于建模工作的四个方面：（i）天然气供应链中泄漏的甲烷排放，（ii）对美国天然气价格的影响，（iii）对美国LNG未来全球需求的预测，以及（iv）能源消费者如何在LNG进口和其他能源之间进行替代。在适当的情况下，我们还比较了我们的发现与标准普尔全球报告。 例如，Sherwin等人（2024年）使用了1百万个航空（飞机和卫星）地点测量值，针对美国六个主要的石油和天然气生产地区。他们在各个地点发现了广泛变化的甲烷泄漏率，从宾夕法尼亚部分地区的最低0.75%到新墨西哥州二叠纪盆地的最高9.63%不等。 需求的有效甲烷泄漏率为约1.7%，介于美国能源部（DOE）的0.56%和豪沃斯的2.8%之间。换句话说，考虑到关于甲烷排放的经验证据和天然气市场的经济状况，这将使DOE假定的泄漏率增加三倍，而豪沃斯的数据将减少超过三分之一。这将对两项研究的结果产生重大影响，尽管方向相反。 六个盆地平均为2.95%。因此，DOE假设的0.56%比Sherwin等人的最低值还要低25%，约占六个区域平均值的五分之一，即2.95%。 美国能源部（DOE）的价值也仅为霍沃斯（2024）论文中使用的2.8%估计值的五分之一，该论文采用了舍温等（2024）估算的5.3%平均泄漏率，并将其分配给天然气而非石油。关注二叠纪盆地的逻辑在于其相对靠近墨西哥湾沿岸，而这里是大多数现有美国LNG出口终端所在地。 3. 对美国天然气价格的影响 美国能源部（DOE）的研究还评估了出口液化天然气（LNG）对美国天然气价格的影响，估计液化天然气出口量增加32.6 Bcf/d（约为美国天然气供应量的30%）将使亨利枢纽的批发天然气价格从每百万英热单位3.53美元提高到4.62美元/MMBtu（DOE 2024，S-27），增长31%。这意味着每出口1 Bcf/d的价格增长率为0.95%。然而，RFF工作论文（Prest，即将出版）的结果表明，每出口1 Bcf/d的价格增长约为2.5%，是DOE估计的两倍多。也就是说，国内天然气价格可能比DOE预计的（甚至比S&P Global研究提出的）上涨得更多，这将减少燃烧产生的消费和排放。因此降低CO2 但在两种情况下，基本假设并未反映该情况的经济现实。首先，即使能够追踪到从二叠纪盆地到液化天然气终端的物理分子（这在输气管道网络上是一项不可行的任务），由额外液化天然气需求造成的经济稀缺将刺激最价格敏感的供应商增加产量——不一定是最近的供应商或合同中约定的供应商。其次，对气候影响的是因天然气出口增加而产生的总甲烷排放量，而不仅仅是那些“归因”于某种方式的天然气排放份额。如果天然气需求诱导了100单位天然气产量，这些天然气以5.3%的泄漏率泄漏，那么又有100单位石油产量伴随而来的事实并不会以任何有意义的方式减轻天然气的排放——如果有什么的话，额外的石油产量将导致进一步的排放。 为什么DOE的估计如此之小？这似乎表明DOE所使用的模型采用了非常高的隐含天然气供应弹性，大约为1，这意味着每1%的天然气需求增长都与1%的价格增长相关联——对于一个传统上被认为缺乏弹性的商品来说，这是一个非常平缓的供应曲线。这种供应弹性远远高于RFF和其他研究人员所发现的结果。事实上，Prest（即将发表）估计长期天然气供应弹性小于0.3，即小于DOE模型所暗示的三分之一。结合对天然气需求弹性的合理假设，约为-0.2，这表明价格上涨将超过DOE的两倍以上。 因此，0.56%和2.8%的甲烷泄漏率值都是不适当的，但原因不同。适当的值应考虑石油和天然气市场的经济性，并反映为满足增加的LNG出口需求而上升的边际天然气供应来源。二叠纪盆地主要是石油区块，与石油一起从地下开采的“伴生”天然气并不是运营商钻探那些井的主要原因。本简介的合著者之一Prest即将出版的一份RFF工作论文发现，天然气出口需求很可能会主要通过低泄漏的阿巴拉契亚供应（接着是Haynesville页岩）来满足，但其中很大一部分可能不会通过高泄漏、以石油为重点的二叠纪盆地的天然气产出增加来满足。主要结果是，为满足出口需求的边际天然气供应将增加。 4. 未来全球天然气需求与美国液化天然气出口 预测，以及无论是来自本地来源、通过管道传输还是液化后运输的天然气价格，以及替代品的价格。当然，价格是由供求关系的相互作用决定的。 LNG出口增长的需求与成功也取决于其潜在市场。估计市场规模复杂建模过程通常从预测全球能源需求开始，接着估算全球需求中天然气所占份额，然后预测全球对LNG的需求，特别是美国LNG的需求。 DOE报告遵循这些步骤，并通过模拟20种情境来应对未来需求的不确定性。