天然氣是一種穩(wěn)定、靈活的低碳化石能源，在供應(yīng)端和消費(fèi)端具有比較優(yōu)勢(shì)，可作為過(guò)渡能源為建設(shè)清潔低碳、安全高效的新型能源體系以及實(shí)現(xiàn)我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)提供基礎(chǔ)保障。當(dāng)前，我國(guó)能源轉(zhuǎn)型發(fā)展路徑有多種方案設(shè)計(jì)，對(duì)天然氣的發(fā)展前景也有著認(rèn)識(shí)方面的顯著差異，為此，需要明晰碳達(dá)峰、碳中和約束下我國(guó)天然氣發(fā)展的策略。

 

中國(guó)工程院劉合院士科研團(tuán)隊(duì)在中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》2021年第6期發(fā)表《碳達(dá)峰、碳中和約束下我國(guó)天然氣發(fā)展策略研究》。文章在科學(xué)分析碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)兩個(gè)階段發(fā)展關(guān)系，面臨挑戰(zhàn)和堅(jiān)持原則的基礎(chǔ)上，深刻剖析了我國(guó)天然氣的發(fā)展機(jī)遇，分析了在發(fā)電、交通運(yùn)輸、城市燃?xì)?、工業(yè)等重點(diǎn)領(lǐng)域的天然氣比較優(yōu)勢(shì)；從終端價(jià)格、基礎(chǔ)設(shè)施、價(jià)格機(jī)制、發(fā)展速度等方面總結(jié)了制約天然氣發(fā)展的相關(guān)因素，針對(duì)性提出了我國(guó)天然氣的發(fā)展目標(biāo)。文章建議，強(qiáng)化頂層統(tǒng)籌引領(lǐng)，明確天然氣發(fā)展定位與發(fā)展思路；充分發(fā)揮比較優(yōu)勢(shì)，推進(jìn)天然氣消費(fèi)的跨越發(fā)展；合理利用國(guó)內(nèi)國(guó)外兩種資源，確保天然氣充足可靠供應(yīng)；推動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升供應(yīng)安全保障效率和水平；強(qiáng)化土地、財(cái)稅、價(jià)格等政策和機(jī)制建設(shè)，促進(jìn)天然氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

 

 

一、前言

 

碳達(dá)峰、碳中和是國(guó)家重大戰(zhàn)略，旨在以能源體系轉(zhuǎn)型推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展，促使能源體系由以化石能源為主向可再生能源為主轉(zhuǎn)型發(fā)展。當(dāng)前，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)具有以煤為主、能源體系規(guī)模大、轉(zhuǎn)型時(shí)間短、轉(zhuǎn)型成本高等特點(diǎn)；同時(shí)能源轉(zhuǎn)型要解決可再生能源多尺度、波動(dòng)性、不確定性帶來(lái)的能源安全穩(wěn)定供應(yīng)難題，亟待探索能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的可行路徑。天然氣屬于低碳化石能源，發(fā)展基礎(chǔ)雄厚、發(fā)展?jié)摿薮?，在供?yīng)端和消費(fèi)端的各領(lǐng)域具有獨(dú)特的比較優(yōu)勢(shì)；既可在平抑新能源大量接入的電網(wǎng)調(diào)峰、交通領(lǐng)域低碳化發(fā)展、工業(yè)領(lǐng)域減排、城市環(huán)境污染治理等方面發(fā)揮重要作用，也可為儲(chǔ)能，高滲透綠氫，碳捕獲、利用與封存等顛覆性技術(shù)突破和能源體系平穩(wěn)轉(zhuǎn)換贏(yíng)得時(shí)間。因此，明確天然氣在實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)不同階段的角色定位，適時(shí)適度發(fā)揮天然氣清潔低碳、高效穩(wěn)定的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，對(duì)于我國(guó)天然氣行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)具有重要意義。

 

國(guó)內(nèi)外機(jī)構(gòu)相繼開(kāi)展我國(guó)碳中和路線(xiàn)圖研究，分析我國(guó)碳中和發(fā)展路徑并預(yù)測(cè)能源需求。綜合這些機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)結(jié)果，到 2060 年，我國(guó)化石能源消費(fèi)在一次能源消費(fèi)中的占比為 7%~30%；天然氣消費(fèi)量為 1.0×10¹¹~4.9×10¹¹ m³ ，約占一次能源消費(fèi)總量的 3%~16%。不同機(jī)構(gòu)對(duì)化石能源特別是天然氣未來(lái)發(fā)展情況的研究結(jié)論存在顯著差異，反映出各方對(duì)碳達(dá)峰、碳中和轉(zhuǎn)型路徑以及天然氣在轉(zhuǎn)型路徑中的作用認(rèn)識(shí)方面存在明顯分歧。

 

針對(duì)于此，本文在科學(xué)認(rèn)識(shí)碳達(dá)峰、碳中和發(fā)展階段，發(fā)展挑戰(zhàn)，發(fā)展原則的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究天然氣的發(fā)展基礎(chǔ)和供需雙側(cè)的機(jī)遇與優(yōu)勢(shì)，剖析發(fā)展制約因素并提出天然氣發(fā)展的目標(biāo)和建議，以期進(jìn)一步凝聚共識(shí)，明確天然氣發(fā)展地位，為國(guó)家制定碳達(dá)峰、碳中和發(fā)展路徑提供基礎(chǔ)參考。

 

二、科學(xué)認(rèn)識(shí)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)

 

（一）碳達(dá)峰、碳中和是由兩個(gè)階段組成的有機(jī)整體

 

碳達(dá)峰、碳中和兩個(gè)階段的總體發(fā)展方向是一致的，但也存在一定的差異。

 

