氫能、氨能……全球氣體能源的競爭趨勢

      隨著能源技術(shù)的革新，氣體能源所涵蓋的類型也在不斷發(fā)生變化。一般而言，氣體能源是常溫物理狀態(tài)為氣態(tài)、能夠提供動力或能量的物質(zhì)，現(xiàn)階段主要的氣體能源是以甲烷為主的碳氫化合物、氫氣、氨氣和一氧化碳等低分子量的可燃氣體。除了通常所熟知的常規(guī)天然氣，非常規(guī)天然氣、生物天然氣或生物燃氣、氫氣、氨氣、人工合成氣等不同來源和不同類型的氣體能源及其組合，均可被稱為新興氣體能源。

   當前，全球正在興起氣體能源競逐發(fā)展的浪潮，主要發(fā)達國家和新興經(jīng)濟體紛紛將氫能、氨能等氣體能源發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略，作為推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要依托。發(fā)展脫碳、低碳、零碳的氣體能源，將極大地拓展天然氣工業(yè)發(fā)展空間，改變傳統(tǒng)燃氣行業(yè)，塑造新的氣體能源工業(yè)形態(tài)，推動現(xiàn)代能源工業(yè)體系持續(xù)變革。

新興氣體能源將重塑未來能源工業(yè)

    發(fā)展新興氣體能源將重新定義天然氣工業(yè)，推動現(xiàn)代能源工業(yè)體系的持續(xù)變革。未來的氣體能源工業(yè)將是由多種低碳、零碳、脫碳氣體有機組合形成的產(chǎn)業(yè)，涵蓋常規(guī)與非常規(guī)天然氣、生物天然氣、合成氣、藍氫、綠氫、綠氨等眾多新興氣體能源。新興氣體能源協(xié)同發(fā)展、氣體能源與可再生能源發(fā)電的智慧融合，將極大地拓展天然氣來源及關(guān)聯(lián)工業(yè)發(fā)展空間，改變天然氣工業(yè)和傳統(tǒng)燃氣行業(yè)，形成新的氣體能源工業(yè)形態(tài)。從能源消費角度看，新興氣體能源用途廣泛，可將氣體形式轉(zhuǎn)換為液態(tài)、固態(tài)使用，用于滿足電力、交通運輸、建筑、重工業(yè)等不同部門、不同類型的能源消費需求；氣體能源的深度脫碳功能對于能源系統(tǒng)實現(xiàn)凈零排放具有重要作用和重大價值，有望成為實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和碳減排目標的首選能源。從能源供給角度看，發(fā)展新興氣體能源，可組合優(yōu)化不同能源的使用及氣體能源供給結(jié)構(gòu)，作為常規(guī)天然氣的重要補充，有利于縮小天然氣供需缺口；推動天然氣和燃氣企業(yè)向氣體能源綜合服務(wù)商發(fā)展，實現(xiàn)多元化轉(zhuǎn)型。從能源科技角度看，多氣互補、“天然氣+新能源”融合發(fā)展、多種能源產(chǎn)業(yè)協(xié)同，將持續(xù)推動創(chuàng)新性能源技術(shù)突破、先進裝備制造和關(guān)鍵項目示范，進一步擴大氣體能源工業(yè)發(fā)展空間。從能源體制角度看，發(fā)展新興氣體能源需打破傳統(tǒng)的各自獨立的氣體能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與運營管理模式，與現(xiàn)有天然氣工業(yè)實現(xiàn)良好融合；新建基礎(chǔ)設(shè)施需統(tǒng)籌考慮氣源、供應(yīng)方式，以及規(guī)模、消費現(xiàn)狀與需求預(yù)測，不斷拓展和豐富應(yīng)用場景，實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)設(shè)施的靈活應(yīng)用與快速轉(zhuǎn)換。在全球邁向碳中和的背景下，發(fā)展新興氣體能源將充分優(yōu)化使用現(xiàn)有的天然氣工業(yè)資產(chǎn)，避免出現(xiàn)大規(guī)模天然氣基礎(chǔ)設(shè)施退役，特別是生產(chǎn)供應(yīng)方式朝氣體能源綜合體方向發(fā)展，多氣互補與綜合利用將顯著降低氣體能源使用成本，大幅提升天然氣工業(yè)資產(chǎn)及關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈價值。值得注意的是，國際天然氣聯(lián)盟已將“Gas”的范疇更改為“Gases”，把發(fā)展新興氣體能源提升到關(guān)系其組織生命力永續(xù)的高度來認識?？傊屡d氣體能源產(chǎn)業(yè)鏈長，整體價值鏈潛力巨大，通過提供可持續(xù)的能源產(chǎn)品和服務(wù)，發(fā)展綠色供應(yīng)鏈，聯(lián)動關(guān)聯(lián)廣泛的工業(yè)制造業(yè)與服務(wù)業(yè)，將持續(xù)拓展新的經(jīng)濟發(fā)展空間。

