我国天然气消费由2000年的245亿立方米跨越式增长至2023年的3945亿立方米，形成了以城市燃气（含交通）、工业、发电、化工等为主的利用领域，天然气成为日益重要的民生与工业资源。目前我国用气人口约5亿，大多分布在在城镇地区，城镇气化率已达到55%。天然气供暖面积约30.6亿平方米，占北方城镇供暖面积的20%。天然气作为工业燃料与原料持续替代煤炭等高碳能源，在工业用能中占比约10%。LNG重卡在陆上货运领域持续替代柴油，替代率约10%。天然气发电装机约1亿千瓦，在我国电源结构中占比约4.5%。天然气正成为日益重要的国计民生资源。

  在加快推进天然气利用的政策导向下，天然气以“清洁替代”为主要发展路径，重点推动城市燃气、工业燃料用气快速提升。“十三五”期间，工业燃料、城市燃气消费增量占全国天然气消费增量的74%，成为中国最大的两个用气领域。

  “碳达峰、碳中和”目标的提出，为我国能源转型变革提供了战略指引，天然气作为最清洁、低碳、灵活的化石能源，需要依托其多元优势，逐步优化消费路径，充分的发挥在我国能源系统低碳转型中的作用。

  研究认为，天然气在我国能源转型中的关键作用体现在“补位高碳燃料退出、支撑高比例可再生、培育氢能产业链”。总的来看，天然气是我国“碳达峰”阶段支撑经济社会发展全面绿色转型的主体能源，“碳中和”阶段将成为可再次生产的能源发展的长期伙伴。

  可再生能源发电大规模并网给我国电力供应安全带来了巨大的挑战，必须打造充足的电力系统调节能力。目前我国整体缺乏优质的灵活性电源，抽水蓄能、气电这两种灵活性电源占总装机比重仅为6%，远低于西班牙（31%）、美国（47%）、德国（19%）等。抽水蓄能电站受站址资源和较长建设周期等约束，中短期难以满足灵活性需求。电化学储能配合新能源发展是未来大势所趋，但目前仍面临经济性较弱、安全性问题待解决等现实挑战。我国目前主要是依靠煤电灵活性改造以增强调节能力，但只能是权宜之计。一是煤机的调节性能远不及燃机，且其深度调峰会大幅度的降低机组运行安全性、环保性和经济性；二是煤电碳排放水平是气电的两倍，灵活性改造弥补不了其碳排放方面的先天不足。天然气发电调节能力强、受限制条件少、布局灵活、清洁环保，是配合可再次生产的能源灵活运行、满足增量电力需求、保障我国电力供应安全的有效电源，应优先发展。

  2021年我国城市燃气领域用气量约1491亿立方米，主要使用在于三个方面，一是居民炊事、洗浴用气；二是冬季采暖用气，包括燃气壁挂炉、燃气锅炉等；三是商业、公服设施等用气。

  居民用气方面，天然气是符合中国百姓烹饪习惯的优质能源，为满足人民日渐增长的美好生活需要，“碳达峰”阶段我国用气人口在当前约5亿人的基础上仍将稳步提升至超过8亿人，城市燃气覆盖面继续扩大；2030年后，由于居民生活用气作为分散式的用气方式难以实现碳减排，用气量将随着居民电气化水平加速提升而逐步减少。

  采暖领域，从碳排放的角度看，热泵取暖、电取暖等是最终解决方案。但近中期特别是“碳达峰”阶段，天然气采暖具有无法替代的优势。在不考虑采暖补贴的情况下，农村地区燃气壁挂炉采暖成本高于清洁型煤，低于空气源热泵和蓄热式电暖气，燃气取暖是替代燃煤取暖相对经济、并可兼顾环保的方式。

  商业公服领域，随着我们国家服务业等领域用能需求逐步提升及能源清洁低碳进程加快，商业、公服用气仍有一定发展的潜在能力。整体看来，“双碳”目标下天然气在城市燃气领域属于过渡能源，“碳达峰”阶段，为保障人民用能需求、推进城乡建设绿色低碳转型，天然气仍将发挥重要的作用，“碳中和”阶段，受碳排放制约，天然气将逐步退出。

  三、工业领域：天然气是补位煤炭退出的关键能源，有助实现“减污降碳”协同增效

  2023年中国工业领域碳排放约40亿吨，占全国碳排放总量的近40%。其中，以煤炭为主的终端能源消费结构是工业碳排放量巨大的根本原因。2020年，煤炭占工业领域终端能源消费比例约50%。