①發(fā)展階段不同。碳達(dá)峰是碳中和的必經(jīng)階段與先決基礎(chǔ)，而碳中和是碳達(dá)峰的最終目標(biāo)與倒逼約束。

 

②發(fā)展基礎(chǔ)不同。碳達(dá)峰是在能源消費(fèi)增長(zhǎng)、非水可再生能源規(guī)模導(dǎo)入的背景下，高碳化石能源的逐步達(dá)峰與控碳過(guò)程；碳中和則是在能源消費(fèi)達(dá)峰、化石能源設(shè)施逐步退役的背景下，非化石能源的加速增長(zhǎng)過(guò)程。

 

③發(fā)展重點(diǎn)不同。2030 年前以控碳為重點(diǎn)，為可再生能源成熟發(fā)展贏(yíng)得時(shí)間；2030 年后以可再生能源體系構(gòu)建為重點(diǎn)，推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)革命性轉(zhuǎn)型。整體來(lái)看，既不能割裂兩個(gè)階段來(lái)制定能源轉(zhuǎn)型路徑，更不能把兩個(gè)階段弱化合并為一個(gè)階段；2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)是我國(guó)近期能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的重點(diǎn)。

 

（二）碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下能源轉(zhuǎn)型發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

 

能源轉(zhuǎn)型的實(shí)質(zhì)是各領(lǐng)域用能結(jié)構(gòu)的升級(jí)與優(yōu)化調(diào)整、能源供需體系與巨量基礎(chǔ)設(shè)施的升級(jí)轉(zhuǎn)換。目前，我國(guó)是世界第一大能源消費(fèi)國(guó)，能源消費(fèi)量仍將持續(xù)增長(zhǎng)，化石能源占比高，化石能源基礎(chǔ)設(shè)施存量大、新度高，能源轉(zhuǎn)型發(fā)展面臨任務(wù)重、時(shí)間短、成本高等多重挑戰(zhàn)。

 

1. 能源體系規(guī)模大、減排任務(wù)重

 

我國(guó)擁有全球規(guī)模最大的能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)化、輸配、供應(yīng)體系，2020 年的能源生產(chǎn)總量為 4.08×10⁹ tce、能源消費(fèi)總量為 4.98×10⁹ tce，約占全球能源消費(fèi)總量的 25%；火電、水電、風(fēng)電、光伏裝機(jī)規(guī)模均位居世界首位。我國(guó)當(dāng)前仍處于工業(yè)化后期，短期內(nèi)用能需求仍將持續(xù)增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)外多家機(jī)構(gòu)的預(yù)測(cè)結(jié)果表明，我國(guó)能源消費(fèi)總量將在 2035 年前后達(dá)到峰值（約 5.7×10⁹ tce）。在碳排放方面，美國(guó)的歷史峰值為 5.7×10⁹ t，歐盟的歷史峰值為 4.4×10⁹ t，而我國(guó)的碳排放峰值可能在 2030 年前突破 1.04×10¹⁰ t。由此可見(jiàn)，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整和碳減排任務(wù)艱巨且繁重。

 

2. 能源轉(zhuǎn)型時(shí)間短

 

歐盟各國(guó)在 20 世紀(jì) 90 年代已實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，美國(guó)、日本、韓國(guó)等國(guó)家也已在 2010 年左右實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰；按照全球 2050 年凈零排放目標(biāo)計(jì)算，碳達(dá)峰與碳中和的時(shí)間間隔多在 40~70 年，平均周期約為 50 年。我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和的時(shí)間間隔僅為 30 年，在經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展、用能持續(xù)增長(zhǎng)的情況下推動(dòng)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)將面臨發(fā)展與減排的雙重壓力。因此，在距實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)不足 10 年的情況下，亟需統(tǒng)籌短期和中長(zhǎng)期發(fā)展，把握 “十四五”的窗口期、關(guān)鍵期，為實(shí)現(xiàn)短期達(dá)峰和中長(zhǎng)期中和目標(biāo)筑牢基礎(chǔ)。

 

3. 能源轉(zhuǎn)型成本高

 

根據(jù)測(cè)算，我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的總投入約為 136~300 萬(wàn)億元，占到 2030 年前全球?qū)崿F(xiàn)凈零排放總投資成本的 1/3。能源轉(zhuǎn)型成本高昂，在充分引入社會(huì)資本、最大化發(fā)揮市場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)制來(lái)推動(dòng)發(fā)展可再生能源的同時(shí)，更要妥善解決好化石能源基礎(chǔ)設(shè)施擱淺帶來(lái)的成本浪費(fèi)問(wèn)題。例如，歐洲、美國(guó)、日本等國(guó)家和地區(qū)的煤電機(jī)組平均服役年限約為 40 年，目前正處于規(guī)模退役期，煤炭發(fā)展周期與低碳轉(zhuǎn)型趨勢(shì)具有一致性；我國(guó)由于工業(yè)發(fā)展起步較晚，煤電機(jī)組平均投運(yùn)年限僅有 12 年， “一刀切”式的煤電機(jī)組退出機(jī)制會(huì)帶來(lái)極大的資產(chǎn)擱淺成本。

 

為此，在實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的過(guò)程中，既要防范以現(xiàn)實(shí)問(wèn)題為借口的轉(zhuǎn)型遲滯，更要防范不顧實(shí)際的轉(zhuǎn)型冒進(jìn)；應(yīng)按照自身節(jié)奏有序推進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和行動(dòng)，穩(wěn)妥處理好發(fā)展和減排、近期和中長(zhǎng)期的關(guān)系，兼顧不同能源品種在不同階段、不同領(lǐng)域、不同地區(qū)的發(fā)展需要，因地制宜，探索整體轉(zhuǎn)型背景下能源轉(zhuǎn)型路徑的最優(yōu)方案。