   全球興起氣體能源競逐發(fā)展浪潮天然氣工業(yè)的持續(xù)發(fā)展離不開非常規(guī)天然氣。天然氣作為第三大能源，技術(shù)及產(chǎn)業(yè)已非常成熟。綜合考慮新興經(jīng)濟體工業(yè)化進程對天然氣需求的增長和發(fā)達經(jīng)濟體對天然氣需求的變化情況，未來天然氣需求仍將持續(xù)增長。根據(jù)中國石油勘探開發(fā)研究院發(fā)布的研究報告，在新動力情景下，2050年天然氣需求將比2019年高出約20%。隨著開采技術(shù)的創(chuàng)新性突破，頁巖氣、煤層氣等非常規(guī)天然氣已實現(xiàn)規(guī)?；虡I(yè)化開采，成為常規(guī)天然氣現(xiàn)實、可靠的補充資源。未來，天然氣產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展將為非常規(guī)天然氣快速發(fā)展奠定基礎(chǔ)，非常規(guī)天然氣和海域天然氣（含天然氣水合物）將成為天然氣工業(yè)的主要發(fā)展方向。生物天然氣（燃氣）產(chǎn)業(yè)處于穩(wěn)健發(fā)展狀態(tài)。生物天然氣可通過直接使用現(xiàn)有的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施，廣泛應(yīng)用于交通、發(fā)電、建筑、重工業(yè)等多個部門，被認為是未來天然氣管網(wǎng)凈零排放的最佳替代，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到世界各國的重視。生物天然氣技術(shù)和商業(yè)化運作模式基本成熟，英國、美國、德國、荷蘭均建立了生物天然氣或沼氣證書交易體系，美國已形成了全球最大的生物天然氣交易市場。據(jù)國際能源署估算，全球可用于生產(chǎn)沼氣和生物甲烷的原料量巨大，但受現(xiàn)有技術(shù)水平限制，有機廢棄物利用率不高，若能充分利用，可滿足全球20%的天然氣需求，發(fā)展?jié)摿薮?。全球范?span id="skumcqq0o0" class="wx_search_keyword_wrap">氫能產(chǎn)業(yè)迎來爆發(fā)式增長的機遇期。從全球范圍看，多個國家和地區(qū)高度重視氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，均發(fā)布了氫能戰(zhàn)略。歐盟將發(fā)展氫能作為保障能源安全的重要舉措，利用其在綠氫生產(chǎn)和完善的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施方面的優(yōu)勢，形成了完整的制氫、儲運氫、氫利用和燃料電池產(chǎn)業(yè)鏈；德國將綠氫作為發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略選擇，關(guān)注氫能與可再生能源的協(xié)同發(fā)展，在氫能制備、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和應(yīng)用場景開發(fā)等方面積極布局；法國提出建立未來的氫能基礎(chǔ)設(shè)施，計劃從2030年起將20%氫氣摻混至天然氣網(wǎng)絡(luò)中與天然氣混合輸送；俄羅斯計劃在2024年前建立氫能全產(chǎn)業(yè)鏈，利用天然氣、核能等制取氫氣，通過天然氣管網(wǎng)摻氫或?qū)F(xiàn)有天然氣管道改造成氫氣管網(wǎng)，將氫能出口至歐洲；日本長期布局氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，深耕氫能源與燃料電池技術(shù)研發(fā)，提出了氫燃料電池乘用車、家用燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng)等一系列重點發(fā)展方向與明確的戰(zhàn)略目標；加拿大設(shè)定了氫能2050戰(zhàn)略愿景，即通過建設(shè)氫能基礎(chǔ)設(shè)施及促進終端應(yīng)用使加拿大成為全球主要氫供應(yīng)國。氨能有望推動新興氣體能源進入發(fā)展新階段。與氫氣相比，氨可直接在現(xiàn)有的火力發(fā)電設(shè)施中混燒利用，能作為清潔能源來代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源。同時，作為天然的儲氫介質(zhì)，氨具有易液化、方便儲存和運輸?shù)葍?yōu)勢，能解決當前氫能儲運環(huán)節(jié)的關(guān)鍵難題。氨的主要生產(chǎn)原料是氫氣，依據(jù)來源，氨可劃分為灰氨、藍氨、藍綠氨和綠氨。綠氨作為零碳燃料和氫能載體，具有廣泛的應(yīng)用前景，將為電力、交通、工業(yè)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)減碳和脫碳提供新的路徑。目前，全球氨年產(chǎn)量約2.53億噸。綠氨生產(chǎn)仍處于探索和起步階段，尚未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?。從全球范圍來看，2021年綠氨市場規(guī)模約為3600萬美元，到2030年預(yù)計將達到54.8億美元。氨能將是實現(xiàn)氫能源2.0時代的關(guān)鍵能源，氫氨融合技術(shù)將帶動氫能和氨能產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展，也是推動新興氣體能源發(fā)展進入新階段的關(guān)鍵能源。合成氣等新興氣體能源仍有巨大發(fā)展?jié)摿Α：铣蓺馍a(chǎn)技術(shù)路線眾多，可將煤炭等傳統(tǒng)化石能源及工業(yè)副產(chǎn)品清潔高效地轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品和燃料，還可通過二氧化碳有機化工利用技術(shù)制備合成氣，從而延伸至多個新興領(lǐng)域。目前，最具經(jīng)濟性和工業(yè)化前景的技術(shù)包括煤制天然氣、焦爐氣制天然氣/氫氣、二氧化碳干重整制合成氣技術(shù)等。煤制天然氣技術(shù)將煤炭轉(zhuǎn)化為天然氣，是實現(xiàn)煤炭清潔高效利用的重要方向。焦爐氣是煤煉焦過程的副產(chǎn)品，熱值較高，是理想的燃料氣源，凈化處理后可用于制備氫氣、合成天然氣，或與其他氣源合成制取合成氨。煤炭是合成氣的主要原料來源，我國在全球合成氣市場占據(jù)主導(dǎo)地位。