歐洲天然氣行業(yè)轉(zhuǎn)型路徑逐漸清晰

□ 馬業(yè)超 徐 越 王遠(yuǎn)航

歐洲天然氣管網(wǎng)體系比較發(fā)達(dá)。圖為位于法國(guó)的某天然氣輸運(yùn)站。童小非 供圖

在全球氣候治理的大環(huán)境下，可再生能源迅猛發(fā)展，化石能源正在逐步退出歷史舞臺(tái)中心。從國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃到民眾消費(fèi)的自主選擇，對(duì)清潔綠色低碳能源的呼聲越來(lái)越高。在歐洲，許多國(guó)家已通過(guò)立法的形式強(qiáng)制執(zhí)行碳減排的政策，以推動(dòng)實(shí)現(xiàn)2050年凈零排放目標(biāo)。歐洲的天然氣行業(yè)以能源轉(zhuǎn)型為契機(jī)，積極探索生物甲烷、合成甲烷、氫氣等低碳或零碳的可再生氣體，推動(dòng)天然氣向可再生氣體過(guò)渡，以延續(xù)天然氣基礎(chǔ)設(shè)施的資產(chǎn)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)的同時(shí)，保障歐洲未來(lái)的能源供應(yīng)安全。

歐洲天然氣行業(yè)的現(xiàn)狀

歐洲是全球主要的天然氣消費(fèi)地區(qū)之一，2020年表觀消費(fèi)量達(dá)5410億立方米。同時(shí)歐洲是全球最大的天然氣進(jìn)口地區(qū)，2020年進(jìn)口總量高達(dá)3261億立方米，其中管道氣進(jìn)口量2113億立方米，約占總進(jìn)口量的65%。俄羅斯是歐洲目前最大的天然氣供應(yīng)國(guó)，占進(jìn)口總氣量的57%。LNG的主要進(jìn)口來(lái)源國(guó)為卡塔爾302億立方米、美國(guó)256億立方米及俄羅斯172億立方米。

歐洲天然氣管網(wǎng)體系比較發(fā)達(dá)，天然氣管道基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模和復(fù)雜性都居世界前列。歐洲的天然氣輸配管網(wǎng)包括長(zhǎng)約26萬(wàn)公里的高壓輸氣管道和約140萬(wàn)公里的中低壓配氣管道，分別由輸氣和配氣運(yùn)營(yíng)商運(yùn)營(yíng)。這些天然氣基礎(chǔ)設(shè)施在當(dāng)前的歐盟能源系統(tǒng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，將歐洲的天然氣生產(chǎn)基地、歐洲邊界的天然氣進(jìn)口點(diǎn)及LNG陸上終端的接入點(diǎn)與歐洲各地的需求中心連接起來(lái)。利用這些天然氣基礎(chǔ)設(shè)施輸送和分銷(xiāo)的天然氣占到歐盟主要能源消耗的20%。發(fā)達(dá)的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施確保了歐洲能源系統(tǒng)的可靠性和靈活性。

歐洲積極實(shí)施能源轉(zhuǎn)型

歐洲是全球應(yīng)對(duì)氣候變化、減少溫室氣體排放行動(dòng)最有力的倡導(dǎo)者，引領(lǐng)世界能源行業(yè)向綠色低碳轉(zhuǎn)型。2015年《巴黎協(xié)定》吹響了世界各國(guó)響應(yīng)碳中和的號(hào)角，為遏制全球變暖，“力爭(zhēng)把全球平均氣溫升幅控制在工業(yè)化前水平2℃之內(nèi)，并努力限制在1.5℃之內(nèi)”這一目標(biāo)成為全球共同應(yīng)對(duì)氣候變化問(wèn)題的共識(shí)。2019年歐盟出臺(tái)的凈零排放計(jì)劃，更是走在各國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的前列，英國(guó)、瑞典、法國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家甚至將凈零排放目標(biāo)納入國(guó)家法律。截至目前，全球已有136個(gè)國(guó)家提出了凈零排放承諾，這些國(guó)家GDP的總和相當(dāng)于全球的90%。

世界能源結(jié)構(gòu)正邁向綠色低碳未來(lái)。在此背景下，新能源迅猛發(fā)展，石油、煤炭、天然氣等傳統(tǒng)化石能源行業(yè)面臨巨大的挑戰(zhàn)，以BP、殼牌、道達(dá)爾等為代表的國(guó)際大型能源企業(yè)都紛紛尋求變革并推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型。

