中國氣體清潔能源發展：天然氣十論之一

　　自2013年始，國務院發展研究中心資源與環境政策研究所對我國包括常規天然氣、頁巖氣、煤層氣、煤制甲烷、可燃冰、生物質氣、焦爐煤氣、氫能等在內的氣體清潔能源發展問題進行了系統研究，取得了較好成果。本報特推出“中國氣體清潔能源發展：天然氣十論”系列專題。該專題以推動世界能源大變革為出發點，指出天然氣是人類通向以可再生能源為主的新能源結構過程中的過渡性能源，中國能源革命迫切需要加快發展天然氣，并且闡述了“十三五”期間中國快速發展天然氣的基礎條件、目標、實現途徑和政策措施等內容。望讀者關注。

　　能源利用推動了人類文明進步，也帶來了環境和生態問題

　　人類文明的進步離不開能源技術發展和能源使用方式變革。從鉆木取火到光伏發電，人類文明史也是一部能源技術不斷進步、人類使用能源方式不斷改變的歷史。自工業革命以來的近300年來，人類擺脫了主要使用生物質能源的漫長歷史，開始進入以煤炭、石油、天然氣等化石能源為主的時代。國際能源署（IEA）的報告顯示，到2012年，全球能源構成中，傳統生物質燃料不足10％，而煤炭、石油等化石燃料分別占31％和29％。以人均能源消費量的增加換來了人類生存環境的改善、生活質量的提高，以及衣食住行便利度的巨大改進。隨著中國、印度等發展中國家的另外數十億人正努力地進入現代社會，能源需求將在很長一段時間內持續快速增長。

　　然而，粉塵、酸雨、臭氧層破壞、全球氣候變暖等區域和全球性問題的出現，使人類不得不共同面對能源消耗對地球自然環境的破壞問題。提高能源效率，發展清潔、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，能源技術不斷創新、能源效率不斷提高。預計到2040年，在世界能源消費結構中，煤炭、石油等化石燃料將分別下降到21％和17％。

　　人類正推動面向未來的能源革命

　　進入21世紀以來，在全球氣候變化問題越來越受到全世界關注的同時，關于能源技術突破的報道也越來越多，這從一個側面反映了世界能源創新的活躍程度。自本世紀初始于美國的“頁巖革命”，改變了我們對傳統化石能源資源儲量的悲觀估計，特別是天然氣儲量巨大這一發現，讓人類可以更多地使用較清潔的天然氣，以替代污染比較嚴重的煤炭。最近十年來太陽能光伏發電裝機的高速增長、風力發電的大規模應用，使人類看到了可再生清潔能源的廣闊前景。特別是天然氣發電可以同光電、風電等間歇性能源互補，提高電力生產總體清潔度的同時確保電力系統的穩定性。而互聯網技術在能源領域的廣泛應用，可以將能源生產管理與能源需求側管理有機地結合起來，創造出全新的現代能源體系，實現真正的能源革命。

　　基于能源技術和信息技術的發展趨勢，有的學者把未來清潔、低碳的能源發展概括為由五個支柱構成的能源革命：變燃燒碳基化石燃料的結構為使用可再生能源的結構；將每處建筑轉變為能就地收集可再生能源的迷你能量采集器；將氫和其他可存儲能源儲存在建筑中，利用社會基礎設施來儲存間歇式可再生能源，并保證持久可依賴的環保能源供應；利用網絡信息技術將電網轉化為智能通用網絡，從而使分散的個體將周圍建筑生產的電能輸送到電網中，在開放環境下實現與他人的資源共享；全球運輸模式轉向插電外充式和燃料電池型等以可再生能源為動力的運輸工具構成的運輸網絡。美國著名能源問題專家、洛基山研究所創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，美國可以實現單位能耗產值增加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），使美國擺脫對傳統化石能源的依賴。

　　氣體清潔能源是能源革命的重要領域

　　未來清潔、低碳能源的前景固然誘人，但當前可再生能源所占比例還非常小。IEA統計結果顯示，2013年全球消耗的一次能源中，傳統可再生能源水能占2．5％，風能、光能和地熱潮汐等可再生能源僅占1．3％。雖然可再生能源在過去10年發展迅速，但要成為人類的主力能源還需要較長的時間。越來越多的研究表明，從技術經濟可行性角度看，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構，轉向清潔、低碳、可持續新能源結構的幾十年過程中，以天然氣為主的氣體清潔能源將承擔承先啟后的重要角色。

　　美國著名實業家和學者海夫納在《能源大轉型》一書中把人類使用的能源按照存在形態分為固體能源、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、風能、太陽能和氫能都稱為氣體能源或能源氣體，他認為能源大轉型是從過去不可持續的固體能源向清潔的可持續能源即氣體能源的轉型，即人類能源要經歷從固體到液體再到氣體的轉型過程。固體能源向液體能源再向氣體能源的發展過程，就是從高碳能源向低碳能源轉變的過程。海夫納認為，由于美國頁巖氣的突破以及全球天然氣的大量開發，天然氣“可在短期內擴大供應，可成為通向可持續能源未來的橋梁”。

　　我們的研究中，把氣體清潔能源定義為在目前經濟、技術條件下，其常溫物理狀態為氣態、可提供能量或動力的物質，最主要的氣體清潔能源是以甲烷為主的碳氫化合物、氫氣、一氧化碳等低分子量的可燃氣體，主要包括常規天然氣、頁巖氣、煤層氣、煤制甲烷、可燃冰（又稱天然氣水合物）、生物質氣和氫能等。氣體清潔能源具有高效、清潔、經濟、安全的特點，是較理想的清潔、低碳優質能源，可作為人類通向以可再生能源為主的新能源結構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，使人類在擴大能源使用量的同時，逐步進入以可再生能源為主的能源新時代。

　　越來越多的證據表明，地球上天然氣、頁巖氣和煤層氣等氣體清潔能源儲量巨大。就我國而言，迄今為止的勘探表明，包括常規天然氣、頁巖氣、煤層氣和可燃冰在內的天然氣地質資源量、可采資源量分別達336萬億立方米和92萬億立方米。即使天然氣消費水平比目前的翻一番，即每年達到4000億立方米（按等熱值換算，相當于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，也不能滿足平衡風能、太陽能等可再生能源迅速發展的需要。我們將在這一組“中國氣體清潔能源發展—天然氣報告”的系列文章中，分析我國天然氣迅速發展的技術和資源條件、存在的問題和障礙，以如何通過加快深化改革，創造良好的制度和制定合適的政策，支持天然氣的廣泛應用，促進我國能源提高能效，實現清潔化、低碳化。

　　（作者單位：國務院發展研究中心資源與環境政策研究所）