澳大利亞天然氣行業(yè)低碳變革的啟示

馬業(yè)超，劉音，宮攀，陳瑞

（國網(wǎng)國際發(fā)展有限公司，北京 100031）

俄烏戰(zhàn)爭引發(fā)的能源危機改變了世界能源格局。全球能源市場的動蕩凸顯了天然氣在能源結構中的重要性。具有天然氣資源稟賦優(yōu)勢的澳大利亞最近也陷入“缺氣”困境，在該國70%以上人口集中的東海岸出現(xiàn)約10%的天然氣短缺，國內(nèi)氣價飆升，隨之澳全國電力市場因氣價大幅上漲發(fā)生了24年來首次全面停擺。與歐洲各國一樣，能源安全和氣候問題正迫使澳政府加速向清潔能源過渡，其天然氣行業(yè)面臨低碳變革，對中資企業(yè)在澳的天然氣行業(yè)投資產(chǎn)生深遠影響。

1 天然氣資源分布和供需概況

澳大利亞天然氣資源豐富，但區(qū)域分布不均衡。超過90%的常規(guī)天然氣資源分布于西北部，西南部、東南部和中部的天然氣資源僅占8%。非常規(guī)天然氣主要有煤層氣、致密氣和頁巖氣等。昆士蘭州和維多利亞州富有煤層氣資源，西澳大利亞、南澳大利亞和北領地則以致密氣和頁巖氣為主。除新南威爾士州和塔斯馬尼亞州以外，澳其他州均有天然氣資源。

澳天然氣探明儲量2.4 萬億立方米，占世界總探明儲量的1.3%。2021年總產(chǎn)量1 472億立方米[1]，是全球第七大天然氣生產(chǎn)國；國內(nèi)消耗約394 億立方米，儲采比為16.8。需求市場主要集中在東海岸的悉尼、墨爾本、布里斯班和阿德萊德等城市。近來，隨著中部和南部油氣田的自然枯竭和LNG出口項目的過度投資，東海岸將面臨天然氣供應短缺和價格飆升。如圖1[2]所示，根據(jù)預測2030 年之前供需呈平穩(wěn)態(tài)勢；但2030之后煤層氣的減產(chǎn)將影響到LNG原料供應。

圖1 澳大利亞東海岸地區(qū)天然氣供需情況分析[2]

2 天然氣行業(yè)現(xiàn)狀

天然氣在澳大利亞的特殊戰(zhàn)略地位類似俄羅斯，在對外貿(mào)易、經(jīng)濟社會發(fā)展和國際市場中發(fā)揮越來越重要的作用。澳天然氣產(chǎn)量的四分之三用于出口，2021年是全球最大的LNG出口國。天然氣是澳國內(nèi)極其重要的化石能源，約占澳能源消耗總量的17.4%。目前約49%的家庭使用天然氣取暖、做飯和燒水。作為相對低碳清潔的化石能源，天然氣支撐了澳商業(yè)和工業(yè)的發(fā)展，特別是在高溫工業(yè)熱中發(fā)揮了不可替代作用。電力方面，盡管風電、太陽能發(fā)電等新能源迅猛發(fā)展，2019—2021年天然氣發(fā)電量約占澳發(fā)電量的21%。

3 天然氣行業(yè)變革必要性

2022 年11 月在沙姆沙伊赫舉行的氣候大會（COP27）繼續(xù)顯示全球對快速脫碳的支持。2022年澳大利亞新的工黨政府上臺，為結束十年來在氣候變化方面的拖沓，提出了新的、更加雄心勃勃的排放目標，將該國2030年的減排目標提高到43%，為澳創(chuàng)造由更清潔、更便宜的能源驅動的未來。繼續(xù)使用和發(fā)展天然氣是否有利于澳能源轉型和實現(xiàn)凈零排放一直存在爭議，甚至有的地方政府已經(jīng)在積極推動電氣化，明確做出了限制天然氣使用的法令[3]。

澳天然氣管道運營和分銷企業(yè)正在積極探索天然氣行業(yè)的變革轉型，確定并實施各自可以采取的碳減排行動，以實現(xiàn)凈零目標，降低電氣化帶來的威脅。

4 天然氣行業(yè)的低碳變革

4.1 天然氣行業(yè)變革途徑

澳大利亞天然氣資源豐富，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，天然氣作為一種廉價低碳而又靈活的燃料已滲透到居民生活、商業(yè)、交通和工業(yè)等各領域，天然氣基礎設施發(fā)達。天然氣實現(xiàn)凈零排放的路徑并不唯一。

