“双碳”目标下川渝地区天然气与新能源融合发展对策研究

李森圣 何润民 王富平 敬兴胜 梅 琦

（1.中国石油西南油气田公司天然气经济研究所，四川 成都 610051；2.中国石油西南油气田公司，四川 成都 610051）

0 引言

近年来，随着气候变暖，绿色低碳已成为全球能源发展不可逆转的趋势，各国日益重视低碳能源的开发利用。2020年9月，***总书记提出我国“2030年碳达峰，2060年碳中和”的庄严承诺，推动我国绿色低碳转型步入新阶段。随着中共中央、国务院印发的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》、国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》等“1+N”政策体系陆续出台，中国的碳达峰路径日趋明确。川渝地方政府高度重视践行“双碳”国家战略，四川省提出在全国率先实现碳中和的目标，力争多数城市于2029年及之前达峰，成都市提出2025年实现碳达峰，并结合自身的资源优势、产业优势，加快推进清洁能源示范省建设。重庆市提出加快推动绿色低碳发展，全面提高资源利用效率，引入碳交易市场促使能源消耗企业节能减排。

不同于其他油气主产区，川渝地区是全国重要的优质清洁能源基地，水能及天然气资源十分丰富。其中，四川是我国清洁能源资源大省，水电资源得天独厚，局部地区风能太阳能资源丰富，但水资源开发程度已达到较高水平，风能及太阳能总体可供开发资源有限且集中于局部区域。重庆市一次能源资源有限，呈现“贫煤、少水、有气、无油”特征。在“双碳”目标背景下，川渝地区如何结合自身的资源禀赋特征，以建设成渝地区双城经济圈和国家天然气（页岩气）千亿立方米级产能基地为契机，创新天然气与新能源融合发展模式，大力推动川渝地区绿色低碳转型升级，实现绿色产业加快发展，同时助力“双碳”目标及早实现，是当前迫切需要研究的重大课题。

“双碳”目标背景下，推动天然气与可再生能源融合发展已成为共识。国家政策层面，2021年10月，国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》提出，推动建立光热发电与光伏发电、风电互补调节的风光热综合可再生能源发电基地；推动西南地区水电与风电、太阳能发电协同互补，“十五五”西南地区以水电为主的可再生能源体系基本建立；大力推动天然气与多种能源融合发展，因地制宜建设天然气调峰电站。地方政府政策层面，2021年12月，四川省委发布《中共四川省委关于以实现碳达峰碳中和目标为引领推动绿色低碳优势产业高质量发展的决定》，成为四川省发展绿色低碳优势产业的纲领性文件，提出了到2025年绿色低碳优势产业营业收入占规模以上工业比重达20%左右的发展目标，要求推进水风光多能互补一体化发展、规模化开发利用天然气、有序开发多类型清洁能源，做优做强清洁能源产业。

学者们提出了天然气与新能源融合发展的多种模式。《中国天然气发展报告（2021）》提出了天然气与新能源融合发展的3种模式：一是在可再生资源较好的“三北”地区，建立风光气水综合能源外送模式；二是在可再生资源较好的沿海地区，建立风光气水综合能源消费模式；三是鼓励发展天然气分布式能源，推广集供电、供气、供热、供冷于一体的综合能源服务模式。周淑惠等（2021）结合不同区域的能源资源禀赋和消费特征，提出天然气与海上风电一体化多能互补、天然气热电联产、天然气分布式能源、气电与可再生电力“打捆外送”4种融合模式。刘志坦等（2021）提出气电与煤电、风电、光伏、氢能等能源形式横向融合，实现气电产业协同发展。李富春等（2021）以青海作为案例，提出了气电+光伏模式开发替代省内煤电以及打捆外送至中东部地区消纳两种发展模式。黄龑和赵文轸（2021）建议从推动辅助服务调峰市场建设、进一步鼓励以天然气发电为主的电力调峰设施建设、出台利于可再生能源跨省消纳的政策措施、开展天然气与可再生能源融合专项研究、实施天然气与可再生能源融合发展试点示范工程等方面着手推动天然气与可再生能源融合发展［1-9］。

