中國氣體清潔能源發(fā)展：天然氣十論之一

　　自2013年始，國務(wù)院發(fā)展研究中心資源與環(huán)境政策研究所對我國包括常規(guī)天然氣、頁巖氣、煤層氣、煤制甲烷、可燃冰、生物質(zhì)氣、焦?fàn)t煤氣、氫能等在內(nèi)的氣體清潔能源發(fā)展問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究，取得了較好成果。本報(bào)特推出“中國氣體清潔能源發(fā)展：天然氣十論”系列專題。該專題以推動(dòng)世界能源大變革為出發(fā)點(diǎn)，指出天然氣是人類通向以可再生能源為主的新能源結(jié)構(gòu)過程中的過渡性能源，中國能源革命迫切需要加快發(fā)展天然氣，并且闡述了“十三五”期間中國快速發(fā)展天然氣的基礎(chǔ)條件、目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)途徑和政策措施等內(nèi)容。望讀者關(guān)注。

　　能源利用推動(dòng)了人類文明進(jìn)步，也帶來了環(huán)境和生態(tài)問題

　　人類文明的進(jìn)步離不開能源技術(shù)發(fā)展和能源使用方式變革。從鉆木取火到光伏發(fā)電，人類文明史也是一部能源技術(shù)不斷進(jìn)步、人類使用能源方式不斷改變的歷史。自工業(yè)革命以來的近300年來，人類擺脫了主要使用生物質(zhì)能源的漫長歷史，開始進(jìn)入以煤炭、石油、天然氣等化石能源為主的時(shí)代。國際能源署（IEA）的報(bào)告顯示，到2012年，全球能源構(gòu)成中，傳統(tǒng)生物質(zhì)燃料不足10％，而煤炭、石油等化石燃料分別占31％和29％。以人均能源消費(fèi)量的增加換來了人類生存環(huán)境的改善、生活質(zhì)量的提高，以及衣食住行便利度的巨大改進(jìn)。隨著中國、印度等發(fā)展中國家的另外數(shù)十億人正努力地進(jìn)入現(xiàn)代社會(huì)，能源需求將在很長一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)快速增長。

　　然而，粉塵、酸雨、臭氧層破壞、全球氣候變暖等區(qū)域和全球性問題的出現(xiàn)，使人類不得不共同面對能源消耗對地球自然環(huán)境的破壞問題。提高能源效率，發(fā)展清潔、低碳能源就成為人類的不二選擇。能源問題因此受到世界各國的普遍重視，能源技術(shù)不斷創(chuàng)新、能源效率不斷提高。預(yù)計(jì)到2040年，在世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭、石油等化石燃料將分別下降到21％和17％。

　　人類正推動(dòng)面向未來的能源革命

　　進(jìn)入21世紀(jì)以來，在全球氣候變化問題越來越受到全世界關(guān)注的同時(shí)，關(guān)于能源技術(shù)突破的報(bào)道也越來越多，這從一個(gè)側(cè)面反映了世界能源創(chuàng)新的活躍程度。自本世紀(jì)初始于美國的“頁巖革命”，改變了我們對傳統(tǒng)化石能源資源儲(chǔ)量的悲觀估計(jì)，特別是天然氣儲(chǔ)量巨大這一發(fā)現(xiàn)，讓人類可以更多地使用較清潔的天然氣，以替代污染比較嚴(yán)重的煤炭。最近十年來太陽能光伏發(fā)電裝機(jī)的高速增長、風(fēng)力發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用，使人類看到了可再生清潔能源的廣闊前景。特別是天然氣發(fā)電可以同光電、風(fēng)電等間歇性能源互補(bǔ)，提高電力生產(chǎn)總體清潔度的同時(shí)確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在能源領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，可以將能源生產(chǎn)管理與能源需求側(cè)管理有機(jī)地結(jié)合起來，創(chuàng)造出全新的現(xiàn)代能源體系，實(shí)現(xiàn)真正的能源革命。

　　基于能源技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展趨勢，有的學(xué)者把未來清潔、低碳的能源發(fā)展概括為由五個(gè)支柱構(gòu)成的能源革命：變?nèi)紵蓟剂系慕Y(jié)構(gòu)為使用可再生能源的結(jié)構(gòu)；將每處建筑轉(zhuǎn)變?yōu)槟芫偷厥占稍偕茉吹拿阅隳芰坎杉?；將氫和其他可存?chǔ)能源儲(chǔ)存在建筑中，利用社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施來儲(chǔ)存間歇式可再生能源，并保證持久可依賴的環(huán)保能源供應(yīng)；利用網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)將電網(wǎng)轉(zhuǎn)化為智能通用網(wǎng)絡(luò)，從而使分散的個(gè)體將周圍建筑生產(chǎn)的電能輸送到電網(wǎng)中，在開放環(huán)境下實(shí)現(xiàn)與他人的資源共享；全球運(yùn)輸模式轉(zhuǎn)向插電外充式和燃料電池型等以可再生能源為動(dòng)力的運(yùn)輸工具構(gòu)成的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)。美國著名能源問題專家、洛基山研究所創(chuàng)始人盧安武博士在其2011年出版的專著《重塑能源》中提出，到2050年，美國可以實(shí)現(xiàn)單位能耗產(chǎn)值增加3倍，而可再生能源比重從目前的不足10％增加到75％（其余25％為天然氣），使美國擺脫對傳統(tǒng)化石能源的依賴。

