可再生天然气市场前景

文/董一凡 马雪，中国现代国际关系研究院，中国石油报

当前，全球碳中和浪潮奔腾向前，能源行业低碳转型路径更加清晰。可再生天然气（RNG）作为绿色、可再生能源，正在迎来快速发展的产业机遇期。随着全球能源格局的不断演变，世界各国正在实施鼓励可再生天然气发展的多种政策……

可再生天然气：欧盟能源转型的重要依托　

近期，在充足的能源储备和罕见的暖冬天气影响下，欧洲的能源紧张局势得到了显著缓解。但是，受地缘政治等因素影响，欧洲能源危机还远未结束。在过去一年中，欧盟追求能源独立自主的意愿不断增强，更加重视包括可再生天然气在内的清洁能源发展，希望其能为欧盟巩固能源安全以及促进能源转型提供重要依托。欧盟可再生天然气发展具备一定基础，相关的政策规划和行业支持水平在未来也有望得到进一步提升。

　　生物质能开发利用历史悠久

可再生天然气也被称为生物甲烷（biomethane），是取自生物质的气态甲烷，经过提炼浓缩后达到与开采天然气同等的供能效率，并通过天然气管道注入消费网络，对开采天然气形成补充。生产可再生天然气的原料包括食物垃圾、污水和农场垃圾等，理论上能够将垃圾处理和能源生产有机结合，达到发展循环经济和维护能源自主的双重目的。欧洲国家很早就对可再生天然气给予期望，英国电网早在2009年就提出，英国15%的天然气供应可以通过生物甲烷来提供。

由于欧盟自身农业、食品等行业产生有机质废物数量巨大，加之其也是全球较早探索和实践循环经济理念的地区，包括可再生天然气在内的生物能开发利用具有较长历史，目前已是欧盟能源结构中的重要组成部分。2021年，欧盟生物能发电总量达到180.1太瓦时，占全球的23.6%，与2020年数据相比大幅提高。事实上，在此前的几年中，欧洲的生物能已呈现快速发展态势。根据欧洲生物甲烷协会统计，2020年欧盟生物甲烷产量为32太瓦时，新增产能6.4太瓦时，总产能是2011年的6倍以上，其中67%的产能已经与管网连接。

　　可再生天然气战略地位凸显

在欧盟能源政策的发展过程中，可再生天然气的作用地位在不断提升。2006年3月，欧盟在《可持续、竞争和安全的欧洲能源战略》绿皮书中提出，要加快发展甲烷水合物的相关技术并推广其应用。此后欧盟在其多项能源政策规划中提及了可再生天然气的重要作用。2021年12月，欧盟相继修订和制定了《内部可再生能源、氢能、天然气共同市场指令》和《内部可再生能源、氢能、天然气共同市场条例》，推动天然气与可再生能源的融合发展。

随着能源危机加剧和能源地缘冲突增加，欧盟在大幅推进天然气进口替代和供应多元化的过程中，进一步推动可再生天然气的发展。2022年3月，欧盟委员会发布REPowerEU能源计划，提出2030年欧盟可再生天然气产量应提升至350亿立方米，实现目标的相关投入应达到370亿欧元。2022年5月，欧委会就REPowerEU发布的详细政策文件提出，应促进欧盟国家加大沼气生产和沼气转化可再生天然气的潜力，并且原料应更多转向生物质垃圾，同时为可再生天然气注入天然气管网提供更便利的条件。此后，欧盟相关产业联盟的建设也开始推进。2022年9月，欧盟启动了“可再生天然气工业伙伴关系（BIP）”，通过促进政产学研各方面参与，共同推动欧盟可再生天然气目标的实现。

此外，欧盟还采取措施推动成员国发挥更大作用，如支持各国制定本国可再生天然气的发展战略，要求各成员国在2024年前必须建立自行收集有机废物的能力。在投资方面，欧盟于2022年7月通过的绿色项目投资确定标准中，将天然气列为“可持续项目”加以支持，可再生天然气行业也有望受益于相关政策的支持。

　　长期稳定发展仍需应对挑战

在全球积极开展应对气候变化行动的背景下，大型能源企业也加快对低碳业务和能源转型的推进，有意加紧布局可再生天然气。2022年10月，bp宣布以33亿美元收购美国可再生天然气生产商Archaea Energy，预计至2030年有望将bp的生物天然气业务额扩张至30亿美元。2022年11月，壳牌宣布以近20亿美元收购丹麦可再生天然气生产商Nature Energy。该公司是欧洲最大的可再生天然气制造商，目前在丹麦和荷兰运营着14家可再生天然气工厂，2022年该公司的可再生天然气产量约为650万百万英热单位。2023年2月6日，高盛资产管理公司也表示，已启动一项名为Verdalia Bioenergy的新业务，专注于在欧洲开发、收购、建设和运营可再生天然气工厂，计划4年内投资超过10亿欧元。

