“气”势正盛，新兴气体能源如何加速能源转型步伐？

“在全球迈向碳中和的进程中，能源系统正经历深刻重构。传统以化石能源为主导的格局正在被打破，而兼具灵活性、低碳性与协同性的新兴气体能源，正成为贯通化石能源与非化石能源、支撑新型能源体系建设的重要桥梁。”近日，在福建福州举办的第二十三届中国煤炭经济管理论坛上，厦门大学管理学院教授张博发表了题为《新兴气体能源发展与新型能源体系建设》的演讲。张博教授突破传统煤炭行业视角，结合国家“双碳”目标与能源转型趋势，系统阐述了新兴气体能源的战略价值、发展现状及未来路径，为行业发展提供了兼具前瞻性与实操性的思路。

新兴气体能源“新”在哪里？

“在能源科技创新、能源产业体系变革的驱动下，一些有别于常规天然气的新兴气体能源品种正在涌现。它们具有低碳、零碳甚至脱碳特性，展现出巨大的经济、环境和气候价值。”

张博教授介绍，新兴气体能源是指传统气体能源之外的各种新型的气体能源形式，多由前沿技术突破而催生，相关产业发展尚处于萌芽期、培育期或成长期。这类能源具有来源广泛、品种多样、类型多元的特点，且兼具灵活转化能力，可转化为固态、液态、混合态等形式，具体可细分为碳基气体能源和非碳基气体能源两类。

其中，碳基气体能源主要包括非常规天然气（页岩气、致密气、煤层气、煤岩气）、生物天然气、新型合成气、煤炭地下气化产物等；非碳基气体能源则以氢气、氨气等气体形态能源为主，具备显著的脱碳属性。值得关注的是，国际天然气联盟已经将其组织范畴内的“Gas”（单一气体）更改为“Gases”（多种气体），将各类气体能源纳入其中，为行业发展打开了广阔空间。

张博教授强调，进入能源转型的加速期，能源结构正在发生革命性变化，将新兴气体能源有效融入现有的能源体系，实现不同能源形式的协同互补，是能源领域亟待解决的关键问题——不仅包括常规天然气与页岩气、煤岩气、煤层气、煤制气等非常规天然气的协同，还涉及天然气与氢能、氨气、生物天然气、沼气等不同气体的耦合利用，结合电，以及液体、固体等不同能源形式，形成“气—电—氢”“氢—氨—醇”等综合能源系统，推动能源融合模式与利用方式的持续变革。

新兴气体能源缘何重要？

当前，全球能源格局正经历深刻重塑。张博教授指出，国内外能源投资正加速向清洁能源领域转移，清洁能源、绿色能源、绿色燃料成为世界主要经济体竞相投资的关键领域。根据国际能源署数据，2025年全球能源投资预计达3.3万亿美元，其中清洁低碳能源投资占比近70%。

“然而，化石能源向非化石能源转型的路径仍然存在巨大的不确定性。”张博教授通过整合全球12家机构的29种情景预测，进行综合研判后表示。数据显示，若延续现有能源政策，到2040年，化石能源在全球一次能源消费中的占比或仍高达77%，非化石能源占比仅为23%；在加速转型情景下，到2040年，化石能源占比将降至57%，非化石能源占比提升至43%；而在2050年实现1.5摄氏度温控目标的净零排放情景下，到2040年，化石能源占比将进一步降至39%，非化石能源占比则有望达到61%。“各类预测模型结果的显著差异，凸显了能源转型的复杂性、不确定性与艰巨性。”张博教授补充道。

张博教授进一步指出，我国正处于建设新型能源体系的关键阶段，尽管我国非化石能源消费比重在逐年提升，但与“2060年非化石能源占比超80%”的目标相比，仍存在不小差距。这一差距凸显单纯依赖风光发电难以满足工业、交通、调峰等领域的刚性用能需求，亟须可规模化、可调度、可储运的清洁能量载体。在此背景下，张博教授表示，发展新兴气体能源具有突出的现实意义。

首先，发展新兴气体能源将对我国能源安全供给进行有效补充。我国天然气对外依存度始终处于高位，未来仍有较大的供应缺口。受地缘政治局势、极端事件、全球能源转型等因素的共同影响，国际天然气供应链较为脆弱。从保障能源安全供给的角度看，规模化发展新兴气体能源产业并组合使用不同类型的气体能源，可以有效弥补天然气供应缺口、丰富能源供应体系、提高能源供应多样性和安全性，也能降低对外部能源的依赖，增强我国在国际能源市场上的议价能力和抗风险能力。

其次，发展新兴气体能源产业有利于促进资源循环利用，推动循环经济发展，也能实现多种资源和生产要素的集约利用与优化配置，提高能源资源的综合利用效率。例如，煤层气、生物气的开发利用，不仅可以显著减少资源浪费和环境污染，还能有效降低甲烷等温室气体的排放，提高废弃资源循环利用水平。