 

（三）碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的原則

 

1. 不能以損害能源安全為代價(jià)

 

化石能源在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)仍是我國(guó)能源供應(yīng)的主體，鑒于我國(guó)現(xiàn)階段能源消費(fèi)持續(xù)增長(zhǎng)、油氣對(duì)外依存度高、可再生能源早期發(fā)力不足等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，能源轉(zhuǎn)型過(guò)程中的能源安全隱患逐漸顯現(xiàn)。在煤炭方面，受全球范圍內(nèi)的政策和投資限制，產(chǎn)能急劇壓縮、價(jià)格快速攀升的情況直接導(dǎo)致我國(guó)多地出現(xiàn)“拉閘限電”危機(jī)。在石油和天然氣方面，我國(guó)對(duì)外依存度分別高達(dá) 70%、40%，碳達(dá)峰、碳中和背景下我國(guó)石油進(jìn)口配額不斷收緊，疊加國(guó)際油氣價(jià)格波動(dòng)加劇等因素，國(guó)內(nèi)油氣保供面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在可再生能源方面，全球極端氣候事件頻發(fā)，風(fēng)、光供能的不穩(wěn)定性缺陷逐漸顯現(xiàn)。因此，我國(guó)的能源轉(zhuǎn)型在短期內(nèi)需堅(jiān)持“先立后破” 原則，優(yōu)先穩(wěn)定化石能源供應(yīng)；面向中長(zhǎng)期，大力發(fā)展可再生能源，逐漸擺脫對(duì)進(jìn)口能源的過(guò)渡依賴(lài)，以更加清潔低碳、安全獨(dú)立的能源來(lái)支撐我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

 

2. 不能以大幅提高用能成本為代價(jià)

 

在能源轉(zhuǎn)型過(guò)程中，應(yīng)以降低成本作為推動(dòng)非化石能源替代化石能源的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)，從能源供應(yīng)完全成本角度出發(fā)，考慮可再生能源的發(fā)展規(guī)模與節(jié)奏，綜合可再生能源與化石能源的成本優(yōu)勢(shì)。相關(guān)模擬結(jié)果表明，可再生能源的消納成本會(huì)隨著滲透比例的增加而提高；當(dāng)滲透比例在 30% 時(shí)，消納成本約占我國(guó)平均售電價(jià)格的 17%，在更高比例滲透情景下的消納成本占比將高達(dá) 30%。因此，我國(guó)可再生能源發(fā)展也要充分考慮儲(chǔ)能調(diào)峰技術(shù)的成熟度和發(fā)展規(guī)模，避免出現(xiàn)電力消納成本和終端成本大幅上漲的情形。

 

3. 不能以能源效率損失為代價(jià)

 

國(guó)際能源署（IEA）研究發(fā)現(xiàn)，2020—2070 年能效提升的累計(jì)碳減排貢獻(xiàn)率約為 40%。我國(guó) 2020 年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的能耗約為 0.49 tce/ 萬(wàn)元，是世界平均水平的1.4倍、發(fā)達(dá)國(guó)家的2.1倍。提升能源效率是我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要依托和主導(dǎo)方向。

 

三、我國(guó)天然氣的發(fā)展機(jī)遇和優(yōu)勢(shì)

 

（一）具備跨越式發(fā)展的資源和設(shè)施基礎(chǔ)

 

1. 世界天然氣供應(yīng)充足

 

世界天然氣資源儲(chǔ)量極為豐富，特別是隨著頁(yè)巖氣革命的到來(lái)，大幅提高了天然氣資源的開(kāi)采水平。世界天然氣資源量、儲(chǔ)產(chǎn)量和儲(chǔ)采比情況如表 1所示。2019 年全球剩余常規(guī)和非常規(guī)天然氣可采資源量共計(jì)為 8.03×10¹⁴ m³ ，2020 年剩余探明可采儲(chǔ)量為 1.881×10¹⁴ m³ ；按照 2020 年產(chǎn)量（3.85×10¹¹ m³ ）估算，全球天然氣儲(chǔ)采比為 48.8，仍然維持在較高水平，具備持續(xù)發(fā)展的資源和儲(chǔ)量基礎(chǔ)。近年來(lái)，隨著液化天然氣（LNG）基礎(chǔ)設(shè)施的不斷發(fā)展，全球 LNG 出口國(guó)數(shù)量已超過(guò) 50 個(gè)，LNG 貿(mào)易量持續(xù)快速增長(zhǎng)；近十年的年均增速為 6.8%，遠(yuǎn)高于管道氣 1.8% 的增長(zhǎng)速度。2020 年，LNG 貿(mào)易量達(dá)到 4.879×10¹¹ m³ ，占世界天然氣貿(mào)易總量的 51.9%，首次超過(guò)了管道氣。未來(lái)，全球天然氣產(chǎn)量將以年均 1.4% 的速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì) 2040 年的產(chǎn)量將達(dá)到 5.4×10¹² m³。全球天然氣資源儲(chǔ)量充足、產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)以及天然氣基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，都為我國(guó)利用海外天然氣資源奠定了良好的基礎(chǔ)。

 

表 1 世界天然氣資源量、儲(chǔ)產(chǎn)量和儲(chǔ)采比情況   

注：剩余可采資源量來(lái)源于IEA發(fā)布的2018年年底數(shù)據(jù)；剩余探明可采儲(chǔ)量和產(chǎn)量來(lái)源于BP p.l.c.發(fā)布的2020年數(shù)據(jù)。

 

2. 我國(guó)天然氣勘探開(kāi)發(fā)方興未艾

 

