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新質(zhì)生產(chǎn)力視域下我國新興氣體能源創(chuàng)新發(fā)展研究丨中國工程科學(xué)

來源: 最后更新:2024-11-07 22:13:40 作者: 瀏覽:617次

本文選自中國工程院院刊《中國工程科學(xué)》2024年第4期

 

作者:仲冰,韓顏如,張國生,梁英波,張博,劉合

來源:新質(zhì)生產(chǎn)力視域下我國新興氣體能源創(chuàng)新發(fā)展研究[J].中國工程科學(xué),2024,26(4):72-83.

 

編者按

能源被譽(yù)為工業(yè)的“糧食”、國民經(jīng)濟(jì)的“命脈”。新興氣體能源以非常規(guī)天然氣、生物天然氣(或生物燃?xì)猓?、氫氣、氨氣等為代表,具有清潔、低碳、高效、靈活的特性,對(duì)推動(dòng)能源科技創(chuàng)新、驅(qū)動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力形成、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展持續(xù)注入新動(dòng)能。

中國工程院劉合院士研究團(tuán)隊(duì)在中國工程院院刊《中國工程科學(xué)》2024年第4期發(fā)表《新質(zhì)生產(chǎn)力視域下我國新興氣體能源創(chuàng)新發(fā)展研究》一文。鑒于已有研究和實(shí)踐缺乏對(duì)于新興氣體能源的綜合把握與系統(tǒng)審視,文章在新質(zhì)生產(chǎn)力視域下概覽新興氣體能源發(fā)展的宏觀背景,剖析我國發(fā)展新興氣體能源的現(xiàn)實(shí)意義、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、政策支撐,研判新興氣體能源的發(fā)展愿景、方向與模式,進(jìn)而提出新興氣體能源發(fā)展建議。研究認(rèn)為,發(fā)展新興氣體能源是能源領(lǐng)域新質(zhì)生產(chǎn)力形成的重要方向之一,其規(guī)?;瘧?yīng)用將改變未來能源格局,革新傳統(tǒng)天然氣工業(yè)與燃?xì)庑袠I(yè),塑造新的氣體能源工業(yè)形態(tài);應(yīng)結(jié)合我國能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程,精準(zhǔn)把握新興氣體能源發(fā)展的價(jià)值、戰(zhàn)略、技術(shù)、定位,將新興氣體能源列為新型能源體系建設(shè)的關(guān)鍵組成部分、實(shí)現(xiàn)能源強(qiáng)國的重大戰(zhàn)略選擇。進(jìn)一步在頂層設(shè)計(jì)、制度保障、科技支撐、生態(tài)構(gòu)建等方面探討發(fā)展要點(diǎn),以期促成我國新興氣體能源產(chǎn)業(yè)朝著安全、綠色、多元、融合方向。

一、前言

作為人類生產(chǎn)生活最基礎(chǔ)性的要素之一,能源被譽(yù)為工業(yè)的“糧食”、國民經(jīng)濟(jì)的“命脈”。自工業(yè)革命以來,每一次生產(chǎn)力的大幅躍遷都以能源轉(zhuǎn)型為重要驅(qū)動(dòng)力、能源品種的更新迭代為主要表征,能源革命帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)并推動(dòng)經(jīng)濟(jì)秩序重構(gòu)。當(dāng)前,新興氣體能源以清潔、低碳、高效、靈活的特性,成為推動(dòng)我國能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程、促進(jìn)新質(zhì)生產(chǎn)力形成的變革性力量。新質(zhì)生產(chǎn)力也是綠色生產(chǎn)力,能源的綠色低碳和高質(zhì)量發(fā)展是形成綠色生產(chǎn)力的關(guān)鍵。因此,新興氣體能源產(chǎn)業(yè)的培育與發(fā)展,為催生先進(jìn)生產(chǎn)力質(zhì)態(tài)、驅(qū)動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力形成注入了強(qiáng)勁動(dòng)能。

 

傳統(tǒng)意義上的氣體能源主要指常規(guī)天然氣。常規(guī)天然氣是全球電力和熱力供應(yīng)的主要燃料來源,也是現(xiàn)代工業(yè)的重要原料,又因其兼具調(diào)節(jié)靈活、響應(yīng)迅速等特征,在電力系統(tǒng)調(diào)峰、工業(yè)領(lǐng)域減排等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用,成為現(xiàn)代能源體系的重要組成部分。面對(duì)能源安全問題、溫室氣體減排壓力,常規(guī)天然氣被視為通往碳中和的“橋梁”能源類型。已有研究評(píng)估了我國2060年前天然氣需求的不同情景,即使在深度脫碳情景下,未來10年的天然氣需求量仍將顯著增長(zhǎng)。這一趨勢(shì)反映出常規(guī)天然氣在未來能源格局中具有關(guān)鍵地位。

 

有別于常規(guī)天然氣,一些新的氣體能源品種或類型受能源科技創(chuàng)新、能源產(chǎn)業(yè)體系變革的驅(qū)動(dòng)而出現(xiàn),具有低碳、零碳甚至脫碳特性,展現(xiàn)出巨大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和氣候價(jià)值,受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。例如,國際天然氣聯(lián)盟已經(jīng)將該組織范疇定義中的Gas擴(kuò)充為Gases。為了構(gòu)建更加多元的氣體能源供應(yīng)體系,有研究提出了積極推動(dòng)非常規(guī)天然氣(如頁巖氣、煤層氣)和生物天然氣的開發(fā)策略,旨在豐富和改善能源結(jié)構(gòu),增強(qiáng)能源供給的安全性;論證了天然氣與風(fēng)能、太陽能、氫能、地?zé)?、生物質(zhì)能等新能源融合發(fā)展的可行性與經(jīng)濟(jì)性,預(yù)測(cè)了沼氣、氫能、氨能的發(fā)展規(guī)模,認(rèn)為融合發(fā)展模式是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的有效途徑,但面臨技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等層面的制約與挑戰(zhàn)。此外,氫基能源、氫氨融合、氫氨醇一體化、氣電或電氫融合、綜合能源系統(tǒng)等新興融合模式不斷被提出,將促進(jìn)多能源互補(bǔ)與集成優(yōu)化,推動(dòng)各種氣體能源在能源體系中發(fā)揮更大的作用。

 

也要注意到,盡管新興氣體能源具有諸多優(yōu)勢(shì)和顯著的發(fā)展?jié)摿?,但已有研究多從單一氣體能源品種、某一類型能源的局部角度出發(fā)論述氣體能源的發(fā)展,未能系統(tǒng)把握氣體能源工業(yè)全貌,有關(guān)新興氣體能源發(fā)展的系統(tǒng)性認(rèn)知不顯深刻,可能引發(fā)“只見樹木不見森林”的錯(cuò)覺。系統(tǒng)化、集成化的新興氣體能源發(fā)展模式和戰(zhàn)略框架引導(dǎo)等依然缺失,使不同的氣體能源處于分散且碎片化的定位與規(guī)劃狀態(tài),不利于科學(xué)推進(jìn)研發(fā)、應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)制定、管理制度等;也不便開展統(tǒng)一規(guī)劃和高效協(xié)調(diào),相關(guān)資源的整合難度較大,甚至出現(xiàn)顧此失彼、厚此薄彼、無序發(fā)展的狀態(tài),制約新興氣體能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展質(zhì)量,構(gòu)成氣體能源與其他能源形式有機(jī)融合的障礙。因此,將新興氣體能源有效融入現(xiàn)有的能源體系,實(shí)現(xiàn)不同能源形式的互補(bǔ)和協(xié)同,是能源領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題,具有鮮明的理論辨析與應(yīng)用探討價(jià)值。

