頁岩氣能拯救台灣，為核能爭議與能源供應解套嗎？
媒體爭相報導卻從沒說清楚過的最火議題，本書完整呈現。期望給下個世代乾淨、安全未來的你，應該認識頁岩氣；
憂心經濟前景、產業發展，關心全球局勢的你，更應該了解頁岩氣。
‧誰讓美國2012年的碳排放量回到1995年水準，成就歐巴馬耀眼政績？
‧為什麼2013年年初台灣油價漲聲四起的同時，美國卻「油、氣、電價格連三降」？
‧嚴重打擊俄羅斯和中東各國經濟實力和國際地位，重新形塑世界政治新局面的關鍵是什麼？
‧什麼能源讓中國當局寧願賭上五十萬人性命也要不顧一切地搶挖、探勘？
答案都是
頁岩氣此外，它還是讓美國從金融危機中翻身的救星，帶動美國製造業復甦、放棄核能產業、大幅改善貿易逆差、降低對中東能源依賴……
如果說二十世紀末最重要的龍頭產業是IT產業，
二十一世紀最重要的產業就是──頁岩氣革命帶起的天然氣產業。◎什麼是「頁岩氣革命」？
頁岩氣是從頁岩層中開採出來的一種天然氣，儲量豐富，但開採難度高，直到近年來美國技術突破，大幅降低開採成本，才開始量產。頁岩氣的量產帶動美國製造業復甦、貿易逆差狀況改善等等效應，國際能源總署（IEA）還預測，美國將在2025～2030年左右，成為全球最大的能源產出國。此即所謂的「頁岩氣革命」。
◎為什麼國際能源總署（IEA）預測天然氣需求將會增加？
‧價格比石油低廉。
‧頁岩氣登場使天然氣的生產餘力遽增。
‧福島核災後自歐洲蔓延的廢核運動。
‧相同熱值的化石燃料中，天然氣的二氧化碳排放量相對較少（煤炭10：石油8：天然氣6），可以對緩和地球暖化有所貢獻。
◎頁岩氣造成的國際情勢影響？
‧降低美國對中東的能源依賴度。
‧提升世界各國跟美國貿易談判的意願。
‧造成主導天然氣價格的俄羅斯經濟震盪。
頁岩氣不是新發現，但各種面向的討論卻在美國出現技術性突破之後才開始引爆、延燒。儘管311福島核災帶動全球反核意識抬頭，也喚醒全民對能源議題的關心和參與，然而，能源的道路怎麼走，才能走得安全、合宜？我們又得對能源有多少認識，才能對我們自己和下個世代負責？這本由產學經驗相當豐富的專家所著的書，完整地介紹頁岩氣及其分布狀況、帶起的各面向變革和造成的國際情勢變動，也進而讓我們更深入、更全面地理解能源議題。它恰巧能夠補足我們的能源知識缺口，對於能源的未來走向，也給了絕佳的答案。
作者簡介：
伊原賢Ibara Masaru
東京大學工學博士，石油學會獎勵賞。一九八三年加入石油公團（現在的獨立行政法人石油天然氣和金屬礦產公司〔通稱JOGMEC〕），歷經技術部門、石油開發中心、阿拉伯聯合大公國扎庫姆（Zakum）油田開發工作、生產技術研究室長、天然氣有效利用研究企畫團隊負責人、JOGMEC 休士頓事務所所長。二○○八年起致力於石油、天然氣上層技術的調查與分析工作。
譯者簡介：
莊雅琇
日本法政大學大學院畢業。現為專職譯者，譯有《傳奇筆記本MOLESKINE：書寫個性人生的61則手帳活用術》、《給20世代，100個Google不到的黃金守則：逆轉漂流人生，迎接下一站幸福》、《Dr.南雲7日瘦身術：年輕20歲，瘦了15公斤！》、《迪士尼的感動魔法：全心待客之道》等。
章節試閱
改變能源市場的頁岩氣
美國能源市場結構變革
美國投入頁岩氣探勘的起步較早，成功開採的結果，不僅大幅提高天然氣的供應量，也改變了能源市場對未來的展望。
根據美國能源資訊局在二○一一年四月時所做的推測顯示，頁岩氣在地下的資源量，亦即「原始埋藏量」為25,300 萬兆立方呎；認為可運用既有技術開採的蘊藏量，也就是「技術上可採蘊藏量（符合市場經濟效益的「確定可採蘊藏量」
〔Proved Recoverable Reserves〕會更少）」為6,622 兆立方呎。另一方面，全球傳統天然氣在二○○九年底的確定可採蘊藏量約6,600 兆立方呎，而天然氣在二○○八年的年消耗量則是106 兆立方呎。相較之下，應該不難理解頁岩氣的蘊藏量究竟有多麼龐大。