　　氣體清潔能源是能源革命的重要領(lǐng)域

　　未來清潔、低碳能源的前景固然誘人，但當(dāng)前可再生能源所占比例還非常小。IEA統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，2013年全球消耗的一次能源中，傳統(tǒng)可再生能源水能占2．5％，風(fēng)能、光能和地?zé)岢毕瓤稍偕茉磧H占1．3％。雖然可再生能源在過去10年發(fā)展迅速，但要成為人類的主力能源還需要較長的時(shí)間。越來越多的研究表明，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性角度看，在人類從以高污染、高碳的煤炭和石油等化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向清潔、低碳、可持續(xù)新能源結(jié)構(gòu)的幾十年過程中，以天然氣為主的氣體清潔能源將承擔(dān)承先啟后的重要角色。

　　美國著名實(shí)業(yè)家和學(xué)者海夫納在《能源大轉(zhuǎn)型》一書中把人類使用的能源按照存在形態(tài)分為固體能源、液體能源和氣體能源，其中薪柴、木炭、煤炭為固體能源，石油為液體能源，天然氣為氣體能源的代表。海夫納把天然氣、風(fēng)能、太陽能和氫能都稱為氣體能源或能源氣體，他認(rèn)為能源大轉(zhuǎn)型是從過去不可持續(xù)的固體能源向清潔的可持續(xù)能源即氣體能源的轉(zhuǎn)型，即人類能源要經(jīng)歷從固體到液體再到氣體的轉(zhuǎn)型過程。固體能源向液體能源再向氣體能源的發(fā)展過程，就是從高碳能源向低碳能源轉(zhuǎn)變的過程。海夫納認(rèn)為，由于美國頁巖氣的突破以及全球天然氣的大量開發(fā)，天然氣“可在短期內(nèi)擴(kuò)大供應(yīng)，可成為通向可持續(xù)能源未來的橋梁”。

　　我們的研究中，把氣體清潔能源定義為在目前經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件下，其常溫物理狀態(tài)為氣態(tài)、可提供能量或動(dòng)力的物質(zhì)，最主要的氣體清潔能源是以甲烷為主的碳?xì)浠衔铩錃?、一氧化碳等低分子量的可燃?xì)怏w，主要包括常規(guī)天然氣、頁巖氣、煤層氣、煤制甲烷、可燃冰（又稱天然氣水合物）、生物質(zhì)氣和氫能等。氣體清潔能源具有高效、清潔、經(jīng)濟(jì)、安全的特點(diǎn)，是較理想的清潔、低碳優(yōu)質(zhì)能源，可作為人類通向以可再生能源為主的新能源結(jié)構(gòu)過程中的過渡性能源，在今后幾十年中不斷替代石油、煤炭等高碳能源，使人類在擴(kuò)大能源使用量的同時(shí)，逐步進(jìn)入以可再生能源為主的能源新時(shí)代。

　　越來越多的證據(jù)表明，地球上天然氣、頁巖氣和煤層氣等氣體清潔能源儲(chǔ)量巨大。就我國而言，迄今為止的勘探表明，包括常規(guī)天然氣、頁巖氣、煤層氣和可燃冰在內(nèi)的天然氣地質(zhì)資源量、可采資源量分別達(dá)336萬億立方米和92萬億立方米。即使天然氣消費(fèi)水平比目前的翻一番，即每年達(dá)到4000億立方米（按等熱值換算，相當(dāng)于3．82億噸原油），我國天然氣資源仍可供開采200年以上。

　　但是，對飽受污染困擾的我國，目前氣體清潔能源所占比例比較低，既不能滿足替代燃煤鍋爐、家庭煤炭消耗的需要，也不能滿足平衡風(fēng)能、太陽能等可再生能源迅速發(fā)展的需要。我們將在這一組“中國氣體清潔能源發(fā)展—天然氣報(bào)告”的系列文章中，分析我國天然氣迅速發(fā)展的技術(shù)和資源條件、存在的問題和障礙，以如何通過加快深化改革，創(chuàng)造良好的制度和制定合適的政策，支持天然氣的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)我國能源提高能效，實(shí)現(xiàn)清潔化、低碳化。

　　（作者單位：國務(wù)院發(fā)展研究中心資源與環(huán)境政策研究所）