天然氣是全球能源的支柱之一。在替代煤炭和石油等更多化石污染燃料的地方，它改善了空氣質(zhì)量并限制了二氧化碳的排放。
所以在很多國家，天然氣被吹捧為實(shí)現(xiàn)碳中和的“橋梁燃料”，是從煤炭、石油轉(zhuǎn)向可再生能源或氫能的過渡燃料。
比如美國能源咨詢管理局(EIA)認(rèn)為，燃燒天然氣產(chǎn)生的二氧化碳比燃燒煤炭及石油產(chǎn)品要少一些, 天然氣因此也是一種“燃燒起來相對清潔”的化石燃料。
德國也把天然氣作為主要電力來源。
天然氣作為過渡燃料依賴于一個(gè)基本假設(shè)：天然氣的總碳排放量低于其他化石燃料來源。但近年來，一系列科學(xué)研究對這一假設(shè)提出了質(zhì)疑，認(rèn)為天然氣發(fā)電產(chǎn)生的溫室氣體被嚴(yán)重低估。
特別是天然氣在生產(chǎn)、儲存、運(yùn)輸和加工過程中，泄露的甲烷對全球溫室氣體排放有深刻的影響。甲烷是一種比二氧化碳還強(qiáng)大的溫室氣體。
在COP26大會上，100多個(gè)國家承諾到2030年減少30%的甲烷排放，然而，人們沒有對天然氣是否可以成為實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型的“橋梁燃料”形成共識。
最近，來自加拿大麥吉爾大學(xué)的Sarah M. Jordaan聯(lián)合美國康奈爾大學(xué)、卡耐基梅隆大學(xué)等世界學(xué)府的科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，只有所有參與燃?xì)怆娏ι芷诘膰倚璨扇∷械膽?yīng)對策略(主要是碳捕捉與封存技術(shù)、甲烷消除技術(shù)與能效提升)，并平衡鎖定碳密集型電力的風(fēng)險(xiǎn)，才能真正將天然氣作為減排并最終實(shí)現(xiàn)凈零排放的重要途徑。這篇研究成果發(fā)表在Nature Climate Change上。
1 全球燃?xì)獍l(fā)電的碳排放
研究人員以2017年為基準(zhǔn)年、108個(gè)國家為研究對象，在國際能源署提供的世界能源數(shù)據(jù)和英國石油公司(BP)的審計(jì)統(tǒng)查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，以每度電產(chǎn)生的二氧化碳當(dāng)量為指標(biāo)，來評估天然氣價(jià)值鏈生命周期的溫室氣體排放(即，碳足跡)。
通過收集來自全球108個(gè)國家的數(shù)據(jù)，并對各國的排放量進(jìn)行量化，不同國家排放量差異很大，從334到1389 gCO2e/kWh 不等，全球平均值為 645±197 gCO2e /kWh。預(yù)計(jì)全球燃?xì)獍l(fā)電生命周期中的二氧化碳排放總量為每年36億噸。
如果將熱電聯(lián)產(chǎn)(CHP)考慮進(jìn)來，發(fā)電廠能效是造成溫室氣體排放強(qiáng)度差異的主要原因。從國家的角度來看，發(fā)電廠能效最高的國家會產(chǎn)生最低的天然氣生命周期溫室氣體排放，遠(yuǎn)低于世界平均的46.3%，這些國家主要集中在歐洲(如大面積采用熱電聯(lián)產(chǎn)的法國)和亞洲-太平洋地區(qū)(如中國和新加坡)。
對俄羅斯來說，在不考慮熱電聯(lián)產(chǎn)的情況下，因發(fā)電廠的低能效以及高頻率的甲烷泄漏事件，俄羅斯的溫室氣體排放強(qiáng)度最高，達(dá)到1509gCO2e/kWh，遠(yuǎn)超過以煤炭為燃料產(chǎn)生的平均溫室氣體排放強(qiáng)度。
如果考慮到熱電聯(lián)產(chǎn)，并將其分配到溫室氣體排放中，預(yù)計(jì)在俄羅斯燃?xì)獍l(fā)電的整個(gè)生命周期，溫室氣體排放強(qiáng)度可達(dá)615gCO2e/kWh。
如果只考慮天然氣發(fā)電，烏茲別克斯坦、塔吉克斯坦、土庫曼斯坦和烏克蘭也是擁有最高溫室氣體排放強(qiáng)度的國家。
美國和俄羅斯，這兩個(gè)全球最大的天然氣生產(chǎn)者與消費(fèi)者，在天然氣發(fā)電過程中分別貢獻(xiàn)了7.22億噸和3.48億噸的二氧化碳當(dāng)量。
在天然氣生產(chǎn)到發(fā)電的過程中，天然氣發(fā)電產(chǎn)生的溫室氣體排放(占總生命周期的84%)超過了天然氣生產(chǎn)產(chǎn)生的排放(16%)。
從天然氣運(yùn)輸?shù)姆绞絹砜矗夯烊粴獾臏厥覛怏w排放強(qiáng)度最高，為49gCO2e/kWh，之后是國際管道運(yùn)輸(9gCO2e/kWh)和國內(nèi)管道運(yùn)輸(0.5gCO2e/kWh)。
日本、韓國等國家依賴液化天然氣進(jìn)口，由于其燃?xì)獍l(fā)電的電力效率較高，排放強(qiáng)度低于平均水平(分別為579、548gCO2e /kWh )。在日本，95%的天然氣進(jìn)口以液化天然氣的形式進(jìn)行，貢獻(xiàn)了8.2%的溫室氣體排放強(qiáng)度。
2 為減少燃?xì)獍l(fā)電排放，我們可以......