歐洲天然氣行業(yè)轉(zhuǎn)型路線

為評(píng)估天然氣及天然氣基礎(chǔ)設(shè)施在2050年歐盟能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)凈零排放中的作用和價(jià)值，由七家歐洲領(lǐng)先的天然氣運(yùn)營(yíng)商和兩家可再生天然氣生產(chǎn)商協(xié)會(huì)(歐洲沼氣、意大利沼氣協(xié)會(huì))組成的“GasforClimate”組織早在2017年就開(kāi)始研究天然氣的發(fā)展前景。該組織綜合分析了建筑、電力、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)认嚓P(guān)領(lǐng)域的預(yù)期能源需求，以及實(shí)現(xiàn)凈零排放的最佳能源組合。他們以實(shí)現(xiàn)2050年能源系統(tǒng)凈零排放為目標(biāo)，提出了“最低限度使用天然氣”和“優(yōu)化使用天然氣”兩種方案。這兩種方案都支持可再生能源的發(fā)展，需要對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)的升級(jí)改造進(jìn)行大量投資，以適應(yīng)可再生能源的大幅增長(zhǎng)。不同的是電力儲(chǔ)存和在天然氣及天然氣基礎(chǔ)設(shè)施的利用方面存在差異。

“最低限度使用天然氣”方案是在電力生產(chǎn)、建筑物供暖和交通運(yùn)輸業(yè)中不再使用天然氣，并且絕大部分天然氣基礎(chǔ)設(shè)施將退役，僅保留使用少量的生物甲烷(能源含量相當(dāng)于6.5億立方米的天然氣)用于提供高溫工業(yè)熱和原料。“優(yōu)化使用天然氣”方案是利用現(xiàn)有的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施繼續(xù)使用天然氣，并大力發(fā)展可再生氣體和低碳?xì)怏w，包括生物甲烷、綠色氫、由二氧化碳和綠色氫合成的甲烷、藍(lán)色氫氣及天然氣與碳捕捉碳封存結(jié)合等?！皟?yōu)化使用天然氣”方案實(shí)際是天然氣、可再生和低碳?xì)怏w與可再生電力的智能組合使用。生物甲烷將主要用于發(fā)電和加熱已經(jīng)有管道連接的現(xiàn)有建筑物。液化天然氣及液化生物甲烷用于國(guó)際運(yùn)輸和重型道路運(yùn)輸，氫氣主要用于重工業(yè)和公路運(yùn)輸?shù)娜剂?。工業(yè)中使用少量可再生甲烷作為諸如甲醇生產(chǎn)等原料。

通過(guò)對(duì)比分析，采用“優(yōu)化使用天然氣”方案，每年可為整個(gè)歐盟能源系統(tǒng)節(jié)省2170億歐元，即利用現(xiàn)有的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展可再生氣體及低碳?xì)怏w、優(yōu)化天然氣的組合使用對(duì)歐盟能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)凈零排放具有重大作用和價(jià)值。這一研究結(jié)論對(duì)歐洲的天然氣發(fā)展戰(zhàn)略起到重要的指導(dǎo)作用，并推動(dòng)國(guó)家政府能源部門(mén)在立法層面給予政策支持。

發(fā)展可再生氣體成為天然氣轉(zhuǎn)型的路徑。在世界能源轉(zhuǎn)型中，相比較于其他地區(qū)，歐洲的天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向明確。發(fā)展可再生氣體燃料成為天然氣轉(zhuǎn)型的理想路徑。一方面歐洲天然氣資源匱乏，嚴(yán)重依賴(lài)外部輸入?？稍偕茉锤嘁揽考夹g(shù)，通過(guò)加快發(fā)展可再生氣體歐洲將會(huì)抹平在自然資源上的差距，實(shí)現(xiàn)資源的再平衡分配，保障能源安全。另一方面歐洲天然氣基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)達(dá)，輸配技術(shù)成熟，建設(shè)管理運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)豐富，這些優(yōu)勢(shì)都可以轉(zhuǎn)化到可再生氣體領(lǐng)域，加快實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和減排目標(biāo)。未來(lái)歐洲的天然氣產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)包括天然氣、生物甲烷、合成甲烷、藍(lán)氫、綠氫等低碳或者零碳?xì)怏w。歐洲主要的天然氣運(yùn)營(yíng)商都在積極發(fā)展生物甲烷、氫氣、合成甲烷等可再生氣體技術(shù)，推動(dòng)天然氣與生物甲烷、氫氣等協(xié)同發(fā)展，同時(shí)升級(jí)改造天然氣基礎(chǔ)設(shè)施，提高管網(wǎng)的兼容性，抓住有利時(shí)機(jī)擴(kuò)大基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)份額，以搶占先機(jī)。