事實上，過去是由美國的中堅企業主導開發「沉睡資源」的工作。石油巨擘英國BP 與美國埃克森美孚（Exxon Mobil Corp.）在二○○八年的天然氣產量並未超過前年，反觀美國的中堅石油企業切薩皮克能源公司（Chesapeake Energy）、阿納達科石油公司（Anadarko Petroleum）以及克洛斯提柏能源公司（XTO Energy Inc.）的天然氣產量，均比前年成長兩位數。
由此可知，開採頁岩氣與否，在數字上即反映出如此大的差距。石油巨擘們自然不會袖手旁觀，也相繼投入開採頁岩氣。二○○九年底，埃克森美孚以四兆日圓併購克洛斯提柏能源公司，震驚了石油業界。一般認為，此舉是為了將美國開採頁岩氣的技術經驗應用在歐洲其他的新興事業上。另一方面，美國天然氣大廠德文能源公司（Devon Energy Corp.）宣布將轉投資於開發美國境內的頁岩氣，因此以十三億美元出售墨西哥灣深海區的優質油田，包括「Cascade 油田、Jack 油田與St. Malo 油田」（可採蘊藏量3 億至9 億桶），使能源發展轉向頁岩氣的形勢愈來愈鮮明。
這股非傳統天然氣的開發熱潮也影響了美國以外的其他國家，相信未來會延燒至加拿大、歐洲、中國等國。在這波風潮下，全球非傳統天然氣的生產規模若是換算成同熱值的石油，二○○八年的每天產量已達到四百多萬桶，與液化天然氣的市場規模在相抗衡的情況下持續增加產量（圖1-7）。
頁岩氣開發事業的經濟效益之高備受矚目。與液化天然氣相比，從生產初期到取得收益的期間相當短，且好處是容易根據市場需求動向調整產量。儘管一座天然氣井的產量並不多，但是在頁岩氣礦床開鑿數千座採掘井的話，即可望大幅提升產量。
除了來自政治因素的助力，如今頁岩氣已成了開發風險較低的資源，對企業家來說，這是一項十分具有吸引力的商業模式。由於需要鉅額資金投入開發，因此最重要的是尋找強大的資金奧援。而日本的貿易公司也注意到頁岩氣的需求日益增加，二○○九年底開始與海外石油企業合作開發事業。
隨著頁岩氣開發的速度加快，或許在不久的將來，頁岩氣不會再被視作「非傳統」天然氣了。過去已有先例，美國在開發非傳統緻密地層天然氣的時期甚早，因此在二○○九年底的天然氣統計分類上，便將它列入「傳統天然氣」之中。這意味著緻密地層天然氣的產量增加，再也不能算是開採困難的「非傳統天然氣」。同時，也證明它足以和傳統天然氣在相同的條件下展開競爭。如今頁岩氣也和緻密地層天然氣一樣，能運用技術開採量產，有朝一日，也會被當作「傳統」的天然氣資源吧。
由於水平鑽井與水力壓裂等技術以驚人的速度成長，使人們得以開採沉睡於地球中的龐大天然氣資源。初步估計，尚未開發的非傳統天然氣「技術上可採蘊藏量」為230.3 兆m3，至少占未開發的傳統天然氣約60％（圖1-8）。
圖1-8 的數據資料，可視作全球最近天然氣剩餘確定可採蘊藏量（181.2 兆立方米／二○○九年統計）的外數。
不過，前提是基於經濟效益原則投入市場的「確定剩餘可採蘊藏量」，其市場價格必須反映出包括輸送設備在內的「生產成本」。
因此，把市場上的天然氣價格變動考慮在內，並假設可在符合經濟效益的情況下開採出「技術上可採蘊藏量」的一半，以此估算全球天然氣可採年數的話，其中傳統天然氣的「確定剩餘可採蘊藏量」為六十年，再加上圖1-8 計算出來的數據（〔404.4 ＋230.3〕×0.5÷3 ＝ 105.8 年），可以肯定全球天然氣至少可開採一百六十年以上。
非傳統天然氣的普及，將為全球天然氣市場結構帶來重大變革。液化天然氣與天然氣管線輸送，都是依據石油價格來決定長期購買合約的價格，然而如前所述，受到美國頁岩氣擴大生產的影響，造成歐洲的天然氣市場交易現貨價格大跌，與長期購買合約的價格相去甚遠，因此，德國等國家的天然氣消費大戶均要求廢止以石油價格為計價指標。
今後全球天然氣市場的五大變化