我國(guó)天然氣資源豐富，勘探開(kāi)發(fā)程度低，發(fā)展?jié)摿Υ?。根?jù)相關(guān)測(cè)算，我國(guó)常規(guī)氣、頁(yè)巖氣、煤層氣的技術(shù)可采資源量分別為 3.33×10¹³ m³ 、 1.285×10¹³ m³ 、1.25×10¹³ m³ ，合計(jì)為 5.865×10¹³ m³ 。截至 2019 年年底，全國(guó)累計(jì)探明常規(guī)氣、頁(yè)巖氣、煤層氣的技術(shù)可采儲(chǔ)量分別為 7.69×10¹² m³ 、 4.334×10¹¹ m³ 、3.285×10¹¹ m³ ，探明率分別為 23%、 3.4%、2.6%，處于勘探早期階段。2000 年以來(lái)，我國(guó)天然氣工業(yè)迎來(lái)大發(fā)展，常規(guī)氣與非常規(guī)氣并舉，相繼發(fā)現(xiàn)了蘇里格、安岳、克拉蘇、涪陵、普光等 28 個(gè)地質(zhì)儲(chǔ)量超千億立方米的大氣田，連續(xù) 18 年新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量超 5×10¹¹ m³ （見(jiàn)圖 1）；建成了鄂爾多斯、四川、塔里木、南海四大氣區(qū)，天然氣產(chǎn)量由 2000 年的 2.44×10¹⁰ m³ 增長(zhǎng)到 2020 年的 1.888×10¹¹ m³ （見(jiàn)圖 2），年均增速達(dá)到 10.8%。綜合資源基礎(chǔ)、勘探發(fā)現(xiàn)與生產(chǎn)特征預(yù)測(cè)，通過(guò)常非并舉、海陸并進(jìn)等措施，我國(guó)天然氣產(chǎn)量有望在 2035年達(dá)到3.0×10¹¹ m³ ，天然氣發(fā)展還有較大潛力。

圖 1 我國(guó)天然氣新增探明儲(chǔ)量構(gòu)成圖（2000—2020年）

 

圖 2 我國(guó)天然氣產(chǎn)量構(gòu)成圖（2000—2020 年）

 

3. 天然氣基礎(chǔ)設(shè)施日益完善

 

天然氣基礎(chǔ)設(shè)施是天然氣快速發(fā)展的重要基礎(chǔ)。自 2000 年啟動(dòng)西氣東輸工程建設(shè)以來(lái)，我國(guó)已建成橫貫東西、縱貫?zāi)媳?、?lián)通內(nèi)外的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建了以西氣東輸、川氣東送、陜京線(xiàn)等國(guó)內(nèi)管輸體系和中亞、中俄、中緬跨國(guó)管線(xiàn)為主體的天然氣管網(wǎng)體系，形成了西氣東輸、北氣南下、緬氣東進(jìn)、海氣登陸的四大天然氣進(jìn)口供應(yīng)格局和“三橫三縱”的國(guó)內(nèi)天然氣管網(wǎng)架構(gòu)。截至 2020 年年底，國(guó)內(nèi)長(zhǎng)輸天然氣管道總里程為 1.1×10⁴ km、城市燃?xì)夤芫W(wǎng)為 7.0×10⁴ km，已建成的 22 座沿海 LNG 接收站的接收能力為 8.8×10⁷ t/a，已建成的 27 座儲(chǔ)氣庫(kù)庫(kù)容為 1.61×10¹⁰ m³ ，調(diào)峰能力為 1.02×10¹⁰ m³ 。整體來(lái)看，天然氣基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展支撐了我國(guó)天然氣進(jìn)口量超過(guò) 1.4×10¹¹ m³ ，天然氣消費(fèi)量達(dá)到 3.28×10¹¹ m³。

 

（二）重點(diǎn)領(lǐng)域利用天然氣的比較優(yōu)勢(shì)明顯

 

我國(guó)天然氣消費(fèi)快速增長(zhǎng)，消費(fèi)量由 2000 年的 2.45×10¹⁰ m³ 增長(zhǎng)到 2020 年的 3.28×10¹¹ m³ ，在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例由 2.2% 升至 8.4%。我國(guó)最主要的用氣部門(mén)是工業(yè)、居民、電力、交通運(yùn)輸，在 2019 年的消費(fèi)占比分別為 38%、17%、16%、7%。在碳達(dá)峰、碳中和約束下，世界天然氣供應(yīng)充足，天然氣在發(fā)電、交通運(yùn)輸、城市燃?xì)狻⒐I(yè)等重點(diǎn)領(lǐng)域的消費(fèi)和利用具有明顯的比較優(yōu)勢(shì)。

 

1. 發(fā)電領(lǐng)域

燃?xì)獍l(fā)電（氣電）相較燃煤發(fā)電（煤電）具有清潔低碳、靈活高效的特點(diǎn)。

 

①氣電較煤電環(huán)保優(yōu)勢(shì)明顯，天然氣燃燒利用時(shí)的 CO₂、氮氧化合物排放量較煤炭下降 44%、50%，沒(méi)有粉塵顆粒、SO₂排放。

 

②調(diào)峰型氣電的機(jī)組具有啟停快、爬坡速率快、調(diào)節(jié)性能好等優(yōu)勢(shì)，煤電冷啟動(dòng)需要 5 h，而調(diào)峰型氣電機(jī)組全負(fù)荷啟動(dòng)僅需 9~10 min；調(diào)峰型氣電機(jī)組不僅能改善間歇性、隨機(jī)性可再生能源大規(guī)模接入帶來(lái)的電網(wǎng)安全問(wèn)題，也能解決大型煤電機(jī)組深度調(diào)峰過(guò)程中能效降低和排放增加的問(wèn)題。

