可再生天然气步入加速发展阶段

  [中国石油新闻中心2023-02-14]
  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。（马雪中国现代国际关系研究院）