1 川渝地区天然气与新能源融合发展的资源基础和潜力分析

1.1 天然气资源

四川盆地常规气、页岩气资源量均居全国之首。作为全国陆上第三大含油气盆地，面积达18×1014km2。根据自然资源部组织的“十三五”资源评价，四川盆地天然气总资源量达到39.94×1012m3，其中，常规天然气资源量14.33×1012m3，致密气资源量3.98×1012m3，页岩气资源量21.63×1012m3，累计探明储量6.14×1012m3。川渝两地政府贯彻落实国家能源安全新战略，高度重视天然气的发展与布局，并将天然气作为战略性新兴产业，大力推进千亿方产能基地建设，四川盆地天然气进入快速增长的“黄金发展期”。按照规划，到2025年，四川省内天然气年产量630×108m3，天然气利用量350×108m3；到2035年，四川省内天然气年产量900×108m3，天然气利用量550×108m3，建成国家天然气（页岩气）千亿立方米级产能基地。

1.2 水力资源

以四川省为例，四川地区水力资源极其丰富。四川省水力资源理论蕴藏量1.47×108kW（界河电站按一半计，下同），年发电量12 870×108kW·h；全省水力资源主要集中在金沙江、雅砻江、大渡河“三江”流域，其技术可开发量占全省的79.4%，其中“三江”干流规划装机分别为3 228×104kW、2 883×104kW、2 703×104kW，合计8 814×104kW，占全省技术可开发量的59.6%。

1.3 风光电资源

1）太阳能

四川盆地大部分地区属于太阳能Ⅳ类资源地区，年辐射总量基本在4 000 MJ/m2以下。资源较好地区主要分布于盆地以西的阿坝州、甘孜州、凉山州和攀西地区，年辐射总量为5 000～6 390 MJ/m2。按照年总辐射量5 000 MJ/m2以上，日照时数在2 000小时以上的可利用土地面积估算，全省太阳能资源理论可开发量约1.4×108kW，技术可开发量约8 000×104kW。重庆属于太阳能Ⅳ类资源地区，年辐射总量为3 344～4 180 MJ/m2。

2）风能

四川属于风能资源贫乏区，达到可开发风能资源等级标准区域主要在凉山州境内和川东北地区。凉山州的东部和南部具有丰富的风能资源，部分地区观测年50 m高度平均风速达到7 m/s以上，风功率密度超300 W/m2，是四川省风能资源的重点开发利用区。十四五期间，具备开发条件风电资源约1 800×104kW。重庆地区风能资源同样较为匮乏，主要在东北部、东南部以及渝中山地，尤其是地势高突的高山草地、山脊的具有一定的风能资源，可开发利用地区具体分布在綦江、南川、丰都、石柱、武隆、云阳、奉节、巫山等区县。

1.4 氢能资源

1）制氢

一是天然气制氢。川渝地区当前最大的氢气来源之一是天然气制氢，成本在12～16元/kg之间，国企、外企、民企等多类主体纷纷加快布局制氢业务，现有天然气化工企业的氢能大多自产自用，富余产能约为4.4×104t。二是工业副产氢。工业副产氢是中短期内最现实、最具经济性的制氢方式之一，主要以焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为主进行制氢，川渝在炼化、合成氨、电解食盐水、焦化、钢铁等领域规模以上企业有40多家，副产氢提纯后成本介于8～14元/kg，产能达2.2×104t以上。三是电解水制氢。川渝地区已有企业试点电解水制氢业务，但因经济性差，成本为30元/kg左右，处于停产状态，因此，总体而言，水电制氢尚处于产业示范及培育阶段。

2）输氢

运输方式包括气氢长管拖车运输、液氢罐车运输、气氢管道运输。液氢罐车运输技术不成熟、缺少民用标准，气氢管道新建成本高昂，掺氢天然气管道技术不成熟。目前川渝地区主流运输方式为20 MPa气氢长管拖车，成本对运输距离较为敏感，仅适用于短距离运输，运输半径一般不超过200～250 km。安全高效的氢气运输技术是氢能规模化应用的主要瓶颈之一。

川渝地区东方锅炉、亚联高科等具备车载储氢瓶、50 MPa运输复合长管、固定高压储氢容器制造能力，可为规模化应用进行技术储备，川渝管道具备掺氢先行先试的条件。

3）售氢

目前氢气主要用于石油炼化、化工、钢铁等工业领域，以及交通领域。一是工业领域，川渝地区氢能利用主要在工业领域，已经相对成熟。二是交通领域，川渝地区尚处于起步阶段。川渝拥有国内最发达的CNG站网络以及加油站网络，可以通过合建站有效降低人工、土地成本。当前售氢的存量市场在工业领域，而最大的增量市场在交通领域，但氢燃料汽车购置和运营成本高，加氢站数量不足，氢能终端市场亟待系统性培育。