 

發(fā)展新興氣體能源,既是能源領(lǐng)域構(gòu)建新質(zhì)生產(chǎn)力的重要組成部分,又是推動(dòng)和支撐新質(zhì)生產(chǎn)力形成的重要的能源資源基礎(chǔ)。鑒于全球新興氣體能源蓬勃發(fā)展且有望成為引領(lǐng)能源產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略方向,本文界定相應(yīng)概念內(nèi)涵與獨(dú)特價(jià)值,結(jié)合國內(nèi)外能源發(fā)展形勢(shì)、加速新質(zhì)生產(chǎn)力形成的宏觀背景,剖析發(fā)展新興氣體能源的現(xiàn)實(shí)意義、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)、政策支撐條件,提出我國相應(yīng)發(fā)展方向與典型模式,以期為新興氣體能源高質(zhì)量發(fā)展提供基礎(chǔ)參考。

 

二、新興氣體能源發(fā)展的宏觀背景

 

(一) 新興氣體能源的概念內(nèi)涵

 

新興氣體能源指?jìng)鹘y(tǒng)氣體能源之外的各種氣體能源形式,多由前沿技術(shù)突破所催生,其產(chǎn)業(yè)發(fā)展尚處于萌芽期、培育期或成長(zhǎng)期。新興氣體能源具有來源廣泛、品種多樣、類型多元的特點(diǎn),兼具靈活轉(zhuǎn)化能力,如轉(zhuǎn)化為固態(tài)、液態(tài)、混合態(tài)等形式存在;可細(xì)分為碳基氣體能源、非碳基氣體能源兩大類。

 

碳基氣體能源主要包括非常規(guī)天然氣、生物天然氣(或生物燃?xì)猓?、新型(碳基)合成氣?/strong>對(duì)于非常規(guī)天然氣,得益于開采技術(shù)的突破,已實(shí)現(xiàn)頁巖氣、致密氣、深層煤層氣、煤巖氣等資源的規(guī)?;_發(fā)和利用。生物天然氣、生物燃?xì)夂戏Q生物氣,主要由沼氣凈化提純后得到,作為一種可再生燃?xì)?,因農(nóng)業(yè)廢棄物、動(dòng)物糞便、有機(jī)廢水等原料來源豐富而具有規(guī)?;_發(fā)利用的潛力。新型合成氣主要指應(yīng)用新型制備轉(zhuǎn)化技術(shù)生產(chǎn)的碳基氣體能源、合成后的氣體能源產(chǎn)品,也包括以煤炭地下氣化為來源的能源產(chǎn)品;碳基氣體能源在開發(fā)利用過程中相對(duì)清潔,可對(duì)大氣污染治理、溫室氣體減排產(chǎn)生積極貢獻(xiàn)。

 

非碳基氣體能源主要指氫氣、氨氣等以氣體形式存在的能源。氫氣多來自化石燃料重整制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫、可再生能源電解水制氫、核能制氫、天然地質(zhì)氫等。氨氣是一種無碳化合物,通常由氮?dú)夂蜌錃庠诟邏?、高溫以及催化劑存在條件下合成,易于液化,方便儲(chǔ)存和運(yùn)輸,有望解決氫氣儲(chǔ)運(yùn)難題,被視為推動(dòng)氫能向泛氫能源發(fā)展的關(guān)鍵能源類型。非碳基氣體能源都屬于低碳、零碳甚至脫碳能源范疇,在能源效率、安全性、可持續(xù)性方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。

 

從全球能源工業(yè)發(fā)展實(shí)踐來看,新興氣體能源能夠充分利用現(xiàn)有的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施,降低能源轉(zhuǎn)型的成本和難度,或是未來天然氣管網(wǎng)凈零排放的最佳替代方案;將與常規(guī)天然氣一道,成為推動(dòng)全球能源體系朝著更加清潔、低碳、智能方向轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵能源類型。例如,新興氣體能源中的非常規(guī)天然氣、生物氣、合成氣等,可與常規(guī)天然氣混合使用,提高能源供應(yīng)的多樣性和安全性;氫氣、氨氣等非碳基氣體能源可作為常規(guī)天然氣的替代品,廣泛應(yīng)用于交通、電力、工業(yè)等領(lǐng)域,支持能源消費(fèi)的低碳化和脫碳化??梢姡?strong>與新質(zhì)生產(chǎn)力相呼應(yīng),新興氣體能源既為能源體系的發(fā)展革新增加“新”的要素成分,又為能源體系的現(xiàn)代化提供眾多“質(zhì)”的內(nèi)涵。

 

(二) 全球能源發(fā)展形勢(shì)

 

近年來,全球能源體系正處于深刻變革過程之中,能源結(jié)構(gòu)演變由以化石能源為主逐步轉(zhuǎn)向以可再生能源為主。為此,清潔能源、綠色能源、綠色燃料等成為全球主要經(jīng)濟(jì)體競(jìng)相投資的關(guān)鍵領(lǐng)域。

 

天然氣作為一種含碳量更低的能源,相比石油、煤炭在能源轉(zhuǎn)型中展現(xiàn)出了更強(qiáng)的發(fā)展彈性與過渡性優(yōu)勢(shì)。2023年,天然氣在全球一次能源消費(fèi)總量中的占比為23.4%,僅次于石油(29.4%)、煤炭(26.9%)。全球可再生能源發(fā)展勢(shì)頭迅猛,可再生能源發(fā)電量在全球發(fā)電總量中的占比不斷攀升,如2022年的可再生能源發(fā)電占全球發(fā)電總量的14.4%,較2012年上升9.7個(gè)百分點(diǎn)??稍偕茉吹囊?guī)模化發(fā)展為氫能、氨能等新興氣體能源的跨越式發(fā)展和擴(kuò)大化應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)支撐,而新興氣體能源在更大范圍的推廣應(yīng)用與示范,又能促進(jìn)可再生能源消納并提高其在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的份額,也使能源轉(zhuǎn)型的技術(shù)路線、發(fā)展模式等趨于多元化和成熟化。

 