再其次，新兴气体能源有利于推动难减排领域深度脱碳，或是能源低碳转型的战略选择。新兴气体能源具有灵活、高效的应用特性，生物天然气、氢能、氨能等作为清洁、高效、应用场景多元的能量载体，被视为实现减碳和脱碳的关键能源类型。绿氢和绿氨作为零碳燃料，为推动钢铁、水泥、化工等难脱碳行业实现可靠、可负担、可持续的深度脱碳，提供了新的方案。

最后，规模化发展新兴气体能源可显著改变以常规天然气为主体的气体能源工业，重塑天然气工业和传统燃气行业的既有格局，推动气体能源行业向高端化、智能化、绿色化转型。随着新兴气体能源与可再生能源、智能电网等的融合发展，未来的能源系统将更加可靠、智能、互联，气体能源的生产、输送、储存、消费也将更加高效且灵活地进行配置与优化，显著增强综合能源产业链、供应链的柔性及韧性。

我国天然气产量（2015年—2024年） 单位：亿立方米

新兴气体能源发展模式有哪些？

国际能源署数据显示，2024年天然气在全球一次能源消费中的占比约为22%，仅次于石油的31%和煤炭的27%。常规天然气不仅是全球电力和热力供应的主要燃料来源，也是现代工业生产的重要能源支撑，更凭借其调节灵活、响应迅速等特征，在电力系统调峰调频、工业领域减排降碳方面发挥着重要作用，已然成为现代能源体系的重要组成部分。随着能源转型向纵深推进，新兴气体能源的产业布局成为新的焦点。在第二十三届中国煤炭经济管理论坛上，张博教授介绍了四种典型的新兴气体能源发展模式。

第一种是“一气多源”模式。传统的能源供应多依赖单一来源，而通过研究新兴气体能源的开发、制备与转化技术，布局全产业链与供应链，可推动气体能源来源多样化。以天然气供应为例，在保障常规天然气稳定供应的基础上，需积极开发页岩气、煤层气（煤岩气）等非常规天然气资源，因地制宜发展生物天然气、沼气、人工合成气，推进新型合成气技术研发与示范，并开展地下页岩原位加热、地下煤炭气化等颠覆性技术攻关。

张博教授以氢能为例进行说明。氢气来源广泛，不同制氢过程的碳排放水平存在显著差异。综合考量碳排放、工艺成熟度与综合成本后，应整合各类氢能制备技术路线，将可再生能源电解水制氢作为未来市场供氢的主体形式，将配套碳捕集、利用与封存技术的化石能源重整制氢（如煤制氢、天然气制氢）作为转型期的重要过渡形式，将工业副产制氢（如焦炉煤气副产氢、氯碱工业副产氢）作为氢源就近供应的补充形式，最终实现氢源多元化与应用价值最大化。

第二种是“一气多用”模式。单一类型气体可同时作为重要化工原料与高效清洁燃料，在工业、电力、建筑、交通等多领域广泛应用。在工业领域，钢铁、水泥、玻璃等产品生产，可采用新兴气体能源作为原料或燃料；在化工领域，可依托新兴气体能源生产甲醇、乙炔、合成氨、化肥等产品，推动化学品生产向高端化、绿色化转型；在电力领域，新兴气体能源可作为气电调峰机组燃料，为新型电力系统提供充分的灵活性；在建筑领域，利用新兴气体能源替代传统化石能源进行建筑供暖，为居民提供更为环保、高效的生活用能解决方案；在交通领域，相较于其他可再生能源，新兴气体能源能量密度更高、燃烧效率更高，尤其适用于重型公路运输、远洋船舶运输等运输方式，成为更低碳、经济的燃料选择。

第三种是“多气互补”模式。各类新兴气体能源特性各异，单一使用时往往难以充分发挥潜在优势，因而“多气互补”成为更优选择。借助现有较为完善的天然气储运基础设施，储运非常规天然气、生物天然气、氢气等新兴气体能源，推动多气混输、多气共用，是实现各类气体能源优势互补、协同发展的重要方式。在天然气与氢能产业链中，从上游制氢、中游储运氢到下游用氢，各环节均具备深度融合发展的条件与潜力。当前，氢氨融合等新能源技术已成为国际清洁能源领域的前沿性、战略性方向，既能够有效解决氢能储运难题，又能促成能源工业与其他产业深度协同。不过，多气混输与共用尚需克服一系列挑战，如基础设施及终端设备的兼容性、气体混合后性质变化带来的安全性及处置经济性等。

第四种是“气能融合”模式。新兴气体能源可作为供能系统中的枢纽能源，与其他形式能源进行相互转化、联合供应与协同应用，进而实现多能融合，增强综合能源服务能力。例如，通过建设多能互补的分布式能源系统，将氢气、天然气、生物天然气等气体能源纳入燃料体系，实现电、热（冷）、气的终端集成与联合供应，显著提高能源的综合利用效率；与化石能源等其他能源形式在技术、产品、市场上融合互动，催生“能源互联网”新形态，进而转化为新质生产力发展的新动能与新优势。