1.5 天然气开发相关资源

1）余压资源

川渝地区现有余压资源十分丰富，可利用潜力较大。川渝环形管网拥有数量众多的天然气调压点，在生产、输配过程中的余压回收利用资源十分丰富。且随着四川盆地天然气加速上产，余压资源将进一步增加。加速上产带来大规模的产能建设，将新增部分气井、集输压气站、净化厂、地下储气库等更多的节流调压点，余压回收利用的资源空间非常大。2）伴生资源

在川渝地区天然气勘探开发过程中，伴随着较为丰富的地热、锂资源等伴生资源。以地热能为例，四川省地热资源丰富，是我国地热资源储量丰富的大省，地热资源总量为9.79×1018kJ，可折合标准煤3.34×1011t，居全国第四位。根据初步普查成果，四川省高温地热发电具备技术开发条件地区主要分布于康定县、巴塘县、理塘县、甘孜县、阿坝县等5个县。油气田矿权范围集中在四川盆地和盆周山地，主要为中低温地热区，地热资源开发经济性较华北等东部油田稍差。锂资源方面，盆地内部分气田水中锂等伴生资源品质较好，初查结果表明，安岳气田龙王庙组、威远气田灯影组、平落坝雷四锂平均含量均高于工业品位，具有较好的资源基础和潜在开发利用价值。

3）枯竭气藏资源

川渝地区丰富的碳源为枯竭气藏资源的利用创造了条件。四川盆地正加速上产，“双碳”目标下油气田企业碳减排压力大，企业内部主要集中在净化厂尾气碳减排方面具有较大需求。此外，川渝地区钢铁、水泥、陶瓷、玻璃以及化工等行业企业也有一定的碳减排需求。四川盆地天然气开发历史悠久，拥有数量众多的老气田、枯竭气田，具备丰富的老井资源和咸水层资源，可大力推进CO2回注封存技术研究及工业示范，为CCS/CCUS技术推广与应用奠定良好资源基础。

2 川渝地区天然气与新能源融合发展的路径

川渝地区既面临加速推进建设天然气千亿立方米产能基地、打造中国“气大庆”的重大发展机遇，同时又面临按照国家总体部署及早实现“双碳”目标的挑战，需要创新天然气与新能源融合发展模式，探索一条天然气规模上产与绿色转型高质量协调发展的绿色发展之路。综合上述分析，结合天然气的技术特性及其在“双碳”目标下的定位和作用，提出以川渝地区气、水、风、光资源为依托，充分发挥资源和市场优势，以横向融合发展和纵向融合发展为主线，打造6个“天然气+”的天然气与新能源融合发展创新模式，把川渝地区建成天然气与新能源深度融合发展示范区。

2.1 天然气在“双碳”目标下的定位与作用

1）定位

一是清洁能源体系中的主体能源之一。2017年6月中华人民共和国国家发展和改革委员会委等13部委印发《加快推进天然气利用的意见》，提出逐步将天然气培育成为我国现代清洁能源体系的主体能源之一。二是基础能源。在“双碳”目标下，我国能源结构向低碳、无碳的转型过程中，天然气作为清洁能源将补位煤炭，发挥基础能源作用。三是可再生能源的伙伴。国家提出构建以新能源为主体的新型电力系统，天然气发电将作为最主要的调峰电源之一，与煤电、抽水蓄能、储能以及氢能等能源形成多能互补格局。

2）作用

一是发挥清洁低碳的基础能源作用。相比煤炭，天然气清洁低碳优势非常突出，燃气电厂CO2排放较燃煤电厂减排约50%。二是发挥调峰灵活性保障以新能源为主体的新型电力系统的供电安全性作用。随着可再生能源比重不断提高，保障电力运行安全已经成为新时期保障我国能源安全的新重心，天然气发电对于提升以新能源为主体的新型电力系统、保障高比例可再生能源电力系统的供电安全具有重要作用。三是发挥天然气制氢对于氢能全产业链的先导培育作用。受制于经济性差、技术待突破的因素，可再生能源制氢商业化利用还需要较长时期。在氢能产业发展的初期，天然气制氢对于扩大氢的应用场景、市场培育、技术推动，具有重要意义。

2.2 横向融合发展模式

横向融合发展模式，指的是天然气与其他不同品类能源的融合，突出不同能源之间的互补性、耦合性，主要包括天然气与水电、风电、光电及氢能的多能融合发展模式。

1）天然气＋水电

水电具有季节性以及区域性分布特征，“弃水”现象仍有发生，川渝地区拥有天然气的资源优势和管网优势，作为资源基础良好、经济性合适的重要补充能源之一，通过发挥水电与天然气发电的管网协同性、功能耦合性，推动天然气发电与水电的融合发展，最大化能源综合使用效率和效益。

