天然气总碳排放量低于其他化石燃料来源

　　天然气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，它改善了空气质量并限制了二氧化碳的排放。

　　所以在很多国家，天然气被吹捧为实现碳中和的“桥梁燃料”，是从煤炭、石油转向可再生能源或氢能的过渡燃料。

　　比如美国能源咨询管理局(EIA)认为，燃烧天然气产生的二氧化碳比燃烧煤炭及石油产品要少一些, 天然气因此也是一种“燃烧起来相对清洁”的化石燃料。

　　德国也把天然气作为主要电力来源。

　　天然气作为过渡燃料依赖于一个基本假设：天然气的总碳排放量低于其他化石燃料来源。但近年来，一系列科学研究对这一假设提出了质疑，认为天然气发电产生的温室气体被严重低估。

　　特别是天然气在生产、储存、运输和加工过程中，泄露的甲烷对全球温室气体排放有深刻的影响。甲烷是一种比二氧化碳还强大的温室气体。

　　在COP26大会上，100多个国家承诺到2030年减少30%的甲烷排放，然而，人们没有对天然气是否可以成为实现低碳转型的“桥梁燃料”形成共识。

　　最近，来自加拿大麦吉尔大学的Sarah M. Jordaan联合美国康奈尔大学、卡耐基梅隆大学等世界学府的科学家研究发现，只有所有参与燃气电力生命周期的国家需采取所有的应对策略(主要是碳捕捉与封存技术、甲烷消除技术与能效提升)，并平衡锁定碳密集型电力的风险，才能真正将天然气作为减排并最终实现净零排放的重要途径。这篇研究成果发表在Nature Climate Change上。

　　1 全球燃气发电的碳排放

　　研究人员以2017年为基准年、108个国家为研究对象，在国际能源署提供的世界能源数据和英国石油公司(BP)的审计统查数据的基础上，以每度电产生的二氧化碳当量为指标，来评估天然气价值链生命周期的温室气体排放(即，碳足迹)。

　　通过收集来自全球108个国家的数据，并对各国的排放量进行量化，不同国家排放量差异很大，从334到1389 gCO2e/kWh 不等，全球平均值为 645±197 gCO2e /kWh。预计全球燃气发电生命周期中的二氧化碳排放总量为每年36亿吨。

　　如果将热电联产(CHP)考虑进来，发电厂能效是造成温室气体排放强度差异的主要原因。从国家的角度来看，发电厂能效最高的国家会产生最低的天然气生命周期温室气体排放，远低于世界平均的46.3%，这些国家主要集中在欧洲(如大面积采用热电联产的法国)和亚洲-太平洋地区(如中国和新加坡)。

　　对俄罗斯来说，在不考虑热电联产的情况下，因发电厂的低能效以及高频率的甲烷泄漏事件，俄罗斯的温室气体排放强度最高，达到1509gCO2e/kWh，远超过以煤炭为燃料产生的平均温室气体排放强度。

　　如果考虑到热电联产，并将其分配到温室气体排放中，预计在俄罗斯燃气发电的整个生命周期，温室气体排放强度可达615gCO2e/kWh。

　　如果只考虑天然气发电，乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦、土库曼斯坦和乌克兰也是拥有最高温室气体排放强度的国家。

　　美国和俄罗斯，这两个全球最大的天然气生产者与消费者，在天然气发电过程中分别贡献了7.22亿吨和3.48亿吨的二氧化碳当量。

　　在天然气生产到发电的过程中，天然气发电产生的温室气体排放(占总生命周期的84%)超过了天然气生产产生的排放(16%)。

　　从天然气运输的方式来看，液化天然气的温室气体排放强度最高，为49gCO2e/kWh，之后是国际管道运输(9gCO2e/kWh)和国内管道运输(0.5gCO2e/kWh)。

　　日本、韩国等国家依赖液化天然气进口，由于其燃气发电的电力效率较高，排放强度低于平均水平(分别为579、548gCO2e /kWh )。在日本，95%的天然气进口以液化天然气的形式进行，贡献了8.2%的温室气体排放强度。

　　2 为减少燃气发电排放，我们可以......

　　研究人员指出，如果全球一致努力减少天然气消费与生产排放强度，到2035年，可避免698亿吨的二氧化碳当量排放，到2050年，这一数据达到462亿吨。

　　为实现《巴黎气候协定》将全球气温上升幅度控制在1.5°C以内的目标，到2050年，累计二氧化碳排放量需在4400亿吨以下。

　　他们认为，如果电力行业在2035年前充分采用以下的应对措施，可避免额外产生的236亿吨当量二氧化碳排放，其中，美国、俄罗斯、伊朗、沙特阿拉伯和日本(其燃气发电产生的温室气体排放占39%)在这方面有巨大的潜力：

　　在100年的全球变暖潜能情景中，天然气发电设备的升级可减少19%的天然气发电生命周期甲烷排放。在20年的全球变暖潜能情景中，则可减少26%的甲烷排放;将发电能效软件和硬件设施的效率提升3%，每年可避免近2亿吨的当量二氧化碳排放;

　　通过将输电线路的技术损失降低到1.3%-6%(可采取的措施有缩短天然气输送距离)，以及减少33%的非技术损失(可采取监测电力消费状况、减轻未支付的账单等措施)，每年可避免或更好地控制超8000万吨的当量二氧化碳排放;

　　在推动能源转型的过程中，通过升级上游的加工和天然气液化设施，可避免85%的逃逸甲烷和59%的排出的甲烷气体，可采取的手段有，安装排放监控系统、进行泄露监测与修复调研、限制甲烷燃放与排放;

　　在20年和100年的全球变暖潜能情景中，通过升级天然气发电设备、提升发电能效的软件和硬件设施的效率、减少输电线路的技术与非技术损失、升级加工与液化设施，每年可分别避免5.21亿吨和1.73亿吨的当量二氧化碳排放;

　　碳捕获与封存技术可收集天然气燃烧过程中产生的90%的二氧化碳，是最有效的减排方式，从国家层面看，可平均减少45%的全球碳排放强度(从645gCO2e/kWh下降至352gCO2e/kWh)，加上其它应对措施，在未来20年和100年全球变暖潜能情景中，每年可避免25亿吨的当量二氧化碳排放。

　　政府需识别天然气供应链中产生温室气体排放的驱动因素，采取战略化的国家自愿减排行动，以减少温室气体排放。

　　3 未来，燃气发电的需求将下降

　　国际能源署发布的《2022年世界能源前景》报告指出，未来全球电力行业净零排放的实现将带动其他行业的净零排放。

　　随着可持续能源，如太阳能、风能、氢能的快速推广(到2030年，可持续能源发电量占比达43%，2050年前为65%)，在未来，电力行业对天然气的需求会下降：2021年到2030年间，电力行业对天然气的需求下降约3%。

　　到2030年，电力行业对天然气的需求较2021年下降25%，即，4500亿立方米，燃气发电厂将成为灵活的电力供应商。

　　联合国环境规划署(UNDP) 发布的《2022年排放差距报告：正在关闭的机会之窗》显示，为确保实现将全球气温上升幅度控制在1.5°C以内的目标，在电力行业，零碳资源的发电量在2030年和2050年需分别达到65%-92%和98%-100%。

　　为在2040至2050年间淘汰燃气发电，到2030年，未消减的天然气发电量到2030年需降至17%。

　　可采取的措施包括，避免新的化石燃料基础设施建设，消除新的化石燃料补贴，制定公正的、制定来自政府层面的化石燃料淘汰计划、投资者推动化石燃料电力公司转型或从持有的股份中撤出。

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