能源供應(yīng)的安全性和自主性已成為全球關(guān)注的重點(diǎn)。相較傳統(tǒng)的化石能源,可再生能源的資源稟賦屬性明顯減弱,而技術(shù)成本屬性顯著增強(qiáng)?;谀茉窗踩膰覒?zhàn)略考慮,主要國家和地區(qū)積極調(diào)整能源供應(yīng)策略,從傳統(tǒng)能源的跨區(qū)域、遠(yuǎn)距離、大規(guī)模輸送模式轉(zhuǎn)向本地化、多元化、點(diǎn)源化供給模式。例如,歐洲作為全球主要的天然氣消費(fèi)和進(jìn)口地區(qū),在面臨天然氣安全穩(wěn)定供應(yīng)、2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放目標(biāo)的雙重壓力下,提出了發(fā)展多樣化能源來源來保障能源安全的策略;積極提升可再生氣體制備轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)運(yùn)技術(shù),升級(jí)改造天然氣基礎(chǔ)設(shè)施,增強(qiáng)管網(wǎng)的兼容性,以加速推進(jìn)生物天然氣、可再生氫氣等清潔能源對(duì)油氣等化石能源的替代。

 

(三) 我國能源發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

 

我國是世界最大的能源生產(chǎn)國和消費(fèi)國,正處于構(gòu)建現(xiàn)代能源體系的關(guān)鍵階段。當(dāng)前,新舊風(fēng)險(xiǎn)交織、國際環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜及不確定性等,給我國能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。從我國能源生產(chǎn)和消費(fèi)的角度看,2023年的一次能源生產(chǎn)總量為4.83×10tce,能源消費(fèi)總量為5.72×109 tce,即能源自給率為84.4%;其中,天然氣產(chǎn)量為2.324×1011 m3,在一次能源生產(chǎn)總量中的比重約為6%,天然氣消費(fèi)量為3.917×1011 m3,在能源消費(fèi)總量中的比重僅為8.7%。當(dāng)然,我國是北美地區(qū)以外首個(gè)實(shí)現(xiàn)頁巖氣規(guī)模化商業(yè)開發(fā)的國家,未來天然氣仍有較大的發(fā)展空間。

 

2023年,我國非化石能源消費(fèi)比重達(dá)17.2%,相比2012年提高了6個(gè)百分點(diǎn)。盡管我國非化石能源消費(fèi)比重在逐年提升,但與2060年非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到80%的發(fā)展目標(biāo)相比仍存在較大差距;即使將天然氣一并計(jì)入,2023年其在能源消費(fèi)總量中的合計(jì)占比也不足30%。這表明,我國在未來數(shù)十年內(nèi)需加快發(fā)展清潔能源、低碳能源,穩(wěn)步降低油氣的對(duì)外依存度,才能實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的根本性轉(zhuǎn)變。

 

目前,我國在非常規(guī)天然氣、氫能、儲(chǔ)能、綜合能源服務(wù)等領(lǐng)域取得了一定的進(jìn)展,但仍存在不同能源形式耦合技術(shù)成熟度、融合發(fā)展模式經(jīng)濟(jì)性等方面的問題。后續(xù),我國能源工業(yè)需著重推進(jìn)技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新,積極培育能源新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài),穩(wěn)步提高能源利用效率和替代能源的經(jīng)濟(jì)性,才能實(shí)現(xiàn)保障國家能源安全、應(yīng)對(duì)氣候變化、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展等多重目標(biāo)。

 

(四) 新興氣體能源發(fā)展動(dòng)向

 

近年來,全球范圍內(nèi)興起了新興氣體能源的發(fā)展浪潮,主要經(jīng)濟(jì)體紛紛將發(fā)展氫能、氨能等上升為國家戰(zhàn)略;超前布局關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè),追求以廉價(jià)、高效、綠色的方式生產(chǎn)和供應(yīng)氣體能源,發(fā)展低碳燃?xì)?、生物燃?xì)狻⒌吞记鍧崥?、綠氫、綠氨等,支持能源綠色低碳轉(zhuǎn)型。在能源轉(zhuǎn)型背景下,新興氣體能源發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁,非常規(guī)天然氣、生物天然氣、氫氣、氨氣的開發(fā)利用規(guī)模均在快速提升。已有較多研究分析了國內(nèi)外非常規(guī)天然氣資源的勘探開發(fā)潛力,而生物天然氣、氫能、氨能等新興氣體能源的發(fā)展動(dòng)向更值得關(guān)注。

 

在生物天然氣方面,相關(guān)技術(shù)和商業(yè)化運(yùn)作模式基本成熟,如英國、美國、德國、荷蘭等國家均建立了生物天然氣或沼氣證書交易體系,在生產(chǎn)、交易、使用方面形成了規(guī)范的市場(chǎng)環(huán)境;美國擁有全球最大的生物天然氣交易市場(chǎng),歐盟則是全球最大的生物天然氣生產(chǎn)地。生物天然氣在全球能源市場(chǎng)中的地位正在不斷上升,特別是在歐盟,發(fā)展生物天然氣被視為減少進(jìn)口天然氣、提高能源自給率的有效方式之一。歐盟“REPowerEU計(jì)劃”提出,2030年的生物CH4產(chǎn)量達(dá)到3.5×1010 m。丹麥作為全球最大的沼氣和生物CH4生產(chǎn)國,提出了2030年實(shí)現(xiàn)100%綠色天然氣生產(chǎn)的激進(jìn)目標(biāo),即沼氣、生物天然氣的產(chǎn)量分別達(dá)到1.4×10m3/a、4×10m3/a。從全球原料供應(yīng)和潛在需求角度看,生物天然氣具有廣闊的發(fā)展前景。國際能源署(IEA)認(rèn)為,全球可用于生產(chǎn)沼氣、生物CH4的原料量巨大,但現(xiàn)有技術(shù)水平不高,導(dǎo)致有機(jī)廢棄物利用率偏低;如能充分利用這些原料,全球生物天然氣的產(chǎn)量將能大幅提升,甚至有望滿足全球20%的天然氣需求。

 

在氫能方面,全球正處于新的發(fā)展高潮。發(fā)達(dá)國家發(fā)布了氫能戰(zhàn)略,明確了氫能在未來能源格局中的關(guān)鍵地位。日本長(zhǎng)期重視氫能發(fā)展,以規(guī)模化制備、儲(chǔ)運(yùn)和應(yīng)用為核心舉措來推動(dòng)實(shí)現(xiàn)氫能社會(huì)愿景。德國將綠氫作為發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略選擇,推動(dòng)氫能與可再生能源協(xié)同發(fā)展,布局氫能制備、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、應(yīng)用場(chǎng)景開發(fā)等重點(diǎn)內(nèi)容。美國《國家清潔氫能戰(zhàn)略和路線圖》(2023年)提出,2030年、2040年、2050年的氫產(chǎn)量分別為1×10t、2×107t、5×107 t。歐盟“清潔氫能聯(lián)合行動(dòng)計(jì)劃”(2022年)規(guī)劃,2030年的可再生制氫產(chǎn)量達(dá)到1×107 t。在世界各國更加堅(jiān)定追求凈零排放目標(biāo)的背景下,氫能作為一種清潔、高效的能源形式,面臨著持續(xù)增長(zhǎng)的應(yīng)用需求,為氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的牽引。IEA預(yù)計(jì),在2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放的情景下,2030年全球氫氣需求量將超過1.5×108 t,2050年將增長(zhǎng)到4.3×108 t。隨著技術(shù)進(jìn)步和可再生能源的發(fā)展,低碳?xì)涔┙o將在氫能供應(yīng)中占據(jù)主導(dǎo)地位,可為全球能源體系的綠色低碳轉(zhuǎn)型提供有力支撐。IEA預(yù)計(jì),2030年全球低碳?xì)涔┙o將為6.9×107 t,2050年將增長(zhǎng)至4.16×10t且基本可以滿足氫能使用需求。