首先澳大利亞枯竭的氣藏為碳捕捉和封存（CCS）提供了良好的地質(zhì)條件，尤其是在東海岸地區(qū)。作為一個重要的化石燃料出口國，澳非常重視CCS 技術發(fā)展，CCS 技術已經(jīng)研究發(fā)展了近20 年，技術水平以及工業(yè)實踐都處于世界領先行列，成本也在不斷降低。數(shù)據(jù)顯示為原有電廠改裝碳捕集和封存技術比新建系統(tǒng)便宜很多。當前CCS 成本在20～30 澳元/噸，最低成本已接近國內(nèi)碳價水平；隨著碳價的不斷升高或者政府補貼支持的加大，CCS將更具有商業(yè)競爭力。

除了CCS技術，更值得關注的是氫氣、生物甲烷以及合成甲烷等零碳或者低碳可再生氣體燃料的開發(fā)應用。

澳大利亞管道和天然氣協(xié)會研究表明，依靠燃氣發(fā)電成本遠遠低于依靠100%可再生能源發(fā)電。采用天然氣脫碳路徑實現(xiàn)凈零排放，成本將是完全采用電氣化的一半。以維多利亞州為例，其完全電氣化成本將是天然氣脫碳成本的2.4 倍多，估計每年產(chǎn)生37億美元的費用差額，相當于從2020年開始到2050年，每個維多利亞州人每年要多花約350美元。

發(fā)展低碳氣體并繼續(xù)利用現(xiàn)有天然氣基礎設施是澳大利亞實現(xiàn)凈零排放成本最低、速度最快的途徑。以維多利亞州為例，目前天然氣提供的能量相當于電力的1.7 倍，冬季時超過2 倍，在可再生能源發(fā)電不足的用電高峰時段還要更多。此外天然氣在電力系統(tǒng)中提供至關重要的靈活性和保障，能夠在短時間內(nèi)實現(xiàn)電力調(diào)峰，隨著可再生能源波動和其他形式的發(fā)電或輸電可能中斷而產(chǎn)生關鍵峰值容量。由于維多利亞州沒有基本負荷的天然氣發(fā)電站，天然氣發(fā)電在消耗相對較少天然氣的同時發(fā)揮了這一關鍵的保障作用。作為維多利亞州整體發(fā)電組合的一部分，天然氣發(fā)電是目前提供調(diào)峰和保障供電服務的最經(jīng)濟的方式，在凈零排放的未來仍將如此。同時發(fā)達的天然氣基礎設施可帶來巨大的行業(yè)耦合效益，促進循環(huán)經(jīng)濟，并為零碳能源出口產(chǎn)業(yè)奠定基礎。

當前天然氣行業(yè)發(fā)展并不僅僅在于提供一種過渡燃料，更在于未來天然氣將主要是由生物甲烷、合成甲烷或電解氫等低碳或者零碳氣體組成的可再生氣體燃料。與完全電氣化等其他路徑相比，這些氣體燃料將開啟澳大利亞成本最低、最可靠的脫碳路徑，實現(xiàn)能源轉型和凈零排放目標。

4.2 可再生氣體的發(fā)展

澳大利亞可再生氣體的發(fā)展主要包括綠氫、生物甲烷和合成甲烷三個方向。當前制約可再生氣體發(fā)展的因素主要是成本，使用天然氣比任何一種可再生氣體都經(jīng)濟。

綠氫是實現(xiàn)凈零排放的重要載體，需求有可能迅速增長。2050 年澳需求預計在300～1 000 萬噸/年，全球需求預計將達到5億噸/年。澳政府將支持鼓勵氫氣利用行業(yè)的快速創(chuàng)新。目前澳氨氣在氫氣消耗中占主導地位；但從2030年開始氫能重型車輛和非公路交通運輸在商業(yè)上變得可行，并有潛力成為最大的氫消費者。

GHD等行業(yè)研究表明，大規(guī)模情況下綠氫的平準化價格（LCOH）主要由電價主導。由于電解槽效率提高和電力成本降低，氫成本將隨著時間的推移而降低。澳大利亞氫市場價格及預測詳見表1。

表1 澳大利亞氫市場價格及預測 澳元/吉焦

除成本以外，氫的發(fā)展要考慮終端用戶需求的實現(xiàn)，對未來無法電氣化的工業(yè)和商業(yè)消費者需要更詳細地評估將氫氣混合到當前燃氣系統(tǒng)中的管道影響，特別是鋼制輸送管道的氫脆和輸送能力等問題。

澳大利亞氫出口價格競爭力全球排名第四，氫氣來源具有多樣性和可靠性。最大的三個貿(mào)易伙伴分別是日本、韓國和新加坡。

合成甲烷是由氫和二氧化碳在高溫催化條件下反應生成，因包括電解和甲烷化反應器成本，LCOH整體成本要高于綠氫，而且電力需求也高于綠氫。合成甲烷的CAPEX和OPEX分別約為綠氫的1.5和1.4倍；2020年LCOE生產(chǎn)成本為39.6澳元/吉焦，預計2050 年可降至20.9 澳元/吉焦。但與氫相比，合成甲烷唯一的優(yōu)勢在于不用考慮天然氣基礎設施的升級改造問題。

