歐洲天然氣行業轉型路徑逐漸清晰

□ 馬業超 徐 越 王遠航

歐洲天然氣管網體系比較發達。圖為位于法國的某天然氣輸運站。童小非 供圖

在全球氣候治理的大環境下，可再生能源迅猛發展，化石能源正在逐步退出歷史舞臺中心。從國家發展的戰略規劃到民眾消費的自主選擇，對清潔綠色低碳能源的呼聲越來越高。在歐洲，許多國家已通過立法的形式強制執行碳減排的政策，以推動實現2050年凈零排放目標。歐洲的天然氣行業以能源轉型為契機，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，推動天然氣向可再生氣體過渡，以延續天然氣基礎設施的資產價值，實現凈零排放目標的同時，保障歐洲未來的能源供應安全。

歐洲天然氣行業的現狀

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

歐洲天然氣管網體系比較發達，天然氣管道基礎設施規模和復雜性都居世界前列。歐洲的天然氣輸配管網包括長約26萬公里的高壓輸氣管道和約140萬公里的中低壓配氣管道，分別由輸氣和配氣運營商運營。這些天然氣基礎設施在當前的歐盟能源系統中發揮著關鍵作用，將歐洲的天然氣生產基地、歐洲邊界的天然氣進口點及LNG陸上終端的接入點與歐洲各地的需求中心連接起來。利用這些天然氣基礎設施輸送和分銷的天然氣占到歐盟主要能源消耗的20%。發達的天然氣基礎設施確保了歐洲能源系統的可靠性和靈活性。

歐洲積極實施能源轉型

歐洲是全球應對氣候變化、減少溫室氣體排放行動最有力的倡導者，引領世界能源行業向綠色低碳轉型。2015年《巴黎協定》吹響了世界各國響應碳中和的號角，為遏制全球變暖，“力爭把全球平均氣溫升幅控制在工業化前水平2℃之內，并努力限制在1.5℃之內”這一目標成為全球共同應對氣候變化問題的共識。2019年歐盟出臺的凈零排放計劃，更是走在各國應對氣候變化的前列，英國、瑞典、法國等發達國家甚至將凈零排放目標納入國家法律。截至目前，全球已有136個國家提出了凈零排放承諾，這些國家GDP的總和相當于全球的90%。

世界能源結構正邁向綠色低碳未來。在此背景下，新能源迅猛發展，石油、煤炭、天然氣等傳統化石能源行業面臨巨大的挑戰，以BP、殼牌、道達爾等為代表的國際大型能源企業都紛紛尋求變革并推動能源轉型。

歐洲天然氣行業轉型路線

為評估天然氣及天然氣基礎設施在2050年歐盟能源系統實現凈零排放中的作用和價值，由七家歐洲領先的天然氣運營商和兩家可再生天然氣生產商協會(歐洲沼氣、意大利沼氣協會)組成的“GasforClimate”組織早在2017年就開始研究天然氣的發展前景。該組織綜合分析了建筑、電力、工業、農業、交通運輸等相關領域的預期能源需求，以及實現凈零排放的最佳能源組合。他們以實現2050年能源系統凈零排放為目標，提出了“最低限度使用天然氣”和“優化使用天然氣”兩種方案。這兩種方案都支持可再生能源的發展，需要對電力網絡的升級改造進行大量投資，以適應可再生能源的大幅增長。不同的是電力儲存和在天然氣及天然氣基礎設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、建筑物供暖和交通運輸業中不再使用天然氣，并且絕大部分天然氣基礎設施將退役，僅保留使用少量的生物甲烷(能源含量相當于6.5億立方米的天然氣)用于提供高溫工業熱和原料。“優化使用天然氣”方案是利用現有的天然氣基礎設施繼續使用天然氣，并大力發展可再生氣體和低碳氣體，包括生物甲烷、綠色氫、由二氧化碳和綠色氫合成的甲烷、藍色氫氣及天然氣與碳捕捉碳封存結合等。“優化使用天然氣”方案實際是天然氣、可再生和低碳氣體與可再生電力的智能組合使用。生物甲烷將主要用于發電和加熱已經有管道連接的現有建筑物。液化天然氣及液化生物甲烷用于國際運輸和重型道路運輸，氫氣主要用于重工業和公路運輸的燃料。工業中使用少量可再生甲烷作為諸如甲醇生產等原料。

通過對比分析，采用“優化使用天然氣”方案，每年可為整個歐盟能源系統節省2170億歐元，即利用現有的天然氣基礎設施發展可再生氣體及低碳氣體、優化天然氣的組合使用對歐盟能源系統實現凈零排放具有重大作用和價值。這一研究結論對歐洲的天然氣發展戰略起到重要的指導作用，并推動國家政府能源部門在立法層面給予政策支持。

發展可再生氣體成為天然氣轉型的路徑。在世界能源轉型中，相比較于其他地區，歐洲的天然氣產業發展方向明確。發展可再生氣體燃料成為天然氣轉型的理想路徑。一方面歐洲天然氣資源匱乏，嚴重依賴外部輸入。可再生能源更多依靠技術，通過加快發展可再生氣體歐洲將會抹平在自然資源上的差距，實現資源的再平衡分配，保障能源安全。另一方面歐洲天然氣基礎設施發達，輸配技術成熟，建設管理運營經驗豐富，這些優勢都可以轉化到可再生氣體領域，加快實現能源轉型和減排目標。未來歐洲的天然氣產業結構包括天然氣、生物甲烷、合成甲烷、藍氫、綠氫等低碳或者零碳氣體。歐洲主要的天然氣運營商都在積極發展生物甲烷、氫氣、合成甲烷等可再生氣體技術，推動天然氣與生物甲烷、氫氣等協同發展，同時升級改造天然氣基礎設施，提高管網的兼容性，抓住有利時機擴大基礎設施市場份額，以搶占先機。