 

在氨能方面,全球現(xiàn)有產(chǎn)量約為2.53×10t,預(yù)計(jì)2030年綠氨市場(chǎng)規(guī)模將為54.8億美元。綠氨生產(chǎn)仍處于起步階段,尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)模化。一些國家高度重視氨能在未來能源體系中的地位和作用,以能源政策支持的方式促進(jìn)氨能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。日本提出氨煤混燒向純氨燃燒過渡,支持電力行業(yè)深度脫碳;2050年氨需求量將為3×107 t,火力發(fā)電廠全面使用含有50%氨的混合燃料。韓國追求全球第一大氫氣和氨氣發(fā)電國的發(fā)展目標(biāo),推廣應(yīng)用氫、氨高溫燃燒,氫、氨與天然氣混合燃燒等發(fā)電形式。IEA預(yù)計(jì),在2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放的情景下,全球氨產(chǎn)量約為2.24×108 t,近零排放的氨生產(chǎn)量占總產(chǎn)量的73%;電解水制氫合成氨路線產(chǎn)氨9.2×107 t/a,占總產(chǎn)量的41%。

 

 

三、我國新興氣體能源發(fā)展的能力基礎(chǔ)

 

(一) 發(fā)展新興氣體能源的現(xiàn)實(shí)意義

 

1. 能源安全供給的有效補(bǔ)充

 

我國天然氣對(duì)外依存度始終處于高位,2023年的天然氣供給缺口為1.5×1011 m3。研究表明,2030年我國天然氣消費(fèi)量約為5.1×1011~5.8×1011 m3,2040年前后達(dá)到6×1011~6.2×1011 m3的峰值,2060年將降至3.2×1011~4.8×1011 m3。結(jié)合天然氣自給率長(zhǎng)期不低于50%的行業(yè)共識(shí),未來我國天然氣缺口峰值約為3×1011 m3。當(dāng)前,受地緣政治局勢(shì)緊張、極端事件頻發(fā)、全球能源轉(zhuǎn)型等因素的共同影響,國際天然氣供應(yīng)鏈較為脆弱,天然氣市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)明顯。從保障能源安全供給的角度看,規(guī)?;l(fā)展新興氣體能源產(chǎn)業(yè)并組合使用不同類型的氣體能源,可以有效彌補(bǔ)天然氣供應(yīng)缺口、豐富能源供應(yīng)體系、提高能源供應(yīng)多樣性和安全性,也能降低對(duì)外部能源的依賴,增強(qiáng)在國際能源市場(chǎng)上的議價(jià)能力和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

 

2. 資源循環(huán)利用的重要途徑

 

發(fā)展新興氣體能源產(chǎn)業(yè),有利于促進(jìn)資源循環(huán)利用,推動(dòng)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,也能實(shí)現(xiàn)多種資源和生產(chǎn)要素的集約利用與優(yōu)化配置,提高能源資源的綜合利用效率。煤層氣、生物氣的開發(fā)利用,不僅可以顯著減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染,還能有效降低CH4等溫室氣體的排放,提高廢棄資源循環(huán)利用水平。特別是生物天然氣,作為現(xiàn)代生物質(zhì)能的一種高效利用形式,其應(yīng)用有助于規(guī)?;幚碛袡C(jī)廢棄物,兼顧生態(tài)環(huán)境保護(hù)、生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展。氫氣也可以通過工業(yè)副產(chǎn)品制備、可再生能源電解等方式獲得,同樣促進(jìn)資源的循環(huán)利用。

 

3. 能源低碳轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略選擇

 

新興氣體能源具有靈活、高效的應(yīng)用特性,應(yīng)用前景廣闊。生物天然氣、氫能、氨能等作為清潔、高效、應(yīng)用場(chǎng)景多元的能量載體,被視為實(shí)現(xiàn)減碳和脫碳的關(guān)鍵能源類型。綠氫和綠氨作為零碳燃料,為推動(dòng)鋼鐵、水泥、化工等難脫碳工業(yè)部門實(shí)現(xiàn)可靠、可負(fù)擔(dān)、可持續(xù)的深度脫碳提供了新的路徑。氫氨融合技術(shù)也將帶動(dòng)氫能和氨能產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展,推動(dòng)新興氣體能源和可再生能源規(guī)?;l(fā)展進(jìn)入新階段。以保障日益增長(zhǎng)的能源需求為前提,在能源低碳轉(zhuǎn)型進(jìn)程中,特別是碳排放限制、環(huán)境規(guī)制更為嚴(yán)格的背景下,技術(shù)創(chuàng)新將驅(qū)動(dòng)新興氣體能源的生產(chǎn)成本持續(xù)下降,穩(wěn)步提高新興氣體能源的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力;也將促進(jìn)新興氣體能源與常規(guī)天然氣形成新型的競(jìng)爭(zhēng)與合作關(guān)系,從而影響既有的天然氣定價(jià)機(jī)制。

 

4. 能源工業(yè)體系的變革創(chuàng)新

 

發(fā)展新興氣體能源將對(duì)傳統(tǒng)的能源工業(yè)體系產(chǎn)生直接沖擊和深遠(yuǎn)影響。規(guī)?;l(fā)展新興氣體能源可顯著改變以常規(guī)天然氣為主體的氣體能源工業(yè),重塑天然氣工業(yè)和傳統(tǒng)燃?xì)庑袠I(yè)的既有格局,變革現(xiàn)有的能源工業(yè)體系構(gòu)成,推動(dòng)氣體能源行業(yè)的高端化、智能化、綠色化發(fā)展。隨著新興氣體能源與可再生能源、智能電網(wǎng)等的融合發(fā)展,未來的能源系統(tǒng)將更加可靠、智能、互聯(lián),氣體能源的生產(chǎn)、輸送、儲(chǔ)存、消費(fèi)也將更加高效且靈活地進(jìn)行配置和優(yōu)化,顯著增強(qiáng)綜合能源產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈的柔性及韌性。

 

(二) 發(fā)展新興氣體能源的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)

 

我國建成了較為完備的能源工業(yè)體系,為新興氣體能源的規(guī)?;l(fā)展提供了適宜的資源條件和產(chǎn)業(yè)環(huán)境??梢哉J(rèn)為,我國發(fā)展新興氣體能源已經(jīng)具備一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)條件。

 

1. 資源開發(fā)潛力巨大

 

