氢能、氨能……全球气体能源的竞争趋势

      随着能源技术的革新，气体能源所涵盖的类型也在不断发生变化。一般而言，气体能源是常温物理状态为气态、能够提供动力或能量的物质，现阶段主要的气体能源是以甲烷为主的碳氢化合物、氢气、氨气和一氧化碳等低分子量的可燃气体。除了通常所熟知的常规天然气，非常规天然气、生物天然气或生物燃气、氢气、氨气、人工合成气等不同来源和不同类型的气体能源及其组合，均可被称为新兴气体能源。

   当前，全球正在兴起气体能源竞逐发展的浪潮，主要发达国家和新兴经济体纷纷将氢能、氨能等气体能源发展上升为国家战略，作为推动能源绿色低碳转型的重要依托。发展脱碳、低碳、零碳的气体能源，将极大地拓展天然气工业发展空间，改变传统燃气行业，塑造新的气体能源工业形态，推动现代能源工业体系持续变革。

新兴气体能源将重塑未来能源工业

    发展新兴气体能源将重新定义天然气工业，推动现代能源工业体系的持续变革。未来的气体能源工业将是由多种低碳、零碳、脱碳气体有机组合形成的产业，涵盖常规与非常规天然气、生物天然气、合成气、蓝氢、绿氢、绿氨等众多新兴气体能源。新兴气体能源协同发展、气体能源与可再生能源发电的智慧融合，将极大地拓展天然气来源及关联工业发展空间，改变天然气工业和传统燃气行业，形成新的气体能源工业形态。从能源消费角度看，新兴气体能源用途广泛，可将气体形式转换为液态、固态使用，用于满足电力、交通运输、建筑、重工业等不同部门、不同类型的能源消费需求；气体能源的深度脱碳功能对于能源系统实现净零排放具有重要作用和重大价值，有望成为实现能源转型和碳减排目标的首选能源。从能源供给角度看，发展新兴气体能源，可组合优化不同能源的使用及气体能源供给结构，作为常规天然气的重要补充，有利于缩小天然气供需缺口；推动天然气和燃气企业向气体能源综合服务商发展，实现多元化转型。从能源科技角度看，多气互补、“天然气+新能源”融合发展、多种能源产业协同，将持续推动创新性能源技术突破、先进装备制造和关键项目示范，进一步扩大气体能源工业发展空间。从能源体制角度看，发展新兴气体能源需打破传统的各自独立的气体能源基础设施建设与运营管理模式，与现有天然气工业实现良好融合；新建基础设施需统筹考虑气源、供应方式，以及规模、消费现状与需求预测，不断拓展和丰富应用场景，实现全产业链基础设施的灵活应用与快速转换。在全球迈向碳中和的背景下，发展新兴气体能源将充分优化使用现有的天然气工业资产，避免出现大规模天然气基础设施退役，特别是生产供应方式朝气体能源综合体方向发展，多气互补与综合利用将显著降低气体能源使用成本，大幅提升天然气工业资产及关联产业链价值。值得注意的是，国际天然气联盟已将“Gas”的范畴更改为“Gases”，把发展新兴气体能源提升到关系其组织生命力永续的高度来认识。总之，新兴气体能源产业链长，整体价值链潜力巨大，通过提供可持续的能源产品和服务，发展绿色供应链，联动关联广泛的工业制造业与服务业，将持续拓展新的经济发展空间。