作為清潔能源供給體系的重要載體，氫能開(kāi)發(fā)與利用是歐洲新一輪能源技術(shù)變革的重要方向，是能源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)脫碳目標(biāo)的必然選擇。歐洲龐大的天然氣管網(wǎng)，為氫能應(yīng)用提供了空間。一方面，天然氣管網(wǎng)脫碳需要?dú)錃?。?lái)自歐洲天然氣輸配網(wǎng)絡(luò)的管道天然氣約占?xì)W洲供熱用能的40%、發(fā)電用能的15%，利用氫替代天然氣供熱、發(fā)電是實(shí)現(xiàn)歐洲能源消費(fèi)低碳轉(zhuǎn)型最有潛力的發(fā)展方向。另一方面，完善的天然氣管輸網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施可以以最低的成本轉(zhuǎn)換為氫氣輸送設(shè)施。DNV-GL和Kiwa在荷蘭聯(lián)合進(jìn)行的研究表明，現(xiàn)有的天然氣輸配網(wǎng)絡(luò)只需稍加改造或不做改造，即可用于氫氣的輸送，這對(duì)管道天然氣逐漸由氫替代提供了有力的設(shè)施保障。也就是說(shuō)，生產(chǎn)商不需要對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行重大升級(jí)，即可將氫氣通過(guò)管網(wǎng)輸配，或者可以輸送摻氫的天然氣，甚至直接輸送純氫氣。這也是歐洲發(fā)展氫能的主要優(yōu)勢(shì)所在，未來(lái)歐洲能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升將極大利用現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)。

2020年7月，來(lái)自9個(gè)歐盟成員國(guó)的11家歐洲天然氣基礎(chǔ)設(shè)施公司發(fā)布的研究報(bào)告表明，對(duì)現(xiàn)有的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行改造，可以以負(fù)擔(dān)得起的成本運(yùn)輸氫氣，約每1000公里每千克氫氣0.09-0.17歐元；到2040年，預(yù)計(jì)氫能管網(wǎng)將達(dá)到2.3萬(wàn)公里，其中75%由轉(zhuǎn)換后的天然氣管道組成，并通過(guò)新的管道延伸段（約占25%）進(jìn)行連接。歐洲氫能主干網(wǎng)絡(luò)還可兼顧氫氣的進(jìn)口，未來(lái)利用地中海天然氣管網(wǎng)將北非的綠氫送至歐洲大陸，實(shí)現(xiàn)氫氣低成本、長(zhǎng)距離、大規(guī)模運(yùn)輸。

天然氣行業(yè)轉(zhuǎn)型對(duì)歐洲有多重利好

首先，進(jìn)一步保障歐洲未來(lái)的能源安全。2021年歐洲能源緊張顯示出天然氣對(duì)歐洲能源安全的重要性。近年來(lái)，隨著挪威、英國(guó)、荷蘭等國(guó)氣田逐漸枯竭和設(shè)施老化，歐洲自產(chǎn)天然氣氣量持續(xù)下降，對(duì)進(jìn)口氣源的依賴(lài)不斷增加。能源供應(yīng)安全一直是歐盟關(guān)注的一個(gè)重要戰(zhàn)略問(wèn)題，能源供應(yīng)多元化是歐盟追求的一個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo)。俄羅斯是歐洲進(jìn)口天然氣的重要來(lái)源，持有40%的進(jìn)口配額。但俄羅斯和烏克蘭之間一再發(fā)生的天然氣爭(zhēng)端，以及中東的地緣政治緊張局勢(shì)，導(dǎo)致歐洲外部氣源供應(yīng)越來(lái)越脆弱。盡管俄羅斯主導(dǎo)的北溪2管道已經(jīng)建成，但德國(guó)迫于美國(guó)、部分歐盟國(guó)家及烏克蘭的壓力，對(duì)項(xiàng)目何時(shí)通過(guò)認(rèn)證開(kāi)始輸氣仍在猶豫，未來(lái)充滿變數(shù)。為減少對(duì)俄羅斯天然氣的依賴(lài)，歐洲已加快向可再生能源轉(zhuǎn)型，致力于成為全球綠色科技的領(lǐng)導(dǎo)者，利用現(xiàn)有的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)歐洲未來(lái)氫氣、生物甲烷等可再生能源的多元化供應(yīng)，以緩解地區(qū)和全球緊張局勢(shì)，充分保障歐洲未來(lái)的能源供應(yīng)安全。