就資源稟賦而言,我國非常規(guī)天然氣資源,特別是頁巖氣資源的開發(fā)潛力巨大。2022年,天然氣新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量為1.09×1012 m3,其中頁巖氣、煤層氣 / 煤巖氣分別為2.13×1011 m3、1.31×1010 m3,相應(yīng)累計(jì)探明地質(zhì)儲(chǔ)量分別為2.89×1012 m3、8.15×1011 m3 。2023年,深部煤層氣勘探開發(fā)獲得重要進(jìn)展,未來有望成為非常規(guī)天然氣的重要突破點(diǎn)、整體天然氣增產(chǎn)的重要補(bǔ)充。根據(jù)測(cè)算,2035年的天然氣產(chǎn)量為2.8×1011~3×1011 m3;2040年的天然氣產(chǎn)量將達(dá)到3.1×1011~3.3×1011 m3的峰值,非常規(guī)天然氣產(chǎn)量將突破1.5×1011 m3,成為天然氣增量的重要來源;2060年,非常規(guī)天然氣的產(chǎn)量占比將為50%。此外,地下煤炭氣化地質(zhì)資源量為2.8×1014~3.3×1014 m3,約為常規(guī)天然氣資源量的3倍,與非常規(guī)天然氣資源量總和基本相當(dāng),開發(fā)潛力極大。應(yīng)用煤炭地下氣化技術(shù),生產(chǎn)CH4、氫氣、煤氣等可燃?xì)怏w,將有效緩解我國富煤少氣的資源矛盾。

 

發(fā)展生物天然氣同樣具有明顯的資源優(yōu)勢(shì)。我國生物質(zhì)資源豐富,各類生物質(zhì)資源總量龐大(約為3.7×109 t),綜合生物質(zhì)資源開發(fā)已有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),為大規(guī)模開發(fā)利用生物氣提供了良好條件。據(jù)中國沼氣協(xié)會(huì)預(yù)測(cè),我國2030年、2060年的沼氣生產(chǎn)潛力分別為1.69×1011 m3、3.71×1011 m3,折合為生物天然氣后的產(chǎn)氣潛力分別為8×1010 m3、1.8×1011 m3,可有效彌補(bǔ)天然氣供應(yīng)缺口。

 

在氫能開發(fā)潛力方面,我國是世界最大的制氫國,可再生能源裝機(jī)量位居全球首位,在清潔低碳的氫能供給方面具有堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。研究預(yù)測(cè),我國2030年、2045年、2060年氫氣的供應(yīng)量將分別為3.81×107 t、5.807×107 t、8.58×107 t;其中綠氫將成為主導(dǎo)的氫源類型,供應(yīng)量在2030年增至3×106 t,2045年突破3×107 t,2060年達(dá)到7.68×107 t。中國氫能聯(lián)盟認(rèn)為,我國氫氣需求量在2030年為3.7×107 t,在2050年接近6×107 t,在2060年約為1.3×108 t(在終端能源消費(fèi)總量中的占比約為20%),將對(duì)氫氣供應(yīng)形成突出的牽引和導(dǎo)向作用。

 

2. 基礎(chǔ)設(shè)施趨于完備

 

從產(chǎn)業(yè)設(shè)施基礎(chǔ)的角度看,我國建成了覆蓋主要城市和工業(yè)區(qū)、較為完善的天然氣管道網(wǎng)絡(luò),大型天然氣儲(chǔ)氣庫和液化天然氣接收站等,為新興氣體能源的長(zhǎng)距離輸配、規(guī)?;瘧?yīng)用提供了便利條件。國內(nèi)外實(shí)踐表明,利用天然氣管道網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,以摻混生物天然氣、氫氣等方式,能夠?qū)崿F(xiàn)新興的低碳、零碳?xì)怏w能源對(duì)傳統(tǒng)天然氣的補(bǔ)充與替代,且相應(yīng)過程具有高效率、低成本的優(yōu)勢(shì)。隨著各地全面鋪開加氫站建設(shè),氫能儲(chǔ)運(yùn)加注設(shè)備及設(shè)施規(guī)??焖僭鲩L(zhǎng),我國氫能基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)化已初具雛形。

 

3. 工程科技創(chuàng)新活躍

 

從工程科技支撐的角度看,我國新興氣體能源技術(shù)裝備正在取得重大突破。非常規(guī)油氣領(lǐng)域的鉆井技術(shù)、裝備制造、工程材料等進(jìn)展顯著,為深層油氣資源的勘探開發(fā)提供了技術(shù)裝備保障。油氣企業(yè)加快油氣勘探開發(fā)與新能源融合發(fā)展,推動(dòng)傳統(tǒng)油氣生產(chǎn)業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型為綜合能源開發(fā)利用業(yè)務(wù)。煤炭地下氣化的能量密度、產(chǎn)氣速度、生產(chǎn)效率等優(yōu)于目前開發(fā)的非常規(guī)天然氣,我國企業(yè)突破了地下千米煤層的原位氣化技術(shù)并能穩(wěn)定產(chǎn)氣。在氫能和氨能領(lǐng)域,相關(guān)制備、儲(chǔ)運(yùn)、加注、與燃料電池系統(tǒng)集成等方面的關(guān)鍵技術(shù)持續(xù)進(jìn)步,裝備逐步實(shí)現(xiàn)自主化,構(gòu)建了較為完善的氫氨能產(chǎn)業(yè)鏈。然而,新興氣體能源工程技術(shù)仍面臨成本、成熟度、安全性等挑戰(zhàn),如電解水制氫的成本偏高,生物天然氣全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)的國產(chǎn)化程度不高,新型合成氣制備的氣化效率有待提高,低成本的氨能供應(yīng)鏈與高效率的氨能利用鏈沒有建立,尚待科技創(chuàng)新的持續(xù)突破。

 

(三) 發(fā)展新興氣體能源的政策支撐

 

自20世紀(jì)90年代起,我國政策層面持續(xù)關(guān)注氣體能源的開發(fā)利用,推動(dòng)構(gòu)建了涵蓋常規(guī)天然氣、頁巖氣、煤層氣、煤制氣在內(nèi)的多元化氣體能源體系。在碳達(dá)峰、碳中和(“雙碳”)目標(biāo)提出后,氫能、生物天然氣等也納入了國家能源戰(zhàn)略以及專門性規(guī)劃。我國發(fā)布了1+N政策體系,從總體目標(biāo)、主要任務(wù)、重大舉措、重大工程、標(biāo)準(zhǔn)制定、科技支撐、政策支持等方面出發(fā),為新興氣體能源的發(fā)展提供了全面指導(dǎo)和系列支撐。

 

1. 開發(fā)環(huán)節(jié)政策重點(diǎn)

 

針對(duì)氣體能源開發(fā),明確提出加大非常規(guī)天然氣資源(如頁巖氣、煤層氣)的規(guī)模化開發(fā)力度,因地制宜發(fā)展生物天然氣,在特定區(qū)域建設(shè)大型生物天然氣工程設(shè)施;將構(gòu)建清潔、低碳、低成本的多元制氫體系作為關(guān)鍵任務(wù),重點(diǎn)發(fā)展可再生能源制氫,推進(jìn)低碳技術(shù)攻關(guān);明確了部分氣體能源的近中期發(fā)展目標(biāo),如2025年天然氣產(chǎn)量力爭(zhēng)達(dá)到2.3×1011 m(實(shí)際上2023年即已實(shí)現(xiàn)),煤礦瓦斯利用量達(dá)到6×109m3/a,可再生能源制氫量為1×105~2×105 t/a。