“十四五”及以后，川渝地区电力发展进入需要再平衡的新周期，依托四川盆地丰厚的天然气资源和地下储气库，发挥储气库强大的季节性储采调峰的功能，采取在夏季丰水期储气用电、冬季枯水期采气发电外输的运行模式，充分利用气电的优越调峰性能解决四川水电存在的“丰多枯少”、川电外输线路季节性闲置问题，有效平衡水电丰枯两季的发电量及维护电网的安全平稳运行；实现水电与气电的“气水打捆外送”，实现气水风光一体化提升，促进清洁能源最大化消纳，形成两个“西电东送”的气水风光打捆外送新格局，将川西地区资源丰富的水风光电力送往盆地东部负荷中心，保障成渝地区双城经济圈建设的能源安全，同时外供全国华中、华东地区全国负荷中心，继续为国家战略提供电力支撑，在更大范围实现清洁能源优化配置［10］。

2）天然气＋风光电

风、光电具有随机性、间接性的特点，客观上需要一定规模的灵活调峰电源与之相匹配。此外，川渝地区风光资源具有区域特征，良好的风、光资源主要集中在甘孜州、阿坝州、凉山州及攀枝花等地区，其他地区风光资源相对贫乏，这决定了在不同区域采取差异化的融合发展模式。

川渝地区可重点发展3个方向：一是天然气发电与分布式能源，依托天然气资源与电力企业合作运营川渝地区燃气调峰和分布式能源项目，提升电网、气网的调峰能力；二是气风光电融合发展，依靠资源优势，天然气企业与电力企业合作在川渝地区开发风光新能源项目，形成多能互补融合发展；三是内部清洁替代，大力推进天然气生产场所区域内的分布式光伏利用，促进企业提质增效发展及实现清洁绿电的替代使用［11-13］。

3）天然气＋氢能

川渝地区已经具备发展氢能全产业链的良好基础，但同样受制于经济性差、技术待突破等因素，当前主要以天然气制氢和工业副产氢为主，用氢主要集中在工业和交通领域，氢能产业仍待培育，需要通过发挥天然气制氢对于氢能全产业链的先导培育作用，做大川渝地区氢能产业。

聚焦于制氢、输氢和用氢的氢能全产业链发展，在川渝地区建立氢能产业发展战略联盟，集中力量努力在装备和技术上重点攻关实现突破，提升川渝氢能产业在全国的综合竞争力，充分发挥氢能在综合能源服务转型中的支撑作用。重点发展4个方向：一是制氢环节，重点突破具备高价值附加产品生产能力的制氢技术，在延伸天然气产业链的同时提升综合能源服务水平；二是输送环节，突破天然气管道掺氢运输系列瓶颈技术，形成质量、分析测试、储运、加注等方面的技术标准体系；三是用氢环节，交通领域紧跟技术进展、有序布局站点、梯度配置项目，等技术和经济性条件成熟后，开展工业领域氢能示范项目，利用好构建成渝“氢走廊”的契机，发展氢燃料汽车；四是装备制造，助推“龙头企业+配套企业”成链集群发展，推动自贡氢能装备制造先行区建设，推进氢能装备产业发展［14-16］。

2.3 纵向融合发展模式

纵向融合发展模式，指的是天然气与产业链延伸资源的融合，突出天然气开发过程中产生的相关资源的回收利用，主要包括天然气与余压发电、伴生资源及CCS/CCUS的融合发展模式。

1）天然气＋余压发电

余压是天然气管网高、中、低压系统在运行中的压差而自然形成的能量资源，具有清洁低碳、无成本等特性，回收利用的潜力大。川渝地区管网发达、余压资源丰富，余压发电可自用，也可上网外送。因此，可优先发挥压差发电在油气企业内部清洁替代中的重要作用，并逐步探索“压差发电+分布式光伏发电”的融合发展模式；开发模式上，早期为了降低风险，可采取合同能源管理模式，随着余压发电的技术和装备趋于成熟，可再逐步扩展至合资合作及自建自营模式；建成压差发电电厂并通过电网调配对企业异地负荷场站实施定向供电。