英國(guó)某處天然氣管道。王飛 供圖

其次，更大程度支撐可再生能源發(fā)展。在歐洲乃至全球，降碳減排普遍先從電力行業(yè)著手。歐洲的可再生能源發(fā)電技術(shù)成熟，發(fā)展迅速。2020年歐洲可再生能源發(fā)電占比23.8%，整體上可再生能源發(fā)電與天然氣、核能、水力發(fā)電占比分布相對(duì)均衡。在電力行業(yè)，運(yùn)用風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電等低成本方案，歐洲可在2030年前減少60%以上的排放量，到2040年年初，這一數(shù)字將提高至90%。

目前世界范圍內(nèi)煤電仍是電網(wǎng)穩(wěn)定性的最大支撐，但隨著歐洲燃煤發(fā)電機(jī)的不斷退役，不穩(wěn)定的風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電需要更多的穩(wěn)定支撐。與煤炭相比，天然氣是相對(duì)低碳清潔的能源，作為能源轉(zhuǎn)型過(guò)渡的重要支撐，天然氣取代煤炭被寄予厚望。未來(lái)生物甲烷、氫氣等低碳零碳可再生氣體燃料可進(jìn)一步取代天然氣，在解決風(fēng)電、光伏發(fā)電存在的間歇式、電網(wǎng)不穩(wěn)定問(wèn)題方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，成為支撐歐洲可再生能源發(fā)展、實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)的最理想解決路徑。

最后，歐洲氫價(jià)值鏈潛力巨大，意大利區(qū)域位置和工業(yè)優(yōu)勢(shì)突顯。歐洲和鄰近地區(qū)有良好的可再生資源和工業(yè)產(chǎn)能，可以快速并且低成本的實(shí)現(xiàn)綠氫系統(tǒng)。此外，歐洲擁有廣泛的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施，將現(xiàn)有天然氣基礎(chǔ)設(shè)施的一部分改造成運(yùn)輸和儲(chǔ)存氫氣的設(shè)施，將為歐洲提供一個(gè)獨(dú)特的機(jī)會(huì)，實(shí)現(xiàn)其在可再生能源生產(chǎn)和使用方面的承諾，同時(shí)利用這一目前規(guī)模龐大的基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)為歐洲的氫工業(yè)提供競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，以生產(chǎn)可持續(xù)、循環(huán)的產(chǎn)品和服務(wù)，同時(shí)創(chuàng)造許多綠色就業(yè)機(jī)會(huì)。

隨著氫能在歐洲的發(fā)展，意大利將致力成為歐洲綠色氫中心。首先，意大利在地中海中心的位置將使其成為歐洲和非洲大陸之間的“基礎(chǔ)設(shè)施橋梁”。意大利將新建一條從埃及經(jīng)希臘到意大利的大型輸氫管道，全長(zhǎng)2500公里，裝機(jī)容量66吉瓦，每年可輸送300太瓦時(shí)或760萬(wàn)噸氫氣。其次，意大利發(fā)達(dá)的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施管網(wǎng)，對(duì)意大利利用區(qū)位優(yōu)勢(shì)發(fā)展氫基物流具有戰(zhàn)略意義。意大利最大的天然氣管道運(yùn)營(yíng)商Snam已經(jīng)提前布局，在其約3.3萬(wàn)公里的天然氣網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行了10%的摻氫測(cè)試，并表示其70%的天然氣管網(wǎng)已具備摻氫能力。再次，意大利工業(yè)基礎(chǔ)雄厚，制造業(yè)位列歐洲第二。綠氫生產(chǎn)相關(guān)技術(shù)方面，意大利電解槽和輔助部件產(chǎn)業(yè)處于有利地位，占?xì)W盟總產(chǎn)量的25.2%；藍(lán)氫生產(chǎn)技術(shù)方面，意大利在工業(yè)流程改造和碳捕獲封存領(lǐng)域都擁有雄厚的制造業(yè)基礎(chǔ)，這些將在未來(lái)幾年的技術(shù)再轉(zhuǎn)化和氫氣供應(yīng)鏈的鞏固中發(fā)揮重要作用。在國(guó)家層面，意大利政府將制定由政府起草的工業(yè)發(fā)展愿景和國(guó)家氫氣戰(zhàn)略，從稅收優(yōu)惠、激勵(lì)政策、氫源認(rèn)證、融資支持等多方面來(lái)支撐意大利成為歐洲氫能戰(zhàn)略“指揮者”的角色。