 

2. 儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)政策重點(diǎn)

 

針對(duì)氣體能源儲(chǔ)運(yùn),為提升能力和效率,要求加快天然氣基礎(chǔ)設(shè)施(如長(zhǎng)輸管道、區(qū)域管網(wǎng)、地下儲(chǔ)氣庫、液化天然氣接收站)、摻氫管道、純氫管道等的建設(shè),鼓勵(lì)管網(wǎng)互聯(lián)互通;支持生物天然氣等清潔燃料接入油氣管網(wǎng),探索高效輸氫方式,構(gòu)建更為完善的氣體能源儲(chǔ)運(yùn)體系。

 

3. 利用環(huán)節(jié)政策重點(diǎn)

 

在氣體能源利用環(huán)節(jié),扶持沼氣、生物天然氣等生物質(zhì)能的規(guī)?;?,將氫能的工業(yè)、交通運(yùn)輸、建筑的規(guī)模化應(yīng)用作為重點(diǎn)任務(wù),在合成氨、煤制氣等行業(yè)中開展可再生能源制氫替代化石能源示范,加快構(gòu)建多元化的氫能應(yīng)用生態(tài)。倡導(dǎo)天然氣與多種能源融合發(fā)展,加強(qiáng)氫能、生物天然氣、氨能的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、示范與應(yīng)用,鼓勵(lì)建設(shè)電、熱(冷)、氣一體化,多能互補(bǔ)、多能聯(lián)供的區(qū)域綜合能源系統(tǒng),探索能源聯(lián)合調(diào)度機(jī)制,切實(shí)推動(dòng)氣體能源資源的高效和多元化應(yīng)用。

 

 

四、我國新興氣體能源的發(fā)展愿景、革新方向與典型模式

 

(一) 新興氣體能源發(fā)展愿景及產(chǎn)業(yè)革新方向

 

新興氣體能源是新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革背景下衍生出來的全球性新領(lǐng)域。未來的氣體能源工業(yè)是多種氣體有機(jī)組合的產(chǎn)業(yè)體系,將呈現(xiàn)新質(zhì)生產(chǎn)力所蘊(yùn)含的高科技、高效能、高質(zhì)量特征,涵蓋眾多類型的低碳、零碳、脫碳?xì)怏w;能夠滿足不同領(lǐng)域用戶對(duì)清潔能源的多樣化需求,顯著拓展能源工業(yè)的發(fā)展空間并形成新的增長(zhǎng)極,為壯大新興產(chǎn)業(yè)、培育未來產(chǎn)業(yè)提供更多的可能性。

 

新興氣體能源工業(yè)將由技術(shù)革命性突破、生產(chǎn)要素創(chuàng)新性配置、產(chǎn)業(yè)深度轉(zhuǎn)型升級(jí)而催生,發(fā)展新興氣體能源工業(yè)有望擺脫傳統(tǒng)的能源生產(chǎn)方式,實(shí)現(xiàn)全要素生產(chǎn)率的大幅提升,支持形成能源領(lǐng)域新質(zhì)生產(chǎn)力。為此,在戰(zhàn)略層面應(yīng)整體把握新興氣體能源的關(guān)鍵特征與發(fā)展特質(zhì),精準(zhǔn)研判新興氣體能源發(fā)展的價(jià)值、戰(zhàn)略、技術(shù)、市場(chǎng)定位,由此開展系統(tǒng)布局。論證提出了我國發(fā)展新興氣體能源產(chǎn)業(yè)的總體框架設(shè)想(見圖1),相應(yīng)戰(zhàn)略愿景為:強(qiáng)化政策支撐、科技支撐、人才支撐、生態(tài)支撐,構(gòu)建以科技創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)、深度協(xié)同及跨界融合為路徑的新興氣體能源現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系;以實(shí)現(xiàn)氣體能源工業(yè)的安全發(fā)展、綠色發(fā)展、多元發(fā)展、融合發(fā)展為導(dǎo)向,驅(qū)動(dòng)能源工業(yè)變革、能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型、商業(yè)模式創(chuàng)新,培育出新的產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)極與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

 

 

圖1 新興氣體能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體框架

 

一方面,新興氣體能源的發(fā)展,應(yīng)由科技創(chuàng)新主導(dǎo)并將之作為核心驅(qū)動(dòng)力。與依賴資源稟賦的傳統(tǒng)化石能源不同,新興氣體能源的高效利用、規(guī)?;l(fā)展更加依賴技術(shù)進(jìn)步。通過技術(shù)突破、工程示范及應(yīng)用,顯著提升氣體能源的開發(fā)利用效率,拓展產(chǎn)業(yè)規(guī)模并降低成本,提高應(yīng)用成熟度與覆蓋面。另一方面,深度協(xié)同是新興氣體能源發(fā)展的核心內(nèi)容,包括不同能源品種之間、不同能源載體之間、不同能源形態(tài)之間、不同能源工業(yè)以及終端消費(fèi)用途之間、相關(guān)產(chǎn)業(yè)體系之間的全面協(xié)同。新興氣體能源與新能源產(chǎn)業(yè)以及交通、化工、冶金、建筑、信息技術(shù)等行業(yè)融合,推動(dòng)能量流、物質(zhì)流、信息流匯聚,推動(dòng)新經(jīng)濟(jì)、新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

 

值得指出的是,新興氣體能源涉及的能源品種多樣、類型復(fù)雜、產(chǎn)業(yè)鏈條長(zhǎng),通過跨領(lǐng)域融合創(chuàng)新,催生新業(yè)態(tài)和新模式,形成新的產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈,其中蘊(yùn)含了巨大的市場(chǎng)機(jī)遇和商業(yè)潛力。全球性的新興氣體能源發(fā)展,也將改變傳統(tǒng)的能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)、能源貿(mào)易格局,一些具有豐富新興能源資源的地區(qū)將顯現(xiàn)比較優(yōu)勢(shì),逐步發(fā)展成為新的能源出口國和供應(yīng)中心,在國際市場(chǎng)的合作與競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制中獲得增量影響力。這一背景有利于我國參與和推動(dòng)全球能源治理,也為我國能源企業(yè)爭(zhēng)取全球能源市場(chǎng)話語權(quán)、高水平“走出去”提供了難得的機(jī)遇。

 

(二) 新興氣體能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的典型模式

 

1. 一. 氣多源

 