生物甲烷被認為是未來天然氣管網(wǎng)凈零排放的最佳替代，可以實現(xiàn)資產(chǎn)壽命延長或作為天然氣向氫能經(jīng)濟發(fā)展的過渡性橋梁，但沼氣的廉價供應可能受限。例如，理論上僅新南威爾士州就可以生產(chǎn)足夠的沼氣以滿足需求，采購價格在約6澳元/吉焦時才可與天然氣競爭，但大多數(shù)沼氣價格在15～25澳元/吉焦。因此，沼氣價值鏈的發(fā)展需要采取措施推動和刺激供應及需求。

5 啟示和建議

5.1 中資企業(yè)應主動適應當?shù)靥紲p排政策要求，保持低碳發(fā)展

歐洲能源危機不僅暴露出向綠色能源轉型的復雜性和長期性，更向國際社會和能源行業(yè)發(fā)出了一個警醒且理性的認識：減排不代表要排除一切化石燃料，否則無法解決能源匱乏。在全球化的能源轉型過程中，能源之間的聯(lián)系密不可分；天然氣對可再生能源的發(fā)展具有重要的支撐作用，可再生能源占比越高，這種支撐作用越重要，關乎國家能源安全。能源供應問題可能將廣泛和長期存在，特別是在各種突發(fā)事故導致供應鏈受損以及應對氣候變化而削減化石燃料投資的背景下。澳大利亞在實現(xiàn)凈零目標之前，必將更加重視天然氣產(chǎn)業(yè)的低碳變革發(fā)展。盡管碳減排的挑戰(zhàn)和壓力依然存在，中資企業(yè)應提前布局，主動適應當?shù)靥紲p排政策要求，妥善處理好和政府、社區(qū)、工會、環(huán)保組織以及民眾等諸多利益相關者的關系，實現(xiàn)天然氣業(yè)務低碳發(fā)展。

5.2 對天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向以經(jīng)濟性為導向

澳大利亞研究機構對于天然氣轉型的方向在借鑒歐洲，擬通過利用天然氣的基礎設施發(fā)展氫能、生物甲烷等可再生氣體實現(xiàn)凈零排放，并對各種可能的路徑進行探索。但澳天然氣資源豐富，在國家能源安全戰(zhàn)略層面并不像歐洲那樣急于能源轉型，經(jīng)濟性是首要考慮的問題。中資企業(yè)在澳的天然氣行業(yè)投資應關注和支持氫能和生物甲烷的發(fā)展；但在成本高昂、不具有競爭優(yōu)勢、扶持政策不明朗的當前，各種投資應該慎重，等待時機遠比冒進要安全。

5.3 對可自主選擇的天然氣業(yè)務需加強引導

澳大利亞化石能源短期內(nèi)不會出現(xiàn)政策性退出。在此背景下輸配氣業(yè)務發(fā)展受客戶自主選擇的影響較大，取決于綠色低碳、經(jīng)濟可負擔性等因素。許多研究機構已提出100%依靠可再生能源實現(xiàn)凈零排放目標是昂貴的，未來以綠色、零碳或者低碳可再生氣體燃料取代天然氣是最經(jīng)濟路徑。因此除了研究分析天然氣與電力對各行業(yè)、地域的適用性和競爭優(yōu)勢，還應注重加強宣傳引導，削弱公眾對氣體燃料消費的抵制，增強輸配氣行業(yè)的投資信心。

5.4 積極探索天然氣行業(yè)實現(xiàn)碳減排的路徑

天然氣行業(yè)實現(xiàn)碳減排的路徑不是單一的，包括碳捕捉碳利用碳封存、天然氣摻氫、發(fā)展生物甲烷等，但要考慮規(guī)模和供應等總體情況，挑戰(zhàn)在于找到這些路徑的正確組合，既能實現(xiàn)凈零排放，同時確保能源安全，并將能源系統(tǒng)的總體成本降至最低。

目前我國天然氣行業(yè)正加快發(fā)展，天然氣消費量實現(xiàn)爆發(fā)式增長，預計2035 年我國天然氣消費量將超過6 000 億立方米[4]，屆時天然氣可以在發(fā)電、工業(yè)燃料、取暖等領域替代煤炭，大量減少污染排放。但進一步實現(xiàn)凈零排放目標，還需要更多的低碳或者零碳可再生氣體進行天然氣替代。當前我國的天然氣基礎設施仍然不發(fā)達，必須加快推進建設，以保障能源供應。未來能源的多元化、全球化發(fā)展，能源企業(yè)只從事單一能源、單一國家的經(jīng)營發(fā)展是不夠的，完全依靠新能源也是不可取的。鼓勵支持境內(nèi)外中資能源企業(yè)把握世界能源轉型機遇，持續(xù)交流促進碳中和、能源轉型等方面的實踐經(jīng)驗，共享能源轉型成果，保障國家能源安全，以更低的成本更優(yōu)的方案實現(xiàn)雙碳目標。