 

③天然氣發(fā)電效率高，在熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電時(shí)的能源利用率可達(dá) 80%，遠(yuǎn)超普通發(fā)電機(jī)組的 30%。截至 2020 年 10 月，我國(guó)燃?xì)怆姀S(chǎng)主要有熱電聯(lián)供、峰值負(fù)荷（調(diào)峰）兩類(lèi)機(jī)組裝機(jī)類(lèi)型，裝機(jī)量及地域分布情況如圖 3 所示；總裝機(jī)量為 97 GW，含調(diào)峰機(jī)組 39.5 GW（占比為 41%），全年發(fā)電用天然氣達(dá)到 5.71×10¹⁰ m³ 。隨著空氣污染防治持續(xù)推進(jìn)和可再生能源大規(guī)模介入，電力調(diào)峰需求規(guī)模日益增大，以調(diào)峰電廠(chǎng)為主的燃?xì)獍l(fā)電有望迎來(lái)大發(fā)展。

 

圖3 我國(guó)天然氣發(fā)電不同裝機(jī)類(lèi)型的裝機(jī)量及地域分布

 

2. 交通運(yùn)輸領(lǐng)域

 

天然氣在交通領(lǐng)域具有顯著的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境優(yōu)勢(shì)。1 L 汽油與 1 m³ 天然氣的熱量基本相當(dāng)，在國(guó)際油價(jià)60美元/桶時(shí)國(guó)內(nèi)汽油零售價(jià)格約為7元/L，而天然氣加氣價(jià)格僅在 3.5~5.0 元 /m³ ，即天然氣汽車(chē)的燃料成本是燃油車(chē)的 50%~70%。相較汽油車(chē)，天然氣汽車(chē)尾氣中的 CO、CO₂、氮氧化合物排放量明顯減少，顆粒懸浮物、氧化鉛和其他有害物質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)零排放（見(jiàn)表 2）。此外，天然氣汽車(chē)在長(zhǎng)途客貨運(yùn)尤其是寒冷地區(qū)的應(yīng)用方面具有電動(dòng)汽車(chē)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，可以與電動(dòng)汽車(chē)共同推動(dòng)實(shí)現(xiàn)交通領(lǐng)域能源革命。截至 2019 年年底，我國(guó)天然氣汽車(chē)數(shù)量超過(guò) 760 萬(wàn)輛，其中出租車(chē)、城市公交車(chē)等壓縮天然氣（CNG）汽車(chē)有 700 多萬(wàn)輛，LNG 重型卡車(chē)有 60 萬(wàn)輛；CNG 加氣站約有 6000 座，LNG 加注站約有 3900 座，已建成全球最大的交通運(yùn)輸天然氣市場(chǎng)；交通領(lǐng)域天然氣消費(fèi)量為 3.63×10¹⁰ m³ ，當(dāng)量替代成品油消費(fèi)約 2.96×10⁷ t。當(dāng)前，天然氣汽車(chē)占全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)的保有量不足 3%，隨著天然氣基礎(chǔ)設(shè)施趨于完善，在經(jīng)濟(jì)、環(huán)境雙重因素推動(dòng)下，天然氣汽車(chē)將為我國(guó)交通領(lǐng)域低碳化轉(zhuǎn)型作出重大貢獻(xiàn)。

 

表 2 不同類(lèi)型燃料的污染物排放情況        

注：以汽油的污染物排放情況作為對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)為1（100%）；其他燃料的污染物排放情況以汽油作為參考。

 

3. 城市燃?xì)忸I(lǐng)域

 

近年來(lái)，隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化加速推進(jìn)和大氣污染防控政策助力，城市燃?xì)庑枨蟪掷m(xù)增長(zhǎng)。特別是以 “煤改氣”為核心的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》《打贏(yíng)藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》《京津冀及周邊地區(qū) 2017 年大氣污染防治工作方案》《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃（2017— 2021 年）》《加快推進(jìn)天然氣利用的意見(jiàn)》等政策措施的密集出臺(tái)，城市燃?xì)庀M(fèi)量保持高速增長(zhǎng)，由 2010 年的 3.6×10¹⁰ m³ 增長(zhǎng)至 2020 年的 6.41×10¹⁰ m³ （未含交通用氣）。截至 2019 年年底，我國(guó)城鎮(zhèn)化程度達(dá)到 60.6%，使用天然氣的人口數(shù)為 3.9 億，分別占全國(guó)總?cè)丝诘?28%、城市人口的 43%。預(yù)計(jì)到 2035 年，我國(guó)城鎮(zhèn)化率將達(dá)到 72%，若超過(guò) 70% 的城鎮(zhèn)人口使用天然氣，城市天然氣的消費(fèi)量將有望翻番。

 

4. 工業(yè)領(lǐng)域

 

天然氣在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，我國(guó)鼓勵(lì)工業(yè)領(lǐng)域“煤改氣”，限制天然氣化工行業(yè)的發(fā)展。工業(yè)領(lǐng)域天然氣主要用于冶金、陶瓷、玻璃加工、食品加工、印染、造紙等行業(yè)中的工業(yè)窯爐以及生產(chǎn)蒸汽或熱水的工業(yè)鍋爐，用以替代煤、煤氣和石油制品。天然氣純凈且雜質(zhì)極少，易于控制溫度并保證產(chǎn)品質(zhì)量；天然氣儲(chǔ)運(yùn)便捷，無(wú)需脫硫和廢物處理等工序，大幅降低了設(shè)備保養(yǎng)、人員、車(chē)輛和環(huán)保相關(guān)的費(fèi)用。工業(yè)用天然氣消費(fèi)增長(zhǎng)迅速，從 2010 年的 1.95×10¹⁰ m³ 發(fā)展到 2020 年的 1.29×10¹¹ m³。隨著“煤改氣”政策的持續(xù)推進(jìn)和更嚴(yán)格環(huán)保政策的實(shí)施，工業(yè)燃料領(lǐng)域的天然氣消費(fèi)量將逐步增長(zhǎng)?；ゎI(lǐng)域天然氣主要用于制作氮肥（合成氨）和甲醇，其次是生產(chǎn)乙炔、氫氰酸、甲醛、二氯甲烷、四氯化碳、二硫化碳、硝基甲烷、炭黑以及提取氦氣。目前，我國(guó)的天然氣化工不具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，采取的是限制化工用氣政策，因而化工用氣規(guī)模保持平穩(wěn)，2020 年天然氣消費(fèi)量約為 3.0×10¹⁰ m³。