傳統(tǒng)的能源供應(yīng)較多依賴單一來源,而發(fā)展新興氣體能源的開發(fā)與制備轉(zhuǎn)化技術(shù),布局新興氣體能源產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈,將促成氣體能源來源的多樣化。針對(duì)天然氣生產(chǎn)供應(yīng),在保障常規(guī)天然氣穩(wěn)定供應(yīng)的基礎(chǔ)上,積極開發(fā)頁巖氣、煤層氣 / 煤巖氣等非常規(guī)天然氣資源,因地制宜發(fā)展生物天然氣、沼氣、人工合成氣,實(shí)施新型合成氣技術(shù)研發(fā)與示范,推進(jìn)地下頁巖原位加熱、地下煤炭氣化等天然氣顛覆性技術(shù)研發(fā);實(shí)現(xiàn)常規(guī)天然氣與非常規(guī)天然氣、生物天然氣、合成氣的協(xié)調(diào)發(fā)展,形成多源化的天然氣來源、多元化的新型燃?xì)夤?yīng)體系。以氫能為重點(diǎn)案例進(jìn)行深入論述。氫氣來源廣泛,制氫過程的碳排放水平也不盡相同,但在綜合考慮碳排放、工藝成熟度、綜合成本等因素的基礎(chǔ)上,宜整合各類型氫能制備技術(shù)路線:將可再生能源電解水制氫作為未來市場(chǎng)供氫的主體形式,化石能源重整制氫(如煤制氫、天然氣制氫,并有條件配置碳捕集、利用與封存)作為氫能轉(zhuǎn)型期內(nèi)的重要過渡形式,工業(yè)副產(chǎn)制氫(如焦?fàn)t煤氣副產(chǎn)氫、氯堿工業(yè)副產(chǎn)氫)作為氫源就近供應(yīng)的重要補(bǔ)充形式,由此實(shí)現(xiàn)氫源的多元化以及應(yīng)用價(jià)值最大化。

 

2. 一. 氣多用

 

就氣體能源的用途而言,新興氣體能源應(yīng)用場(chǎng)景正在不斷拓展,某一類型氣體可兼作重要的化工原料、高效清潔燃料,同時(shí)在工業(yè)、電力、建筑、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。在工業(yè)部門,鋼鐵、水泥、玻璃等產(chǎn)品生產(chǎn)過程中采用新興氣體能源作為原料或燃料,提供還原劑或高溫過程所需的能量源;化工行業(yè)也利用新興氣體能源作為原料,生產(chǎn)甲醇、乙炔、合成氨、化肥等產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)化學(xué)品生產(chǎn)的高端化和綠色化。在電力部門,新興氣體能源作為氣電調(diào)峰機(jī)組用燃料,為新型電力系統(tǒng)提供充分的靈活性。在建筑部門,利用新興氣體能源替代傳統(tǒng)化石能源進(jìn)行建筑供暖,為居民提供更為環(huán)保和高效的生活用能解決方案。在交通部門,新興氣體能源相較其他可再生能源具有更高的能量密度和燃燒效率,特別適用于重型公路運(yùn)輸、水路運(yùn)輸、遠(yuǎn)洋船舶運(yùn)輸,成為更為低碳和經(jīng)濟(jì)的燃料類型。

 

3. 多氣互補(bǔ)

 

各類新興氣體能源特性各異,單一使用時(shí)往往難以充分發(fā)揮其潛在優(yōu)勢(shì),因而多氣互補(bǔ)成為優(yōu)化選擇。利用較為完善的天然氣儲(chǔ)運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施,儲(chǔ)輸非常規(guī)天然氣、生物天然氣、氫氣等新興氣體能源,推動(dòng)多氣混輸、多氣共用,是實(shí)現(xiàn)各類氣體能源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、協(xié)同發(fā)展的重要方式。在天然氣、氫能的產(chǎn)業(yè)鏈上,無論是上游制氫、中游儲(chǔ)運(yùn)氫,還是下游用氫,各環(huán)節(jié)都具有深度融合發(fā)展的條件和潛力。應(yīng)用天然氣摻氫技術(shù),不僅能夠解決氫氣規(guī)?;瘍?chǔ)運(yùn)難題并降低相關(guān)成本,而且可以延續(xù)天然氣輸儲(chǔ)設(shè)備的商業(yè)價(jià)值。氨氫融合等新能源技術(shù)成為國際清潔能源領(lǐng)域中的前沿性、戰(zhàn)略性發(fā)展方向,能夠有效解決氫能儲(chǔ)運(yùn)難題,為制造業(yè)、交通、發(fā)電等部門深度脫碳提供解決方案,可促成新興氣體能源工業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)的深度協(xié)同。

 

多氣混輸與共用也需克服一系列挑戰(zhàn),如基礎(chǔ)設(shè)施及終端設(shè)備的兼容性問題、氣體混合后性質(zhì)變化帶來的安全性及處置經(jīng)濟(jì)性問題。需要針對(duì)儲(chǔ)運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施及應(yīng)用終端開展適度超前規(guī)劃,加快相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、現(xiàn)有管網(wǎng)更新改造,提高新興氣體能源并網(wǎng)使用兼容性,推動(dòng)生物天然氣、氫氣等能源氣體規(guī)?;刖W(wǎng)。積極構(gòu)建大型氣體能源基地,立足各地的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和資源稟賦,優(yōu)化現(xiàn)有管網(wǎng)設(shè)施體系并提高互聯(lián)、互通、共享能力,形成新興氣體能源貿(mào)易及關(guān)聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施的“走廊、橋梁、紐帶”,發(fā)展氫基、氨基等新興氣體能源的關(guān)聯(lián)物流樞紐。將“西氣東輸”工程升級(jí)為更大范圍的“西部氣體能源東輸”工程,實(shí)現(xiàn)更廣泛的區(qū)域能源互聯(lián)和共享。

 

4. 氣能融合

 

新興氣體能源可作為供能系統(tǒng)中的樞紐能源類型,與其他形式能源進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化、聯(lián)合供應(yīng)與協(xié)同應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)多能融合,增強(qiáng)綜合能源服務(wù)能力。建設(shè)多能互補(bǔ)的分布式能源系統(tǒng),將氫氣、天然氣、生物天然氣等氣體能源納入燃料范圍,實(shí)現(xiàn)電、熱(冷)、氣的終端集成與聯(lián)合供應(yīng),顯著提高能源的綜合利用效率。廣泛連接可再生能源、化石能源,融合各類型能源的開發(fā)利用技術(shù),實(shí)現(xiàn)供能系統(tǒng)與用能系統(tǒng)的多向聯(lián)動(dòng)。新興氣體能源與其他能源在技術(shù)、產(chǎn)品、市場(chǎng)上的融合互動(dòng),將催生綜合能源系統(tǒng)、新型能源體系構(gòu)建的新樣式,實(shí)現(xiàn)智慧能源的跨界融合與多元應(yīng)用,促成“能源互聯(lián)網(wǎng)”新形態(tài),進(jìn)而轉(zhuǎn)化為新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的新動(dòng)能與新優(yōu)勢(shì)。

 

 

五、我國新興氣體能源的發(fā)展建議

 

(一) 明確新興氣體能源發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)與戰(zhàn)略定位

 