   全球兴起气体能源竞逐发展浪潮天然气工业的持续发展离不开非常规天然气。天然气作为第三大能源，技术及产业已非常成熟。综合考虑新兴经济体工业化进程对天然气需求的增长和发达经济体对天然气需求的变化情况，未来天然气需求仍将持续增长。根据中国石油勘探开发研究院发布的研究报告，在新动力情景下，2050年天然气需求将比2019年高出约20%。随着开采技术的创新性突破，页岩气、煤层气等非常规天然气已实现规模化商业化开采，成为常规天然气现实、可靠的补充资源。未来，天然气产业的持续发展将为非常规天然气快速发展奠定基础，非常规天然气和海域天然气（含天然气水合物）将成为天然气工业的主要发展方向。生物天然气（燃气）产业处于稳健发展状态。生物天然气可通过直接使用现有的天然气基础设施，广泛应用于交通、发电、建筑、重工业等多个部门，被认为是未来天然气管网净零排放的最佳替代，其产业发展受到世界各国的重视。生物天然气技术和商业化运作模式基本成熟，英国、美国、德国、荷兰均建立了生物天然气或沼气证书交易体系，美国已形成了全球最大的生物天然气交易市场。据国际能源署估算，全球可用于生产沼气和生物甲烷的原料量巨大，但受现有技术水平限制，有机废弃物利用率不高，若能充分利用，可满足全球20%的天然气需求，发展潜力巨大。全球范围氢能产业迎来爆发式增长的机遇期。从全球范围看，多个国家和地区高度重视氢能产业发展，均发布了氢能战略。欧盟将发展氢能作为保障能源安全的重要举措，利用其在绿氢生产和完善的天然气基础设施方面的优势，形成了完整的制氢、储运氢、氢利用和燃料电池产业链；德国将绿氢作为发展氢能产业的战略选择，关注氢能与可再生能源的协同发展，在氢能制备、基础设施建设和应用场景开发等方面积极布局；法国提出建立未来的氢能基础设施，计划从2030年起将20%氢气掺混至天然气网络中与天然气混合输送；俄罗斯计划在2024年前建立氢能全产业链，利用天然气、核能等制取氢气，通过天然气管网掺氢或将现有天然气管道改造成氢气管网，将氢能出口至欧洲；日本长期布局氢能产业发展战略，深耕氢能源与燃料电池技术研发，提出了氢燃料电池乘用车、家用燃料电池热电联供系统等一系列重点发展方向与明确的战略目标；加拿大设定了氢能2050战略愿景，即通过建设氢能基础设施及促进终端应用使加拿大成为全球主要氢供应国。氨能有望推动新兴气体能源进入发展新阶段。与氢气相比，氨可直接在现有的火力发电设施中混烧利用，能作为清洁能源来代替传统化石能源。同时，作为天然的储氢介质，氨具有易液化、方便储存和运输等优势，能解决当前氢能储运环节的关键难题。氨的主要生产原料是氢气，依据来源，氨可划分为灰氨、蓝氨、蓝绿氨和绿氨。绿氨作为零碳燃料和氢能载体，具有广泛的应用前景，将为电力、交通、工业等领域实现减碳和脱碳提供新的路径。目前，全球氨年产量约2.53亿吨。绿氨生产仍处于探索和起步阶段，尚未实现产业规模化。从全球范围来看，2021年绿氨市场规模约为3600万美元，到2030年预计将达到54.8亿美元。氨能将是实现氢能源2.0时代的关键能源，氢氨融合技术将带动氢能和氨能产业协同发展，也是推动新兴气体能源发展进入新阶段的关键能源。合成气等新兴气体能源仍有巨大发展潜力。合成气生产技术路线众多，可将煤炭等传统化石能源及工业副产品清洁高效地转化为化工产品和燃料，还可通过二氧化碳有机化工利用技术制备合成气，从而延伸至多个新兴领域。目前，最具经济性和工业化前景的技术包括煤制天然气、焦炉气制天然气/氢气、二氧化碳干重整制合成气技术等。煤制天然气技术将煤炭转化为天然气，是实现煤炭清洁高效利用的重要方向。焦炉气是煤炼焦过程的副产品，热值较高，是理想的燃料气源，净化处理后可用于制备氢气、合成天然气，或与其他气源合成制取合成氨。煤炭是合成气的主要原料来源，我国在全球合成气市场占据主导地位。