张博教授指出，从全球能源工业发展实践来看，新兴气体能源能够充分利用现有的天然气基础设施，降低能源转型成本与难度，或将成为未来天然气管网净零排放的最佳替代方案。未来，新兴气体能源将与常规天然气共同发力，成为推动全球能源体系朝着更加清洁、低碳、智能方向转型的关键能源类型。

新兴气体能源如何助建能源强国？

张博教授指出，我国发展新兴气体能源具备扎实的产业基础，在资源、基建、技术三大维度均展现出显著优势。

从资源开发潜力来看，我国非常规天然气资源禀赋突出，尤其是页岩气开发潜力巨大。2024年，我国页岩气、煤层气新增探明地质储量分别达1.3万亿立方米和7000亿立方米。近年来，我国深部煤层气勘探开发持续取得突破，煤岩气大规模开发取得重要进展，有望成为非常规天然气增产的重要突破点和整体天然气供应的关键补充。根据测算，到2040年，我国天然气总产量将达3100亿立方米到3300亿立方米，其中，非常规天然气产量将突破1500亿立方米。此外，我国地下煤炭气化地质资源量达28万亿立方米至33万亿立方米，约为常规天然气资源量的3倍，开发空间极为广阔。

在基础设施方面，我国已建成覆盖主要城市和工业区的较为完善的天然气管道网络，搭配大型天然气储气库、液化天然气接收站等设施，为新兴气体能源的长距离输配、规模化应用提供了坚实支撑。国内外实践证明，依托现有天然气管道网络，通过掺混生物天然气、氢气等方式，可实现低碳、零碳新兴气体能源对传统天然气的补充与替代，且该过程兼具高效率、低成本优势。

在工程科技创新领域，我国新兴气体能源技术装备已实现重大突破，在非常规油气钻井技术、装备制造、工程材料等方面进展显著。以煤炭地下气化为例，其能量密度、产气速度、生产效率均优于当前已开发的非常规天然气，国内部分企业已攻克地下千米采煤层原位气化技术，实现稳定产气。

不过，新兴气体能源工程技术仍面临多重挑战：电解水制氢成本偏高、生物天然气全产业链技术国产化程度不高、新型合成气制备气化效率有待提升、低成本氨能供应链与高效率氨能利用链尚未建立等。这些方面仍需持续攻关。

为推动新兴气体能源高质量发展，张博教授提出四点建议。

一是明确新兴气体能源发展的顶层设计与战略定位，将新兴气体能源列为我国新型能源体系建设的关键组成部分，以及实现能源强国的重大战略选择。加快制定国家层面的新兴气体能源中长期发展规划，明确并细化新兴气体能源在现代能源体系建设以及“双碳”工作中的定位、目标、路径、任务等；构筑以天然气为基础、各类新兴气体能源为补充、依托季节性能源互补的新型气体能源工业体系，避免无序发展与碎片化布局。

二是建立健全与新兴气体能源发展相适应的体制机制。规模化搭建与新兴气体能源发展相适应的管理制度，综合运用信贷、债券、基金、保险等多种金融工具，支持新兴气体能源的开发利用，加快构建以新兴气体能源为主的绿色产业链和供应链；规划建设国家级新兴气体能源生产供应基地、运输通道、物流枢纽，论证实施“国家氢网”“新兴气体能源基础设施网”“西部气体能源东输”“国家气体能源走廊”等重大工程；建立新兴气体能源相关的技术标准体系，搭建气体能源产业绿色发展指导目录和项目库，在能源认证、市场准入、交易体系建设、安全监管保障等方面给予重点支持。

三是强化新兴气体能源发展的科技与人才支撑。围绕新兴气体能源工业的关键核心技术及装备，合理加大科技资源投入，针对新兴气体能源发展的共性与集成性问题，批次化、系列化布局重大科研项目、工程示范平台、产业技术创新机构；创新能源人才培养模式，打破传统能源学科界限；开展新兴气体能源推广宣传与科普工作，提升公众认知度与接受度。

四是构建“政产学研金服用”机制以协同推进生态圈建设。把握新兴气体能源催生的新技术、新产业、新业态与新商业机会，推广“一气多源”“一气多用”“多气互补”“气能融合”四大发展模式；加快培育和组建具有国际竞争力的大型气体能源企业集团，加强行业性国际交流与合作；倡议构建全球新兴气体能源产业联盟，建设“一带一路”绿色能源贸易平台与区域性气体能源交易市场，提升我国在全球能源治理和气候治理中的话语权。

张博教授指出，随着技术迭代、政策完善与市场机制成熟，新兴气体能源正从“补充能源”迈向“主体能源”的关键拐点。未来十年，中国有望依托资源禀赋、制造优势与应用场景，打造全球最具韧性的气体能源产业生态，为全球能源转型提供“中国方案”。对于煤炭企业而言，发展新兴气体能源，既是挑战，更是前所未有的机遇。

作者：翟丽影版面编辑：翟丽影

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来源：中国煤炭报

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