站位于面向全球市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、加速能源領(lǐng)域新質(zhì)生產(chǎn)力形成的戰(zhàn)略高度,將新興氣體能源確定為我國新型能源體系建設(shè)的關(guān)鍵組成部分、實(shí)現(xiàn)能源強(qiáng)國的重大戰(zhàn)略選擇,力爭(zhēng)引領(lǐng)全球能源工業(yè)發(fā)展方向。及時(shí)制定國家層面的中長(zhǎng)期新興氣體能源發(fā)展規(guī)劃,明確并細(xì)化新興氣體能源在現(xiàn)代能源體系建設(shè)、“雙碳”工作中的定位、目標(biāo)、路徑、任務(wù),創(chuàng)新管理體制及機(jī)制,以系統(tǒng)性、全局性地布局新興氣體能源發(fā)展。精準(zhǔn)定位新興氣體能源在推進(jìn)能源革命過程中的作用及價(jià)值,防止各類氣體能源無序發(fā)展,同時(shí)推動(dòng)與其他能源的融合發(fā)展??梢载?cái)政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠、金融支持等激勵(lì)形式,促進(jìn)可再生氣體能源發(fā)展,加快構(gòu)建以天然氣為基礎(chǔ)、新興氣體能源互為支撐、多氣協(xié)同互補(bǔ)的氣體能源工業(yè)體系。

 

(二) 建立健全與新興氣體能源發(fā)展相適應(yīng)的體制和機(jī)制

 

規(guī)?;l(fā)展新興氣體能源需要與之相適應(yīng)的管理制度、技術(shù)體系、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,才能高質(zhì)量培育新興氣體能源產(chǎn)業(yè)并保障其集群式發(fā)展。建議創(chuàng)新氣體能源管理體制機(jī)制,鼓勵(lì)各級(jí)政府發(fā)布相關(guān)政策并落實(shí)優(yōu)惠措施,破解制約新興氣體能源開發(fā)利用的制度和技術(shù)瓶頸;綜合運(yùn)用信貸、債券、基金、保險(xiǎn)等多種金融工具,支持新興氣體能源的開發(fā)利用,加快構(gòu)建以新興氣體能源為主的綠色產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈。規(guī)劃建設(shè)國家級(jí)新興氣體能源生產(chǎn)供應(yīng)基地,運(yùn)輸通道(如氫 / 氨能航道、高速、管網(wǎng)),關(guān)聯(lián)物流樞紐,論證實(shí)施“國家氫網(wǎng)”“新興氣體能源基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)”“大型新興氣體能源基地”“西部氣體能源東輸”“國家氣體能源走廊”等重大工程。建設(shè)新興氣體能源相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,確保行業(yè)安全、有序、可持續(xù)發(fā)展。加快發(fā)展全國統(tǒng)一的能源大市場(chǎng)并完善市場(chǎng)規(guī)則。建立氣體能源產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展指導(dǎo)目錄和項(xiàng)目庫,在能源認(rèn)證、市場(chǎng)準(zhǔn)入、交易體系建設(shè)、安全監(jiān)管保障等方面給予重點(diǎn)支持。

 

(三) 加強(qiáng)新興氣體能源發(fā)展的科技與人才支撐

 

瞄準(zhǔn)世界能源科技前沿,圍繞新興氣體能源技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用,開展基礎(chǔ)與應(yīng)用研究布局,為新興氣體能源全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論與技術(shù)方法支撐。圍繞新興氣體能源工業(yè)的關(guān)鍵核心技術(shù)及裝備,合理加大科技資源投入,實(shí)施關(guān)鍵材料、核心技術(shù)、先進(jìn)工藝、高端設(shè)備的自主研發(fā)與聯(lián)合攻關(guān)。針對(duì)新興氣體能源發(fā)展的共性與集成性問題,批次性且系列化布局重大科研項(xiàng)目、工程示范平臺(tái)、產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)。注重科研成果轉(zhuǎn)化及運(yùn)用,開展新興氣體能源工程示范項(xiàng)目建設(shè)、創(chuàng)新型企業(yè)孵化,形成包括項(xiàng)目評(píng)估、技術(shù)支持、市場(chǎng)推廣、監(jiān)管服務(wù)在內(nèi),可復(fù)制、可推廣的經(jīng)驗(yàn)和模式。創(chuàng)新能源人才培養(yǎng)模式,打破傳統(tǒng)能源學(xué)科界限,鼓勵(lì)校企深度合作,確保人才培養(yǎng)與新興氣體能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求緊密對(duì)接。積極開展能源領(lǐng)域的國際學(xué)術(shù)交流與合作,引進(jìn)和培養(yǎng)領(lǐng)軍人才并重,高質(zhì)量參與國際新興氣體能源的學(xué)術(shù)共同體建設(shè)。開展涉及新興氣體能源的推廣宣傳與科普工作,提高公眾對(duì)發(fā)展新興氣體能源的認(rèn)知和接受程度,形成廣泛的社會(huì)共識(shí)。

 

(四) 構(gòu)建“政產(chǎn)學(xué)研金服用”機(jī)制以協(xié)同推進(jìn)生態(tài)圈建設(shè)

 

發(fā)展新興氣體能源將產(chǎn)生大量的新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新商業(yè)機(jī)會(huì)。建設(shè)協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制,打破行業(yè)壁壘和體制障礙,促進(jìn)創(chuàng)新資源共享和優(yōu)化配置,以在新興氣體能源領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈、人才鏈、資金鏈的相互支撐與深度融合。各鏈條上的參與主體共建產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)系統(tǒng),有效匯聚、整合、配置外部資源,通過深化合作、系統(tǒng)創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)和價(jià)值共創(chuàng)的良性循環(huán),有效放大產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。建議新興氣體能源產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈上的企業(yè),與政府、高校、科研機(jī)構(gòu)、專業(yè)性服務(wù)機(jī)構(gòu)、消費(fèi)者共建生態(tài)圈,共創(chuàng)并拓展新需求,形成“政產(chǎn)學(xué)研金服用”協(xié)同機(jī)制,構(gòu)建“一氣多源”“一氣多用”“多氣互補(bǔ)”“氣能融合”的新興氣體能源發(fā)展模式,建成新興氣體能源“綜合體”。加快培育和組建具有國際競(jìng)爭(zhēng)力的大型氣體能源企業(yè)集團(tuán)。加強(qiáng)行業(yè)性國際交流與合作,把握全球氣體能源的產(chǎn)業(yè)、技術(shù)與市場(chǎng)動(dòng)態(tài)。倡議建立全球新興氣體能源產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,建設(shè)“一帶一路”綠色能源貿(mào)易平臺(tái)與若干地區(qū)性氣體能源交易市場(chǎng),促進(jìn)綠能資源的全球性優(yōu)化配置和高效利用,增強(qiáng)我國在國際能源治理和氣候治理方面的話語權(quán)。

 

作者介紹

劉合

能源與礦業(yè)工程管理專家,中國工程院院士。

主要從事采油工程技術(shù)及裝備研發(fā)、工程管理創(chuàng)新與實(shí)踐研究。

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