 

四、碳達(dá)峰、碳中和約束下我國(guó)天然氣發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

 

（一）天然氣終端價(jià)格高，比價(jià)優(yōu)勢(shì)不突出

 

天然氣在發(fā)電和化工領(lǐng)域比價(jià)優(yōu)勢(shì)差，成為制約天然氣發(fā)展的關(guān)鍵因素。天然氣在常規(guī)發(fā)電領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力偏弱，燃?xì)怆姀S(chǎng) 70% 以上的發(fā)電成本源自燃料成本，天然氣價(jià)格成為燃?xì)怆姀S(chǎng)效益的決定性因素。2019 年，我國(guó)沿海省份和京津地區(qū)燃?xì)怆姀S(chǎng)的平均天然氣購(gòu)置成本約為 2~2.5 元 /m³ ，在旺季時(shí)最高達(dá) 3 元 /m³ 。根據(jù)測(cè)算，我國(guó)氣電的平均成本為 0.5~0.6 元 /kW·h，高于燃煤電廠(chǎng)的平均成本 0.23~0.31 元 /kW·h。2020 年，受新型冠狀病毒肺炎疫情和天然氣供應(yīng)市場(chǎng)過(guò)剩的影響，全球天然氣價(jià)格下降，燃?xì)怆姀S(chǎng)的成本也隨之下降到 0.3~0.5 元 /kW·h，但仍高于燃煤電廠(chǎng)的電價(jià)成本。天然氣作為工業(yè)燃料，雖然環(huán)保優(yōu)勢(shì)明顯，但在玻璃、陶瓷、工業(yè)鍋爐生產(chǎn)蒸汽時(shí)作為燃料替代的經(jīng)濟(jì)性較弱；天然氣作為合成氨和甲醇的化工原材料，與煤相比也不具備經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。例如，天然氣合成每噸氨成本較無(wú)煙煤合成氨的成本高 35%，天然氣制每噸甲醇成本較無(wú)煙煤制甲醇高 66%。

 

（二）天然氣基礎(chǔ)設(shè)施尚不完善，規(guī)模發(fā)展存隱憂(yōu)

 

我國(guó)天然氣基礎(chǔ)設(shè)施雖然發(fā)展迅猛，但仍存在一些結(jié)構(gòu)性矛盾，體現(xiàn)在調(diào)峰設(shè)施滯后、調(diào)峰能力不足、管線(xiàn)相互聯(lián)通不夠、“最后一千米”存在壁壘等，使得天然氣規(guī)模發(fā)展存在一定隱患。目前，我國(guó)天然氣調(diào)峰總儲(chǔ)氣量?jī)H占天然氣總消費(fèi)量的 7.2%，遠(yuǎn)低于國(guó)際水平（15%~20%），致使北方部分地區(qū)冬季易出現(xiàn)“氣荒”。氣源不穩(wěn)定帶動(dòng)非優(yōu)先供應(yīng)領(lǐng)域的氣價(jià)上漲，制約了天然氣大規(guī)模應(yīng)用。例如，受“氣荒”和天然氣價(jià)格上漲影響，2018 年上半年天然氣重型卡車(chē)的銷(xiāo)售量下降明顯。我國(guó)天然氣跨區(qū)域干線(xiàn)管網(wǎng)、省內(nèi)長(zhǎng)輸管線(xiàn)、市內(nèi)管線(xiàn)分別由國(guó)家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司、省級(jí)天然氣公司、城市燃?xì)夤矩?fù)責(zé)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)，市場(chǎng)主體多元、相互聯(lián)通性不夠，特別是城市大工業(yè)用戶(hù)直供氣源受制約因素多，對(duì)天然氣供應(yīng)安全和消費(fèi)市場(chǎng)產(chǎn)生直接影響。

 

（三）價(jià)格機(jī)制尚未理順，效益發(fā)展難度大

 

近年來(lái)，我國(guó)天然氣先后完成存量氣與增量氣、居民用氣與工業(yè)用氣的價(jià)格并軌，初步建立了政府管控與市場(chǎng)調(diào)節(jié)相結(jié)合的定價(jià)機(jī)制，市場(chǎng)化定價(jià)范圍日益增大；但在天然氣調(diào)峰、燃?xì)怆姀S(chǎng)調(diào)峰定價(jià)等具體環(huán)節(jié)，價(jià)格機(jī)制尚待進(jìn)一步完善，如因缺乏有競(jìng)爭(zhēng)力的調(diào)峰電價(jià)導(dǎo)致了燃?xì)庹{(diào)峰發(fā)展緩慢。依據(jù) 2013 年國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布的《關(guān)于天然氣價(jià)格的通知》，天然氣電價(jià)可以根據(jù)發(fā)電機(jī)類(lèi)型（熱電聯(lián)產(chǎn)或調(diào)峰）而有所不同，不得超過(guò)基準(zhǔn)煤電價(jià)格之上 0.35 元 /kW·h。由于天然氣價(jià)格機(jī)制不靈活，無(wú)法充分發(fā)揮燃?xì)庹{(diào)峰電廠(chǎng)的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)前燃?xì)庹{(diào)峰電廠(chǎng)的利用率整體低于 40%，局部甚至低于 20%，進(jìn)而提高了燃?xì)庹{(diào)峰電廠(chǎng)的發(fā)電成本并制約其規(guī)模發(fā)展。