今後全球的天然氣市場，預估會從根本產生下列幾項變化。
首先是第一項，歐洲透過輸送管線自俄羅斯天然氣公司（Gazprom）進口的數量會減少。當能源巨頭俄羅斯天然氣公司的影響力不再，便需要另一個長期指標。儘管東亞要求廢止以石油價格為計價指標的聲浪並不大，然而一旦歐洲的能源市場生變，必定會帶來極大的影響。另一方面，日本的核能發電廠在東日本大地震後停止運轉，使得火力發電用的液化天然氣進口量遽增。但是，由於液化天然氣的進口價格是以石油價格為計價指標，因此日本是以高出市價許多的昂貴價格購買，這種情形也引發不少質疑。
第二項變化，俄羅斯與中亞的重要性降低。針對液化天然氣與其他天然氣的現貨價格，歐洲將以德國等國為中心，產生要求廢止以石油為計價指標的結構性問題。由於美國的石油期貨幾乎沒有反映出供需平衡的情形，因此液化天然氣、其他天然氣的現貨價格與石油價格相去甚遠的問題，未來極有可能長期持續下去。如此一來，以石油價格為計價指標的合理性已失去大半，頁岩氣革命若是延燒到歐洲，俄羅斯與中亞的重要性降低將成定局（圖1-9）。
第三項變化，隨著全球液化天然氣的供應量增加，愈來愈多交易量只維持在長期不提照付（Take-or-pay contract）合約的最低購買量，尤其是因應夏季高峰期而購入儲備天然氣時，會轉向購買低成本的液化天然氣現貨。
第四項變化，由於頁岩氣革命的影響，美國國內的天然氣預估產量產生極大變化，今後頁岩氣或許會以加拿大、歐洲、中國為中心，普及於全世界。
第五項變化，天然氣的全球市場將趨向飽和，不再與原油價格連動，因此天然氣價格很有可能會受到壓力而降價。但是，目前東亞（日本、韓國、台灣）仍然是以液化天然氣的形式儲備，不僅降價的徵兆並不明顯，反而會因為最近的原油價格上揚，面臨漲價的壓力。想要讓天然氣價格迫於形勢壓力而降價，就得透過大規模的合購、或是積極爭取海外的天然氣權益等方式。
如以上所述，進入二十一世紀後，天然氣的供應能力因為頁岩氣的開採而擴大，掀起了一場名副其實的能源「革命」，為全球帶來高度衝擊與結構性的變革。未來應該提高警覺的，固然是大規模開採對環境造成的影響，但是另一方面，新興國家因為經濟急速成長，對能源物資等方面的需求不減反增，為緩解全球能源不足的問題，頁岩氣即成了眾所期待的救星。
世界頁岩氣資源量分析
可能成為頁岩氣大國的國家
為協助評估全球頁岩氣資源量，美國國務院於二○一○年四月發布了「全球頁岩氣倡議（Global Shale Gas Initiative，GSGI）」，將全球的頁岩氣潛力國分為兩大類。
第一類國家，目前雖然是天然氣進口國，但是生產天然氣的基礎設施已臻完善，頁岩氣的預估資源量也能滿足國內的天然氣消耗量。這類國家可謂已具備開發頁岩氣的動機。
具體來說，有法國、波蘭、土耳其、烏克蘭、南非、摩洛哥、智利等國家。尤其是南非把天然氣轉換為液態燃料的天然氣合成油（gas-to-liquid，GTL）技術，以及將煤炭轉成液態燃料的煤炭液化（Coal to Liquids，CTL）技術相當值得期待。
第二類國家，國內的頁岩氣的預估資源量豐富，例如200 兆立方呎，足可供應國內消耗量與出口，同時也具備生產天然氣的基礎設施。
這類國家除了美國以外，還包括加拿大、墨西哥、中國、澳洲、利比亞、阿爾及利亞、阿根廷、巴西等國。主要的特徵是國內已擁有天然氣生產基礎設施，不僅可促進頁岩氣的開採，也能在能源市場上與其他天然氣資源展開競爭。
根據劍橋能源諮詢公司（IHS CERA）在二○一一年五月於「Global LNG Roundtable」所作的預測，全球的頁岩氣開發潛力國家中，除了歐洲以外，其他國家想要實現大規模的開採，至少得耗費五十年以上（以二○一○年為基準）。特別是在資源潛力最高的亞洲，例如中國，頁岩氣極有可能對液化天然氣構成潛在威脅。
差距懸殊的日美天然氣價格
