欧洲天然气行业转型路径逐渐清晰

□ 马业超 徐 越 王远航

欧洲天然气管网体系比较发达。图为位于法国的某天然气输运站。童小非 供图

在全球气候治理的大环境下，可再生能源迅猛发展，化石能源正在逐步退出历史舞台中心。从国家发展的战略规划到民众消费的自主选择，对清洁绿色低碳能源的呼声越来越高。在欧洲，许多国家已通过立法的形式强制执行碳减排的政策，以推动实现2050年净零排放目标。欧洲的天然气行业以能源转型为契机，积极探索生物甲烷、合成甲烷、氢气等低碳或零碳的可再生气体，推动天然气向可再生气体过渡，以延续天然气基础设施的资产价值，实现净零排放目标的同时，保障欧洲未来的能源供应安全。

欧洲天然气行业的现状

欧洲是全球主要的天然气消费地区之一，2020年表观消费量达5410亿立方米。同时欧洲是全球最大的天然气进口地区，2020年进口总量高达3261亿立方米，其中管道气进口量2113亿立方米，约占总进口量的65%。俄罗斯是欧洲目前最大的天然气供应国，占进口总气量的57%。LNG的主要进口来源国为卡塔尔302亿立方米、美国256亿立方米及俄罗斯172亿立方米。

欧洲天然气管网体系比较发达，天然气管道基础设施规模和复杂性都居世界前列。欧洲的天然气输配管网包括长约26万公里的高压输气管道和约140万公里的中低压配气管道，分别由输气和配气运营商运营。这些天然气基础设施在当前的欧盟能源系统中发挥着关键作用，将欧洲的天然气生产基地、欧洲边界的天然气进口点及LNG陆上终端的接入点与欧洲各地的需求中心连接起来。利用这些天然气基础设施输送和分销的天然气占到欧盟主要能源消耗的20%。发达的天然气基础设施确保了欧洲能源系统的可靠性和灵活性。

欧洲积极实施能源转型

欧洲是全球应对气候变化、减少温室气体排放行动最有力的倡导者，引领世界能源行业向绿色低碳转型。2015年《巴黎协定》吹响了世界各国响应碳中和的号角，为遏制全球变暖，“力争把全球平均气温升幅控制在工业化前水平2℃之内，并努力限制在1.5℃之内”这一目标成为全球共同应对气候变化问题的共识。2019年欧盟出台的净零排放计划，更是走在各国应对气候变化的前列，英国、瑞典、法国等发达国家甚至将净零排放目标纳入国家法律。截至目前，全球已有136个国家提出了净零排放承诺，这些国家GDP的总和相当于全球的90%。

世界能源结构正迈向绿色低碳未来。在此背景下，新能源迅猛发展，石油、煤炭、天然气等传统化石能源行业面临巨大的挑战，以BP、壳牌、道达尔等为代表的国际大型能源企业都纷纷寻求变革并推动能源转型。

欧洲天然气行业转型路线

为评估天然气及天然气基础设施在2050年欧盟能源系统实现净零排放中的作用和价值，由七家欧洲领先的天然气运营商和两家可再生天然气生产商协会(欧洲沼气、意大利沼气协会)组成的“GasforClimate”组织早在2017年就开始研究天然气的发展前景。该组织综合分析了建筑、电力、工业、农业、交通运输等相关领域的预期能源需求，以及实现净零排放的最佳能源组合。他们以实现2050年能源系统净零排放为目标，提出了“最低限度使用天然气”和“优化使用天然气”两种方案。这两种方案都支持可再生能源的发展，需要对电力网络的升级改造进行大量投资，以适应可再生能源的大幅增长。不同的是电力储存和在天然气及天然气基础设施的利用方面存在差异。