 

（四）碳達(dá)峰、碳中和約束下天然氣發(fā)展需要提速

 

美國(guó)天然氣市場(chǎng)經(jīng)過(guò)兩百年的發(fā)展已進(jìn)入全面零售競(jìng)爭(zhēng)階段，具有市場(chǎng)高度開(kāi)放、法律與監(jiān)管體系完善、市場(chǎng)信息透明、市場(chǎng)定價(jià)完備、第三方準(zhǔn)入公平等特點(diǎn)，形成明顯的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。美國(guó)終端市場(chǎng)利用初期依靠發(fā)電和城市燃?xì)?，推?dòng)后期工業(yè)用煤替代、交通柴油替代和發(fā)電比例提升，完成了天然氣規(guī)?；瘧?yīng)用。相較而言，我國(guó)天然氣市場(chǎng)仍處于非競(jìng)爭(zhēng)性市場(chǎng)階段，發(fā)展起步晚、資源量和儲(chǔ)量有限、地質(zhì)和開(kāi)發(fā)條件復(fù)雜、市場(chǎng)活力和競(jìng)爭(zhēng)性不足、法律和監(jiān)管體系尚待完善。因此，在碳達(dá)峰、碳中和約束下，應(yīng)充分發(fā)揮天然氣作為能源安全“壓艙石”、電力安全“穩(wěn)定器”的作用，抓住“穩(wěn)油增氣發(fā)展新能源”這一契機(jī)，深化并加速天然氣行業(yè)改革步伐，合理布局天然氣產(chǎn)業(yè)，增強(qiáng)供應(yīng)可靠性和靈活性。

 

五、我國(guó)天然氣發(fā)展建議

 

我國(guó)天然氣行業(yè)既要滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)清潔能源增量的需求，推動(dòng)傳統(tǒng)高碳化石能源的存量替代，也要及時(shí)構(gòu)建與新能源融合發(fā)展的新格局。根據(jù)國(guó)內(nèi)外天然氣供需形勢(shì)、天然氣在重點(diǎn)領(lǐng)域的比較優(yōu)勢(shì)以及在碳達(dá)峰、碳中和過(guò)程中的作用發(fā)揮，考慮資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、安全多重因素，預(yù)計(jì) 2040 年我國(guó)天然氣需求量可翻番達(dá)到峰值（6×10¹¹ m³ 以上），國(guó)內(nèi)天然氣產(chǎn)量將超過(guò) 3×10¹¹ m³，能夠依靠國(guó)內(nèi)自主生產(chǎn)和東北、西北、西南、海上四大戰(zhàn)略通道的海外資源保障充足供應(yīng)。

 

天然氣具有網(wǎng)絡(luò)化連續(xù)供應(yīng)特征，未來(lái)發(fā)展需要明確頂層設(shè)計(jì)，持續(xù)推進(jìn)“產(chǎn)供儲(chǔ)銷(xiāo)”協(xié)同發(fā)展。從擴(kuò)大消費(fèi)規(guī)模、保障充足供應(yīng)、做強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施、做優(yōu)體制與機(jī)制 4 個(gè)方面聯(lián)合推進(jìn)，切實(shí)發(fā)揮天然氣的過(guò)渡能源“橋梁”作用，為建設(shè)清潔低碳、安全高效的新型能源體系，實(shí)現(xiàn)我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和提供基礎(chǔ)保障。

 

（一）強(qiáng)化頂層統(tǒng)籌引領(lǐng)，明確天然氣發(fā)展定位與思路

 

建議在國(guó)家制定的碳達(dá)峰、碳中和路線(xiàn)圖中，明確天然氣作為碳達(dá)峰主體能源、碳中和“橋梁” 的作用和定位。按照強(qiáng)化國(guó)內(nèi)供應(yīng)基礎(chǔ)、拓展多元供氣來(lái)源、鼓勵(lì)發(fā)展氣電調(diào)峰與天然氣汽車(chē)、大力發(fā)展儲(chǔ)氣庫(kù)與管道基礎(chǔ)設(shè)施、統(tǒng)籌完善財(cái)稅價(jià)格支持政策等總體思路，發(fā)揮天然氣比較優(yōu)勢(shì)，加快天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為實(shí)現(xiàn) 2030 年前碳達(dá)峰貢獻(xiàn)力量，為新能源關(guān)鍵技術(shù)成熟和新興產(chǎn)業(yè)壯大贏(yíng)得時(shí)間和空間，為最終實(shí)現(xiàn) 2060 年前碳中和目標(biāo)提供最有利支撐。

 

（二）充分發(fā)揮比較優(yōu)勢(shì)，推進(jìn)天然氣消費(fèi)跨越式發(fā)展

 