想必讀者都知道，日本購買能源資源的價格高出其他國家甚多。不知各位讀者是否想過，日本以液化天然氣形式進口的天然氣價格，和美國國內的天然氣價格究竟相差多少？
從數字來看，二○一○年的價差為2.5 倍，二○一一年則增加到3.7 倍。為什麼價格上會有如此大的差距？這樣的差距合理嗎？首先為各位說明其背景。
三種世界天然氣價格基準
全球的天然氣價格指標，基本上可分為美國的Henry Hub、英國的NBP 以及日本的JLC 三種價格。
Henry Hub 指的是美國路易西安納州的天然氣輸送管線碼頭（天然氣接收站）。由於在此處進行交易的天然氣價格是美國國內的天然氣價格基準指標，因此稱為「Henry Hub 價格」。
NBP（National Balancing Point） 價格是由倫敦的Heren Energy Ltd. 公司所發表的歐洲天然氣價格。
至於日本的液化天然氣價格，絕大部分是與JCC（Japan Crude Cocktail）價格連動。JCC 指的是日本所有進口原油的CIF平均價格（商品價格加上運費或海上貨物保險費的價格），JLC（Japan LNG Cocktail）則是指日本所有進口液化天然氣的CIF 平均價格。
由於JLC 與其他兩種價格指標的單位不同，因此與全球天然氣價格相比時，必須換算成同樣的熱量單位。一般來說，都是統一換算成百萬BTU（Million British thermal unit：百萬英國熱量單位＝ 1,055MJ ＝ 25.2 萬kcal）的價格來比較。
圖3-1 即是統一以美元／百萬BTU 來表示三種天然氣價格。
出自「BP 統計2011」的圖3-1 是一九八四年到二○一○年這段期間，全球具代表性的天然氣價格指標CIF 價格（換算為US 美元／百萬BTU）年間平均值的變遷（將原油價格換算成天然氣價格時，燃燒1 桶原油的熱量相當於6 百萬BTU，因此，假定100.56 美元／桶，則相當於16.76 美元／百萬BTU）。
由此可知，二○一○年的平均值受到全球經濟不景氣的影響而下滑，相較於原油價格13.47（美元／百萬BTU），JLC 天然氣價格是10.91（美元／百萬BTU），NBP 天然氣價格則是6.56（美元／百萬BTU），Henry Hub 價格更是暴跌至4.39 美元／百萬BTU。
根據圖3-1 所示，Henry Hub 價格下跌的原因除了頁岩氣的產量增加以外，美國「天然氣地產地消」的觀念也是拉低價格的一項因素。
總而言之，換算成熱量單位時，天然氣的交易價格比原油更為低廉。從圖示中也可看出一些端倪，亞洲市場以日本的JLC 天然氣價格為最高。
造成日美天然氣價格差距懸殊的原因
為什麼日本JLC 與美國Henry Hub 價格之間的差距如此懸殊？產生價差的根本原因又是什麼？
其中可分成兩大因素。第一項，美國是依據天然氣市場的供需平衡來決定天然氣價格，日本則是與JCC（所有進口原油的CIF 平均價格）價格連動。第二項，美國與日本在供應天然氣的基礎設施上有差異。
美國的天然氣輸送網絡相當完善，對於供需變化的反應既迅速又靈敏。相形之下，日本將近97％的天然氣都是以液化天然氣的形式進口，並且大多是與國外簽署長期購買合約進口至國內，因此無法像美國那樣透過管線輸送天然氣，並且依照市場供需調整天然氣的價格。日本的液化天然氣基地數量雖然高居世界第一，但是輸送天然氣的管線並沒有涵蓋全國，也沒有如同美國Henry Hub 的天然氣集散地，當然無法建立由供需雙方決定價格的天然氣公開交易市場。
相較於管線輸送的天然氣，液化天然氣除了本身的價格之外，必須再加上液化成本、海上運輸成本與氣化成本，價格自然居高不下。以二○一○年的平均價格來說，Henry Hub 價格為4.39 美元／百萬BTU，日本JLC 的價格則是10.91 美元／百萬BTU，兩者之間的差價竟然高達6.52 美元／百萬BTU（2.5 倍）。二○一一年，受到３‧ １１福島核災過後迫切需要液化天然氣的影響，使得JLC 價格飆漲至14.72 美元／百萬BTU，相較之下，Henry Hub 價格僅有4.03 美元／百萬BTU，兩者間的差額繼續擴大，已達到10.69 美元／百萬BTU（3.7 倍）。到了二○一二年，美、日兩國的天然氣價格差距愈來愈懸殊，日本只得以全球最昂貴的價格購買天然氣。