然而，欧盟可再生天然气发展也面临一定挑战。首先，可再生天然气仍然是一种新兴能源行业，其发展需要更大幅度的政策扶持，包括认证标准、金融投资等方面在内的扶持力度还有待进一步加强。同时，新项目从投资到投产需要一定周期，项目启动后将经过数年才能有望获得预期效益。其次，可再生天然气与降碳之间的关系尚待理顺。可再生天然气本质上来自于有机物，其主要提供能源的成分是甲烷，燃烧后仍将产生温室气体，甲烷泄漏也被欧盟视作重要的温室气体治理对象，因而此类能源属于“可再生”却非“低碳”。因此，欧盟政策制定者仍须把握好可再生天然气与天然气的消费总量，以及可再生天然气与风电、光伏等清洁能源之间的关系，防止该领域的发展造成天然气消费总量扩大，并对低碳可再生能源形成挤出效应。

美国 可再生天然气步入加速发展阶段

近几年来，美国可再生天然气（RNG）发展迅速，目前已经成为全球最大的可再生天然气市场。美国现有的可再生天然气项目主要基于各种生物来源或有机来源，按照其来源主要分为两类：一是农场项目，例如来自奶牛场或养猪场的粪便；二是垃圾填埋项目，例如来自市政废水处理厂和固体垃圾填埋场等。从2018年开始，美国农业RNG项目迅猛增长，从14个激增到2021年的97个。垃圾填埋RNG项目也实现平稳增长，从2018年的60个增加到2021年的77个。有研究表明，到2040年，美国可再生天然气有望占据天然气总供应量的30%，而目前这一比例不到1%。

　　美国可再生天然气发展主要基于环保经济理念

以垃圾填埋类废水处理项目为例，美国正在运营的废水处理设施大约有1.7万个，其中大部分由地方政府运营。这些废水处理设施每天处理大约340亿加仑废水，将这些废水分离成再生水和生物固体，需要大量电力（每年消耗约30太瓦时电力，电力成本约20亿美元）。可以说，废水处理设施构成了美国社区中最大的用电单元，而通常为这些系统提供动力的主要是化石燃料。如果这些设施可以生产可再生天然气并将其添加到天然气网络中，那么就不仅可以减少化石燃料的使用，还可以进入循环经济产生效益。基于这种理念，美国可再生天然气生产得到大量社会支持。

美国可再生天然气的发展离不开相关技术的突破。美国大多数垃圾填埋项目使用压缩机、加热器、干燥器、冷却器和热交换器从填埋气中去除水、硫化氢、二氧化碳和氧气。当气流只有甲烷和氮气时，这些设施使用低温技术将甲烷冷却成液体，而氮气仍然是气体，因此更容易分离甲烷和氮气。这些技术相结合可生产甲烷含量超过98%的可再生天然气。与其他脱氮技术相比，低温脱氮需要的电力负荷更少，每年可节省多达1600万千瓦时的电力。这些技术奠定了美国可再生天然气的发展基础。

　　美国可再生天然气发展得益于地方政府激励措施

以可再生天然气为燃料的车辆取代以柴油为燃料的车辆将使当地空气质量得到显著改善，因此美国州和地方政府采取了不少激励措施将可再生天然气推广为车辆燃料，为美国可再生天然气项目提供了有力的市场支撑。

在州和地方政府的相关激励措施下，越来越多天然气公用事业公司开始对可再生天然气连接天然气管网产生浓厚兴趣。同时，根据联邦可再生燃料标准和州低碳运输燃料计划，可再生天然气项目可获得不菲的收入。这些激励措施通常超过可再生天然气商品的本身价值。

特别是近年来，拜登政府大力推行气候变化政策，于2022年8月16日签署了《通胀削减法》（IRA），将3690亿美元投资于气候变化和新能源项目。美国环境保护署称《通胀削减法》为“美国历史上应对气候危机的最积极行动”。该法律的一个重要组成部分是一揽子可再生能源生产税收抵免，该政策可以刺激可再生天然气的生产和消费，并刺激该行业的创新。

　　美国可再生天然气发展仍面临技术和成本挑战

目前，美国可再生天然气比传统化石天然气成本更高，将可再生天然气连接到天然气运输设施的整个流程成本也较高。与连接管网相关的费用和物流增加了其使用成本，同时将可再生天然气清洁和净化至当地车辆燃料所需标准也增加了其额外成本，制约了其推广使用。据测算，气体压缩和处理的成本为每标准立方英尺填埋气6200至8300美元；长度小于1英里的管道成本为60万美元，长度为1英里或以上的管道成本为每英里100万美元；管道注入项目的年度运营和维护成本为每标准立方英尺填埋气1200至1400美元。相比而言，美国传统化石能源天然气价格则较为低廉，在美国所有经济部门使用广泛。在高度市场化运作下以及资本的驱动下，美国市场会优先选择更丰富、可靠、稳定、廉价的化石天然气作为燃料。

当前，美国页岩气革命仍在继续，从俄亥俄州、宾夕法尼亚州到得克萨斯州、俄克拉何马州、科罗拉多州，石油和天然气仍然在蓬勃发展，其生产成本也在大幅下降。这使得天然气在美国能源消费结构中的比例将进一步提升。自2005年以来，美国的天然气年消费量增长了近41%，即9万亿立方英尺。其中，电力部门消费量增长60%，工业部门使用量增长28%，占总增长的近90%，这是政府补贴可再生能源望尘莫及的。这就决定了可再生天然气在没有进一步技术突破、大幅降低成本的情况下，难以与化石天然气相竞争，故而面临一定的发展挑战。