“最低限度使用天然气”方案是在电力生产、建筑物供暖和交通运输业中不再使用天然气，并且绝大部分天然气基础设施将退役，仅保留使用少量的生物甲烷(能源含量相当于6.5亿立方米的天然气)用于提供高温工业热和原料。“优化使用天然气”方案是利用现有的天然气基础设施继续使用天然气，并大力发展可再生气体和低碳气体，包括生物甲烷、绿色氢、由二氧化碳和绿色氢合成的甲烷、蓝色氢气及天然气与碳捕捉碳封存结合等。“优化使用天然气”方案实际是天然气、可再生和低碳气体与可再生电力的智能组合使用。生物甲烷将主要用于发电和加热已经有管道连接的现有建筑物。液化天然气及液化生物甲烷用于国际运输和重型道路运输，氢气主要用于重工业和公路运输的燃料。工业中使用少量可再生甲烷作为诸如甲醇生产等原料。

通过对比分析，采用“优化使用天然气”方案，每年可为整个欧盟能源系统节省2170亿欧元，即利用现有的天然气基础设施发展可再生气体及低碳气体、优化天然气的组合使用对欧盟能源系统实现净零排放具有重大作用和价值。这一研究结论对欧洲的天然气发展战略起到重要的指导作用，并推动国家政府能源部门在立法层面给予政策支持。

发展可再生气体成为天然气转型的路径。在世界能源转型中，相比较于其他地区，欧洲的天然气产业发展方向明确。发展可再生气体燃料成为天然气转型的理想路径。一方面欧洲天然气资源匮乏，严重依赖外部输入。可再生能源更多依靠技术，通过加快发展可再生气体欧洲将会抹平在自然资源上的差距，实现资源的再平衡分配，保障能源安全。另一方面欧洲天然气基础设施发达，输配技术成熟，建设管理运营经验丰富，这些优势都可以转化到可再生气体领域，加快实现能源转型和减排目标。未来欧洲的天然气产业结构包括天然气、生物甲烷、合成甲烷、蓝氢、绿氢等低碳或者零碳气体。欧洲主要的天然气运营商都在积极发展生物甲烷、氢气、合成甲烷等可再生气体技术，推动天然气与生物甲烷、氢气等协同发展，同时升级改造天然气基础设施，提高管网的兼容性，抓住有利时机扩大基础设施市场份额，以抢占先机。

作为清洁能源供给体系的重要载体，氢能开发与利用是欧洲新一轮能源技术变革的重要方向，是能源系统实现脱碳目标的必然选择。欧洲庞大的天然气管网，为氢能应用提供了空间。一方面，天然气管网脱碳需要氢气。来自欧洲天然气输配网络的管道天然气约占欧洲供热用能的40%、发电用能的15%，利用氢替代天然气供热、发电是实现欧洲能源消费低碳转型最有潜力的发展方向。另一方面，完善的天然气管输网络基础设施可以以最低的成本转换为氢气输送设施。DNV-GL和Kiwa在荷兰联合进行的研究表明，现有的天然气输配网络只需稍加改造或不做改造，即可用于氢气的输送，这对管道天然气逐渐由氢替代提供了有力的设施保障。也就是说，生产商不需要对管网进行重大升级，即可将氢气通过管网输配，或者可以输送掺氢的天然气，甚至直接输送纯氢气。这也是欧洲发展氢能的主要优势所在，未来欧洲能源系统转型升将极大利用现有天然气管网。

2020年7月，来自9个欧盟成员国的11家欧洲天然气基础设施公司发布的研究报告表明，对现有的天然气基础设施进行改造，可以以负担得起的成本运输氢气，约每1000公里每千克氢气0.09-0.17欧元；到2040年，预计氢能管网将达到2.3万公里，其中75%由转换后的天然气管道组成，并通过新的管道延伸段（约占25%）进行连接。欧洲氢能主干网络还可兼顾氢气的进口，未来利用地中海天然气管网将北非的绿氢送至欧洲大陆，实现氢气低成本、长距离、大规模运输。