在這樣的情況下，要求廢止液化天然氣計價公式13）與原油價格連動的聲浪逐漸高漲。除了日本以外，歐美的天然氣買主之間也反對與原油價格連動。如本書所詳述的，由於美國非傳統天然氣中的頁岩氣產量大增，中東的卡達也已完成規模龐大的液化天然氣輸送設備，在產量增加的情形下，勢必會使今後的天然氣供過於求，不太可能拉近原油價格與天然氣價格之間的差距（以上是買方所主張的言論，並非賣方的立場）。
歸根究柢，只要液化天然氣價格仍然與JCC 價格連動，日本就只能以昂貴的價格購買能源資源。以長遠的觀點來看，目前已到了認真考慮是否另闢購買管道，建設「管線輸送網絡」基礎設施的時期了。
改變能源市場的頁岩氣
美國能源市場結構變革
美國投入頁岩氣探勘的起步較早，成功開採的結果，不僅大幅提高天然氣的供應量，也改變了能源市場對未來的展望。
根據美國能源資訊局在二○一一年四月時所做的推測顯示，頁岩氣在地下的資源量，亦即「原始埋藏量」為25,300 萬兆立方呎；認為可運用既有技術開採的蘊藏量，也就是「技術上可採蘊藏量（符合市場經濟效益的「確定可採蘊藏量」
〔Proved Recoverable Reserves〕會更少）」為6,622 兆立方呎。另一方面，全球傳統天然氣在二○○九年底的確定可採蘊藏量約6,600 兆立方呎，而天然氣在...
目錄
前言
第１章 什麼是頁岩氣革命？—美國開採現況
１.１ 開採頁岩氣的背景與起源
１.２ 改變能源市場的頁岩氣
１.３ 頁岩氣實現實用化的開採技術
１.４ 開發重點加速轉向頁岩氣
第２章 頁岩氣爭奪戰已揭幕—全球開採現況
２.１ 加拿大—蘊藏量豐富，須著手建構基礎設施
２.２ 歐洲—能源是否能實現「脫俄入歐」的目標？
２.３ 中國—超越美國，蘊藏量全世界最大
２.４ 世界頁岩氣資源量的分析
第３章 因頁岩氣革命而改變的日本能源政策
３.１ 差距懸殊的日美天然氣價格
３.２ 因福島核電廠事故而生變的日本能源問題
３.３ 解決能源爭議所需的觀點
３.４ 無法成為發電主力的再生能源
３.５ 解決日本能源問題的方向
３.６ 在廢棄核電廠旁建設大型天然氣複循環電廠
３.７ 以全量固定價格收購電力之拙論
第４章 頁岩氣革命衍生的商機
４.１ 幅圍廣泛的天然氣利用方式
４.２ 天然氣火力發電與原料以外的利用方式
４.３ 因頁岩氣革命而擴大的藍海商機
第５章 頁岩氣普及所引發的外交與能源革命
５.１ 日本當務之急為強化談判能力與降低採購成本
５.２ 天然氣生產國的意圖
５.３ 石油巨擘的動向與策略
５.４ 沙烏地阿拉伯逐漸減少石油出口量
５.５ 美國脫中東戰略的後果
５.６ 日本尋求天然氣採購戰略與石油、煤炭的投資組合重整
附論 開發頁岩氣須面對的環境問題與對策
結語－－天然氣是能源救星
前言
第１章 什麼是頁岩氣革命？—美國開採現況
１.１ 開採頁岩氣的背景與起源
１.２ 改變能源市場的頁岩氣
１.３ 頁岩氣實現實用化的開採技術
１.４ 開發重點加速轉向頁岩氣
第２章 頁岩氣爭奪戰已揭幕—全球開採現況
２.１ 加拿大—蘊藏量豐富，須著手建構基礎設施
２.２ 歐洲—能源是否能實現「脫俄入歐」的目標？
２.３ 中國—超越美國，蘊藏量全世界最大
２.４ 世界頁岩氣資源量的分析
第３章 因頁岩氣革命而改變的日本能源政策
３.１ 差距懸殊的日美天然氣價格
３.２ 因福島核電廠事故而生變的日本...
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