2）天然气＋伴生资源

地热属于可再生能源，伴生的地热水资源具有清洁低碳、利用成本低等特征，且可与城镇生活清洁用能良好融合。锂是国家战略性稀有矿产资源，回收利用伴生的气田水中含有的丰富锂资源，具有重大意义。地热资源开发利用方面，根据地区地热资源特点及需求，加大探索天然气开发过程中伴生地热资源的效益开发及综合利用，并探索“伴生地热+燃气冷热电联产”多能互补融合模式，由内部利用向地方服务拓展，加快推进地热规模化利用。锂资源开发利用方面，充分利用油气田企业矿权范围内气田水和深层地下卤水资源中锂、钾、溴等丰富的有价元素，分步骤、分阶段开展锂、钾、溴等元素分离提取及高附加值产品生产相关的基础研究、技术攻关和工程示范，实现锂、钾、溴等战略资源绿色、高效综合利用并产出高附加值产品。

3）天然气＋CCS/CCUS

CCS/CCUS技术作为我国实现碳中和目标技术组合的重要组成部分，不仅是我国化石能源低碳利用的唯一技术选择，保持电力系统灵活性的主要技术手段，而且是钢铁水泥等难减排行业的可行技术方案。国外已经在电力、工业及油气行业得到一定应用，但我国CCS/CCUS技术整体处于工业示范阶段，现有示范项目规模较小。

根据四川盆地天然气生产碳排放情况，结合国家能源战略和双碳目标，利用盆地内枯竭气藏多的优势，探索打造CCS/CCUS的示范区，开展碳交易试点。一是基于当今国内外碳捕集、利用和封存（CCS/CCUS）的技术基础，形成适用于天然气行业的CCS/CCUS技术路线；二是围绕技术瓶颈加强基础研究、技术研发和对外合作，进行集成示范部署，完成天然气CCS/CCUS示范项目建设；逐步扩大应用规模，最终实现天然气生产过程CO2减排和资源化利用。

3 结论及建议

川渝地区天然气与新能源融合发展创新模式的有效实施，有赖于川渝地区政府、油气生产企业以及其他新能源参与主体的多方协作、共同努力，通过政策支持、试点示范、战略联盟、联合技术攻关，推动川渝地区清洁能源产业壮大发展，助力地区高质量发展。

1）政策支持方面，逐步构建系统完备的政策体系，发挥政策综合效应，推动天然气与新能源融合发展加快突破。四川省委已发布《中共四川省委关于以实现碳达峰碳中和目标为引领推动绿色低碳优势产业高质量发展的决定》，之后系列配套性政策将相继出台。在推动“天然气+水电”、“天然气+风光电”的融合发展中，最突出的矛盾为天然气发电上网电价问题，现行天然气发电上网电价形成机制已难以适应形势变化，应加快优化天然气发电生产经营配套政策。建议政府尽快执行“两部制”上网电价，将现行标杆上网电价机制改为“电量电价+容量补偿”的市场化价格形成机制，电量电价通过市场化交易形成，容量补偿前期主要通过政府定价确定，后期主要通过竞争性配置方式形成。容量补偿资金可通过输配电价疏导，纳入省级电网输配电价回收。

2）试点示范方面，结合区域内清洁能源资源禀赋情况和产业链发展布局，选择适宜地区试点开展“天然气+”的多能融合发展项目。并利用国务院办公厅印发的《要素市场化配置综合改革试点总体方案》的契机，以保障成渝双城经济圈用能安全和推动绿色低碳转型发展为主要目标，以推进四川盆地千亿方天然气产能建设专项规划和国家清洁能源示范省建设为契机，将“天然气+”的多能融合发展试点项目积极融入川渝地区资源环境综合改革试点工作，统筹利用好政府和市场的“有形之手”和“无形之手”的作用［17-18］。

3）战略联盟方面，建立产业链上中下游合作机制，产业链相关企业应秉持做大气水风光融合发展以及共同产业链延伸资源回收利用的共同目标，建立长期合作机制，增进彼此信任，设立产业发展基金，共同促进产业可持续发展。强化战略联盟，以四川省建设国家清洁能源示范省为契机，油气企业牵头，与地方政府、发电企业、电网公司、燃机设备企业、电力设计单位、新能源企业等合作建立清洁能源产业联盟，整体规划研究区域内天然气与多种能源创新协同发展，打造一批气水风光示范项目。

4）联合技术攻关方面，以产业链布局创新链，打造联合攻关平台，集中优势力量开展多能融合发展关键技术攻关。加强基础研究，在总体规划基础上，细化各重点业务的基础研究，强化资源摸排，以及技术可行性、经济可行性的分析论证；统一技术标准、规范，便于业务推广应用；统筹协调区域内外优势科研力量，打造联合攻关平台，采取“国内顶级科研机构＋川渝优势特色科研单位”的外部合作模式，与相关科研机构建立战略合作关系，开展以天然气为主导的多能融合发展路径及支持政策研究。