天然气行业转型对欧洲有多重利好

首先，进一步保障欧洲未来的能源安全。2021年欧洲能源紧张显示出天然气对欧洲能源安全的重要性。近年来，随着挪威、英国、荷兰等国气田逐渐枯竭和设施老化，欧洲自产天然气气量持续下降，对进口气源的依赖不断增加。能源供应安全一直是欧盟关注的一个重要战略问题，能源供应多元化是欧盟追求的一个战略目标。俄罗斯是欧洲进口天然气的重要来源，持有40%的进口配额。但俄罗斯和乌克兰之间一再发生的天然气争端，以及中东的地缘政治紧张局势，导致欧洲外部气源供应越来越脆弱。尽管俄罗斯主导的北溪2管道已经建成，但德国迫于美国、部分欧盟国家及乌克兰的压力，对项目何时通过认证开始输气仍在犹豫，未来充满变数。为减少对俄罗斯天然气的依赖，欧洲已加快向可再生能源转型，致力于成为全球绿色科技的领导者，利用现有的天然气基础设施，实现欧洲未来氢气、生物甲烷等可再生能源的多元化供应，以缓解地区和全球紧张局势，充分保障欧洲未来的能源供应安全。

英国某处天然气管道。王飞 供图

其次，更大程度支撑可再生能源发展。在欧洲乃至全球，降碳减排普遍先从电力行业着手。欧洲的可再生能源发电技术成熟，发展迅速。2020年欧洲可再生能源发电占比23.8%，整体上可再生能源发电与天然气、核能、水力发电占比分布相对均衡。在电力行业，运用风电和太阳能发电等低成本方案，欧洲可在2030年前减少60%以上的排放量，到2040年年初，这一数字将提高至90%。

目前世界范围内煤电仍是电网稳定性的最大支撑，但随着欧洲燃煤发电机的不断退役，不稳定的风能和太阳能发电需要更多的稳定支撑。与煤炭相比，天然气是相对低碳清洁的能源，作为能源转型过渡的重要支撑，天然气取代煤炭被寄予厚望。未来生物甲烷、氢气等低碳零碳可再生气体燃料可进一步取代天然气，在解决风电、光伏发电存在的间歇式、电网不稳定问题方面发挥越来越重要的作用，成为支撑欧洲可再生能源发展、实现净零排放目标的最理想解决路径。

最后，欧洲氢价值链潜力巨大，意大利区域位置和工业优势突显。欧洲和邻近地区有良好的可再生资源和工业产能，可以快速并且低成本的实现绿氢系统。此外，欧洲拥有广泛的天然气基础设施，将现有天然气基础设施的一部分改造成运输和储存氢气的设施，将为欧洲提供一个独特的机会，实现其在可再生能源生产和使用方面的承诺，同时利用这一目前规模庞大的基础设施资产为欧洲的氢工业提供竞争优势，以生产可持续、循环的产品和服务，同时创造许多绿色就业机会。

随着氢能在欧洲的发展，意大利将致力成为欧洲绿色氢中心。首先，意大利在地中海中心的位置将使其成为欧洲和非洲大陆之间的“基础设施桥梁”。意大利将新建一条从埃及经希腊到意大利的大型输氢管道，全长2500公里，装机容量66吉瓦，每年可输送300太瓦时或760万吨氢气。其次，意大利发达的天然气基础设施管网，对意大利利用区位优势发展氢基物流具有战略意义。意大利最大的天然气管道运营商Snam已经提前布局，在其约3.3万公里的天然气网络中进行了10%的掺氢测试，并表示其70%的天然气管网已具备掺氢能力。再次，意大利工业基础雄厚，制造业位列欧洲第二。绿氢生产相关技术方面，意大利电解槽和辅助部件产业处于有利地位，占欧盟总产量的25.2%；蓝氢生产技术方面，意大利在工业流程改造和碳捕获封存领域都拥有雄厚的制造业基础，这些将在未来几年的技术再转化和氢气供应链的巩固中发挥重要作用。在国家层面，意大利政府将制定由政府起草的工业发展愿景和国家氢气战略，从税收优惠、激励政策、氢源认证、融资支持等多方面来支撑意大利成为欧洲氢能战略“指挥者”的角色。