天然氣在能源消費(fèi)不同領(lǐng)域的比較優(yōu)勢(shì)存在顯著差異，天然氣跨越發(fā)展存在現(xiàn)實(shí)需求。發(fā)揮天然氣綠色低碳優(yōu)勢(shì)，踐行綠色發(fā)展理念，以大氣污染防治為依托，持續(xù)推進(jìn)城市燃?xì)夂凸I(yè)領(lǐng)域“煤改氣”工程，助力城市和區(qū)域環(huán)境持續(xù)向好發(fā)展；發(fā)揮天然氣綠色低碳和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，以長(zhǎng)途貨運(yùn)和嚴(yán)寒地區(qū)城市交通為重點(diǎn)，積極布局 LNG、CNG 加氣站，加快“油改氣”步伐，推動(dòng)交通領(lǐng)域快速減碳；發(fā)揮天然氣低碳、靈活優(yōu)勢(shì)，以可再生能源生產(chǎn)基地、電力需求負(fù)荷中心為重點(diǎn)，加速推進(jìn)調(diào)峰氣電規(guī)劃布局，助力可再生能源的大規(guī)模發(fā)展和電網(wǎng)輸配電安全；發(fā)揮天然氣低碳、高效優(yōu)勢(shì)，因地制宜建設(shè)熱電聯(lián)產(chǎn)燃?xì)怆娬?，推?dòng)區(qū)域高效用能。

 

（三）合理利用國(guó)內(nèi)國(guó)際兩種資源，確保天然氣充足可靠供應(yīng)

 

秉承開(kāi)放條件下的自主可控能源安全觀(guān)，筑牢國(guó)內(nèi)天然氣供應(yīng)基礎(chǔ)，多元引進(jìn)海外天然氣資源，內(nèi)外并舉實(shí)現(xiàn)充足供應(yīng)。國(guó)內(nèi)應(yīng)持續(xù)加大天然氣勘探開(kāi)發(fā)力度，常非并重、陸海并舉，強(qiáng)化深層、深海、非常規(guī)（“兩深一非”）油氣勘探開(kāi)發(fā)重大科技攻關(guān)；建設(shè)川渝地區(qū)、鄂爾多斯盆地、新疆、海域四大生產(chǎn)基地，力爭(zhēng)國(guó)內(nèi)產(chǎn)量達(dá)到 3×10¹¹ m³ 。針對(duì)國(guó)際天然氣資源的獲取，堅(jiān)持多元化理念，投資與貿(mào)易并舉、陸路與海陸并重、長(zhǎng)協(xié)與現(xiàn)貨并存，強(qiáng)化中亞 – 俄羅斯供應(yīng)基礎(chǔ)，拓展中東、東非渠道，鞏固發(fā)展西北、東北、西南、海域四大天然氣進(jìn)口通道，依靠資源來(lái)源多元、貿(mào)易方式多元來(lái)進(jìn)口通道多元，實(shí)現(xiàn)天然氣的充足可靠供應(yīng)。

 

（四）推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升安全保障效率和水平

 

針對(duì)天然氣消費(fèi)區(qū)域的季節(jié)不平衡性、連續(xù)供應(yīng)等特點(diǎn)，按照基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)化、調(diào)節(jié)設(shè)施冗余化思路，強(qiáng)化天然氣管網(wǎng)布局優(yōu)化和輸配能力建設(shè)，形成聯(lián)通內(nèi)外、溝通海陸、互聯(lián)互通的全國(guó)天然氣管道網(wǎng)絡(luò)。統(tǒng)籌 LNG 接收站布局，按照需求導(dǎo)向、適度超前的原則建設(shè) LNG 接收站，避免地方投資沖動(dòng)帶來(lái)的低效、散亂格局。加大儲(chǔ)氣庫(kù)調(diào)峰能力建設(shè)，積極推進(jìn)東北、華北、西南等儲(chǔ)氣庫(kù)群建設(shè)，按照適度冗余標(biāo)準(zhǔn)確定與消費(fèi)量相匹配的調(diào)峰能力。持續(xù)推進(jìn)“產(chǎn)供儲(chǔ)銷(xiāo)”體系建設(shè)，強(qiáng)化智能化和數(shù)字化建設(shè)，以多環(huán)節(jié)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)體系的高效與安全運(yùn)行。由于天然氣中占比最大的成分（CH₄）所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)在一百年后仍是 CO₂ 的 21~28 倍，因此應(yīng)在技術(shù)、裝備、管理層面積極創(chuàng)新，明確標(biāo)準(zhǔn)和職責(zé)，在生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用過(guò)程中嚴(yán)格控制排放或泄漏的天然氣量，確保天然氣效能的最大化。

 

（五）強(qiáng)化政策機(jī)制建設(shè)，促進(jìn)天然氣產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展

發(fā)揮政策機(jī)制的引導(dǎo)和推動(dòng)作用，建立并優(yōu)化與國(guó)內(nèi)天然氣勘探開(kāi)發(fā)相適應(yīng)的用地、用海、安全環(huán)保政策，延續(xù)非常規(guī)天然氣財(cái)政補(bǔ)貼和稅收優(yōu)惠政策。將調(diào)峰成本納入到體系成本中，盡快健全反映調(diào)峰成本的調(diào)峰氣價(jià)和調(diào)峰電價(jià)，通過(guò)政策和市場(chǎng)雙向發(fā)力來(lái)推動(dòng)儲(chǔ)氣庫(kù)和燃?xì)庹{(diào)峰電站建設(shè)和布局。強(qiáng)化交通領(lǐng)域“氣代油”、工業(yè)和燃?xì)忸I(lǐng)域“煤改氣”等鼓勵(lì)政策。調(diào)整天然氣價(jià)格形成機(jī)制，鼓勵(lì)工業(yè)園區(qū)、大用戶(hù)天然氣直供政策，大幅降低工業(yè)和發(fā)電領(lǐng)域用氣價(jià)格。通過(guò)政策層面的多點(diǎn)發(fā)力，助力天然氣跨越式發(fā)展和安全穩(wěn)定供應(yīng)，為我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和提供堅(jiān)實(shí)保障。

來(lái)源：山西化學(xué)工業(yè)