许多假设国家CO 巴黎承诺得到实现。有些人甚至更为乐观，排放已经实现。并且假设净零碳排放 预测全球能源需求已成为一项行业。由于天然气被用于多个领域，从发电和工业设施到家庭供暖，以及常用于填补其他燃料供应的空白，预测未来的天然气需求非常困难。此外，未来的天然气需求将取决于碳捕获与封存（CCS）技术的成功与普及。 2050. 该报告还包括了一个被称为“明确定义政策：模型已解决”的常规情景（BAU），该情景考虑了通胀降低法案、基础设施投资和就业法案以及其他现有美国和世界其他地区（ROW）的政策，但假设没有未来的政策倡议。无论短期内美国的情况如何，未来的全球结果可能介于常规情景和净零极端之间。预测美国能源部（DOE）情景的相对可能性是不切实际的，正如该机构所承认的。图1摘自报告，展示了五个基准情景的结果。它还指出现有产能以及最终投资决定（FID）产能和批准的出口产能水平，这些都没有受到2024年暂停的影响。这个估计与以下模式类似： 预测对液化天然气（LNG）的需求——以及由此产生的美国LNG出口——需要审视所有主要供应来源，并评估其在各个地区的可用性和价格。供应和需求都取决于政策假设、技术和社会经济因素。 全球LNG需求：2030年之前增长相对缓慢，2040年及以后增长速度加快（见表1）。 将近期全球市场收紧。S&P对2030年的24 Bcf/d的预测非常接近DOE批准的数值，且已经准备好进行建设（FID）。由于建设一个LNG工厂并获得全面许可需要几年时间，这意味着任何进一步的许可延迟都可能导致资金闲置。相比之下，DOE的估计远低于2030年的FID，这表明有足够的余地来满足他们分析中所估计的需求。然而，到了2040年，情况却截然不同：DOE预测美国LNG供应将大幅增加（如果仍在批准的限额内），而S&P全球则认为美国的作用将基本上从2030年开始几乎不变。 主要发现是，经美国能源部批准的液化天然气（LNG）出口能力（每日43.6亿立方英尺）足以满足除了基准情境外的所有情境下的需求。即使在基准情境下，需求在2040年之前也得到了充分的满足。另一个重要结果是，直到2030年，美国LNG出口的需求相对平稳，在此之后，在展示的所有情境中，除了一个以外，需求量均有所上升。 这些估计可以与同一天发布的美国能源部报告一同发布的标普全球结果（Yergin等人，2024年）进行比较。在标普全球的基准情景（图2）中，全球液化天然气需求增加64%，从2020年的约48 Bcf/d（365 MMt）增加到2030年的约81Bcf/d（600 MMt），此后至2040年趋于平稳。美国液化天然气出口遵循类似的模式，但增长270%，从2020年的约6 Bcf/d（47 MMt）增加到2030年的约24 Bcf/d（174 MMt），此后基本保持稳定。 表1总结了DOE研究、S&P全球研究和国际能源署（IEA）的预测中上述天然气需求类别，其中IEA在对LNG许可的立场上可能更为中立。估计值已转换为与DOE研究相同的单位（Bcf/d）。IEA在全球LNG需求估计方面比DOE或S&P全球更为保守。 美国天然气出口供应（假设无许可暂停）在S&P全球分析中于2030年高于美国能源部（DOE）的分析，暗示持续暂停可能会出现。 5. 美国液化天然气出口替代了什么？ 如何暂停取消将对全球二氧化碳排放产生的影响 共同污染物，以及能源市场高度依赖于美国液化天然气替代的能源来源——这是一个复杂的问题，需要详细的建模和许多假设。 概念上，考虑到进口液化天然气价格以及一个国家的天然气分配网络，其影响可能会通过几个途径产生。首先，将额外的美国天然气供应投入全球市场部分替代了来自其他国家的天然气。这是否会增加或减少温室气体排放取决于美国液化天然气出口供应链与被取代的国家天然气排放足迹的相对大小。例如，用美国液化天然气替代俄罗斯或阿尔及利亚的天然气，如果这些国家的甲烷泄漏率较高，可能会减少温室气体排放，只要液化、运输和再气化过程中增加的排放量相对于这些国家通过管道运输到用户的排放量较小。另一方面，来自卡塔尔的天然气通常被视为“清洁”。 但是，额外美国出口带来的全球供应增加可能会降低全球天然气价格，仅此一点就可能促使在新能源服务中（如发电、供暖和工业燃料）更多地使用天然气，而这些服务在其他情况下是不会发生的。这些天然气消费的增加不会被其他地方的减少所抵消，因此它们直接转化为温室气体总排放量的增加。 与传统燃料相比，液化天然气(LNG)出口及其在进口国的影响。美国能源部(USA)在研究中所采用的GCAM模式认出了五种置换可能性：煤炭、石油、可再生能源、其他包括核能源在内来源，以及在碳捕集