研究人員指出，如果全球一致努力減少天然氣消費(fèi)與生產(chǎn)排放強(qiáng)度，到2035年，可避免698億噸的二氧化碳當(dāng)量排放，到2050年，這一數(shù)據(jù)達(dá)到462億噸。
為實(shí)現(xiàn)《巴黎氣候協(xié)定》將全球氣溫上升幅度控制在1.5°C以內(nèi)的目標(biāo)，到2050年，累計(jì)二氧化碳排放量需在4400億噸以下。
他們認(rèn)為，如果電力行業(yè)在2035年前充分采用以下的應(yīng)對措施，可避免額外產(chǎn)生的236億噸當(dāng)量二氧化碳排放，其中，美國、俄羅斯、伊朗、沙特阿拉伯和日本(其燃?xì)獍l(fā)電產(chǎn)生的溫室氣體排放占39%)在這方面有巨大的潛力：
•在100年的全球變暖潛能情景中，天然氣發(fā)電設(shè)備的升級可減少19%的天然氣發(fā)電生命周期甲烷排放。在20年的全球變暖潛能情景中，則可減少26%的甲烷排放;將發(fā)電能效軟件和硬件設(shè)施的效率提升3%，每年可避免近2億噸的當(dāng)量二氧化碳排放;
•通過將輸電線路的技術(shù)損失降低到1.3%-6%(可采取的措施有縮短天然氣輸送距離)，以及減少33%的非技術(shù)損失(可采取監(jiān)測電力消費(fèi)狀況、減輕未支付的賬單等措施)，每年可避免或更好地控制超8000萬噸的當(dāng)量二氧化碳排放;
•在推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型的過程中，通過升級上游的加工和天然氣液化設(shè)施，可避免85%的逃逸甲烷和59%的排出的甲烷氣體，可采取的手段有，安裝排放監(jiān)控系統(tǒng)、進(jìn)行泄露監(jiān)測與修復(fù)調(diào)研、限制甲烷燃放與排放;
•在20年和100年的全球變暖潛能情景中，通過升級天然氣發(fā)電設(shè)備、提升發(fā)電能效的軟件和硬件設(shè)施的效率、減少輸電線路的技術(shù)與非技術(shù)損失、升級加工與液化設(shè)施，每年可分別避免5.21億噸和1.73億噸的當(dāng)量二氧化碳排放;
•碳捕獲與封存技術(shù)可收集天然氣燃燒過程中產(chǎn)生的90%的二氧化碳，是最有效的減排方式，從國家層面看，可平均減少45%的全球碳排放強(qiáng)度(從645gCO2e/kWh下降至352gCO2e/kWh)，加上其它應(yīng)對措施，在未來20年和100年全球變暖潛能情景中，每年可避免25億噸的當(dāng)量二氧化碳排放。
•政府需識別天然氣供應(yīng)鏈中產(chǎn)生溫室氣體排放的驅(qū)動(dòng)因素，采取戰(zhàn)略化的國家自愿減排行動(dòng)，以減少溫室氣體排放。
3 未來，燃?xì)獍l(fā)電的需求將下降
國際能源署發(fā)布的《2022年世界能源前景》報(bào)告指出，未來全球電力行業(yè)凈零排放的實(shí)現(xiàn)將帶動(dòng)其他行業(yè)的凈零排放。
隨著可持續(xù)能源，如太陽能、風(fēng)能、氫能的快速推廣(到2030年，可持續(xù)能源發(fā)電量占比達(dá)43%，2050年前為65%)，在未來，電力行業(yè)對天然氣的需求會下降：2021年到2030年間，電力行業(yè)對天然氣的需求下降約3%。
到2030年，電力行業(yè)對天然氣的需求較2021年下降25%，即，4500億立方米，燃?xì)獍l(fā)電廠將成為靈活的電力供應(yīng)商。
聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNDP) 發(fā)布的《2022年排放差距報(bào)告：正在關(guān)閉的機(jī)會之窗》顯示，為確保實(shí)現(xiàn)將全球氣溫上升幅度控制在1.5°C以內(nèi)的目標(biāo)，在電力行業(yè)，零碳資源的發(fā)電量在2030年和2050年需分別達(dá)到65%-92%和98%-100%。
為在2040至2050年間淘汰燃?xì)獍l(fā)電，到2030年，未消減的天然氣發(fā)電量到2030年需降至17%。
可采取的措施包括，避免新的化石燃料基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，消除新的化石燃料補(bǔ)貼，制定公正的、制定來自政府層面的化石燃料淘汰計(jì)劃、投資者推動(dòng)化石燃料電力公司轉(zhuǎn)型或從持有的股份中撤出。