作為清潔能源供給體系的重要載體，氫能開發與利用是歐洲新一輪能源技術變革的重要方向，是能源系統實現脫碳目標的必然選擇。歐洲龐大的天然氣管網，為氫能應用提供了空間。一方面，天然氣管網脫碳需要氫氣。來自歐洲天然氣輸配網絡的管道天然氣約占歐洲供熱用能的40%、發電用能的15%，利用氫替代天然氣供熱、發電是實現歐洲能源消費低碳轉型最有潛力的發展方向。另一方面，完善的天然氣管輸網絡基礎設施可以以最低的成本轉換為氫氣輸送設施。DNV-GL和Kiwa在荷蘭聯合進行的研究表明，現有的天然氣輸配網絡只需稍加改造或不做改造，即可用于氫氣的輸送，這對管道天然氣逐漸由氫替代提供了有力的設施保障。也就是說，生產商不需要對管網進行重大升級，即可將氫氣通過管網輸配，或者可以輸送摻氫的天然氣，甚至直接輸送純氫氣。這也是歐洲發展氫能的主要優勢所在，未來歐洲能源系統轉型升將極大利用現有天然氣管網。

2020年7月，來自9個歐盟成員國的11家歐洲天然氣基礎設施公司發布的研究報告表明，對現有的天然氣基礎設施進行改造，可以以負擔得起的成本運輸氫氣，約每1000公里每千克氫氣0.09-0.17歐元；到2040年，預計氫能管網將達到2.3萬公里，其中75%由轉換后的天然氣管道組成，并通過新的管道延伸段（約占25%）進行連接。歐洲氫能主干網絡還可兼顧氫氣的進口，未來利用地中海天然氣管網將北非的綠氫送至歐洲大陸，實現氫氣低成本、長距離、大規模運輸。

天然氣行業轉型對歐洲有多重利好

首先，進一步保障歐洲未來的能源安全。2021年歐洲能源緊張顯示出天然氣對歐洲能源安全的重要性。近年來，隨著挪威、英國、荷蘭等國氣田逐漸枯竭和設施老化，歐洲自產天然氣氣量持續下降，對進口氣源的依賴不斷增加。能源供應安全一直是歐盟關注的一個重要戰略問題，能源供應多元化是歐盟追求的一個戰略目標。俄羅斯是歐洲進口天然氣的重要來源，持有40%的進口配額。但俄羅斯和烏克蘭之間一再發生的天然氣爭端，以及中東的地緣政治緊張局勢，導致歐洲外部氣源供應越來越脆弱。盡管俄羅斯主導的北溪2管道已經建成，但德國迫于美國、部分歐盟國家及烏克蘭的壓力，對項目何時通過認證開始輸氣仍在猶豫，未來充滿變數。為減少對俄羅斯天然氣的依賴，歐洲已加快向可再生能源轉型，致力于成為全球綠色科技的領導者，利用現有的天然氣基礎設施，實現歐洲未來氫氣、生物甲烷等可再生能源的多元化供應，以緩解地區和全球緊張局勢，充分保障歐洲未來的能源供應安全。

英國某處天然氣管道。王飛 供圖

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

目前世界范圍內煤電仍是電網穩定性的最大支撐，但隨著歐洲燃煤發電機的不斷退役，不穩定的風能和太陽能發電需要更多的穩定支撐。與煤炭相比，天然氣是相對低碳清潔的能源，作為能源轉型過渡的重要支撐，天然氣取代煤炭被寄予厚望。未來生物甲烷、氫氣等低碳零碳可再生氣體燃料可進一步取代天然氣，在解決風電、光伏發電存在的間歇式、電網不穩定問題方面發揮越來越重要的作用，成為支撐歐洲可再生能源發展、實現凈零排放目標的最理想解決路徑。

最后，歐洲氫價值鏈潛力巨大，意大利區域位置和工業優勢突顯。歐洲和鄰近地區有良好的可再生資源和工業產能，可以快速并且低成本的實現綠氫系統。此外，歐洲擁有廣泛的天然氣基礎設施，將現有天然氣基礎設施的一部分改造成運輸和儲存氫氣的設施，將為歐洲提供一個獨特的機會，實現其在可再生能源生產和使用方面的承諾，同時利用這一目前規模龐大的基礎設施資產為歐洲的氫工業提供競爭優勢，以生產可持續、循環的產品和服務，同時創造許多綠色就業機會。

隨著氫能在歐洲的發展，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“基礎設施橋梁”。意大利將新建一條從埃及經希臘到意大利的大型輸氫管道，全長2500公里，裝機容量66吉瓦，每年可輸送300太瓦時或760萬噸氫氣。其次，意大利發達的天然氣基礎設施管網，對意大利利用區位優勢發展氫基物流具有戰略意義。意大利最大的天然氣管道運營商Snam已經提前布局，在其約3.3萬公里的天然氣網絡中進行了10%的摻氫測試，并表示其70%的天然氣管網已具備摻氫能力。再次，意大利工業基礎雄厚，制造業位列歐洲第二。綠氫生產相關技術方面，意大利電解槽和輔助部件產業處于有利地位，占歐盟總產量的25.2%；藍氫生產技術方面，意大利在工業流程改造和碳捕獲封存領域都擁有雄厚的制造業基礎，這些將在未來幾年的技術再轉化和氫氣供應鏈的鞏固中發揮重要作用。在國家層面，意大利政府將制定由政府起草的工業發展愿景和國家氫氣戰略，從稅收優惠、激勵政策、氫源認證、融資支持等多方面來支撐意大利成為歐洲氫能戰略“指揮者”的角色。