  减少工业碳排放的主要路径包括产业体系调整、低碳燃料与技术的应用、提升能效等。其中，终端用能电气化是最主要的减排路径之一，但受限于当前我国电源结构、电价等，目前在部分工业部门仍不具有规模推广的条件，碳减排优势不强。以下具体分析了天然气较电力、煤炭的比较优势：

  一是燃气锅炉碳减排效果较大电网电更优。等热值天然气替代煤炭可实现至少40%的碳减排效果，考虑能效后减排效果更高；与“电代煤”相比，当前我国电力供应结构中煤电量占比60.8%，大电网单位度电二氧化碳排放强度约550g/kWh。考虑电锅炉和燃气锅炉效率后，燃气锅炉碳排放强度约为电锅炉的50%。“气代煤”减排效果更优。

  二是燃气锅炉较电锅炉经济性好。以江苏省为例，企业采用燃气锅炉较电锅炉的用能成本节约27%~38%。现阶段推广“电能替代”需要仔细考虑企业运行成本的压力。

  三是“气代煤”可大幅度降低颗粒物、SO2、NOx等污染物排放，实现“减污降碳”协同增效。天然气在工业燃料领域替代煤炭比较优势更为突出

  综合分析，天然气作为工业燃料兼具环保、低碳、高效、经济、基础设施相对完善等多元优势，在近中期特别是“碳达峰”阶段是补位煤炭退出的关键能源。

  在陆上货运领域，LNG是兼具经济性、环保性、可规模应用等优势的交通燃料。如表所示，LNG重卡与柴油重卡燃料成本比价长期低于70%，具有非常明显的经济优势；环保性能则更为突出，天然气汽车所排放的氮氧化物比柴油少96%、比汽油少68%，颗粒物排放减少33%；在碳排放方面，LNG重卡较柴油重卡可减排CO2约23.5%。尽管与电能、氢能等相比，LNG重卡无法完全解决碳排放问题，但新能源在货运领域仍需要突破续航里程、安全性、加注等方面的瓶颈，在此之前LNG重卡都是替代柴油重卡的理想选择。

  船运领域温室气体排放约占全球碳排放总量的3%，随着贸易量的增加，该占比还将继续上升。与陆上运输相比，航运领域特别是深海远洋运输领域碳减排难度更大，可选技术路线少，LNG动力船是可行的解决方案之一。从碳排放水平看，与传统燃油船相比，LNG动力船可减少20%以上的碳排放；从清洁性能看，根据中国船级社的研究结果，以目前国内主流LNG动力船发动机为例，在LNG与柴油混合比例（质量比）为7:3的工作状态下，双燃料混合燃烧发动机与燃油发动机相比，硫氧化物（SOX）和颗粒物排放量降低60%-70%，NOX排放量降低35%-40%。此外，远洋运输对燃料的单位体积内的包含的能量、全球可加注性要求很高，与甲醇、氢、氨等其他低碳燃料相比，LNG动力船技术成熟、经济性好、全球加注网络相对起步较早，是新能源实现在航运领域规模应用前最具比较优势的燃料。

  总体判断，天然气是陆上货运、船运等交通领域新能源规模应用前最具比较优势的燃料，替代油品可实现“减污降碳”，特别是远洋运输领域实现碳减排无法替代的路径之一。

  在未来低碳社会中，氢作为二次能源，将在弥补电气化短板、实现可再生电力大规模长周期存储等方面发挥关键作用。可再次生产的能源制氢是氢来源未来长期发展趋势，但目前受经济性差、技术待突破等因素制约，业内基本共识是2030年前没办法实现商业化利用，亟需化石能源制氢对产业进行先导培育，扩大氢的应用场景、培育市场规模、解决氢的储运和加注难点，突破核心技术瓶颈，逐步带动绿氢渐成气候。与其他制氢工艺相比，天然气制氢在撬动氢能利用方面具有独特优势。一是天然气制氢是碳排放最低的化石能源制氢工艺，较煤制氢低50%，若配合CCS可使碳排放减少90%；二是与煤制氢相比更环保、能耗低；三是天然气与氢能具有先天协同发展优势，氢能发展初期可通过天然气气源、LNG接收站、管道、燃气发电等产业基础设施，开展灵活的天然气制氢、天然气管道掺氢、燃气轮机掺氢发电等，有利于扩大氢能应用范围、通过规模化降氢成本、实现以传统产业带动新能源发展。因此，将天然气制氢+CCS作为向绿氢过渡阶段的主要制氢技术，将对我国氢能市场的发展起到积极带动作用。

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