天然气能源利用与节能减排分析

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摘要：天然气是化石能源中比较清洁的优质能源，具有高效、低污染、低排放等优点。加快发展天然气，提高天然气在我国一次能源消费结构中的比重，可显著减少二氧化碳等温室气体和细颗粒物（PM2.5）等污染物排放，实现节能减排、缓解日益加剧的雾霾天气、改善环境，这既是我国实现优化调整能源结构的现实选择，也是强化节能减排的迫切需要。本文对天然气能源的合理利用及其在节能减排方面所应采取的具体措施进行了详细分析。

关键词：天然气；清洁能源；节能减排

中图分类号：TE08文献标识码： A

《能源发展“十二五”规划》曾提出，到2015年，天然气占一次能源消费比重提高到7.5%，生产能力1565亿立方米，年均增长10.5%。天然气发电5600万千瓦，年均增长16.2%。相关数据显示，目前我国天然气一次能源消费比重为4.6%，与国际上23.8%的平均水平差距较大。《天然气发展“十二五”规划》曾提出，随着我国城镇化的深入发展，城镇人口规模不断扩大，对天然气的需求也日益增加。加快发展天然气，提高天然气在我国一次能源消费结构中的比重，可显著减少二氧化碳等温室气体和细颗粒物（PM2.5）等污染物的排放，实现节能减排、缓解日益加剧的雾霾天气、改善环境，这既是我国实现优化调整能源结构的现实选择，也是强化节能减排的迫切需要。

1背景

燃烧化石能源是造成二氧化碳等温室气体和细颗粒物（PM2.5）急剧增加的主要原因。中国的能源消费结构以化石能源为主，其中煤含碳量最高，大约占70%的份额，石油次之，约占17%~18%，天然气最低仅为3%~4%。天然气是化石能源中比较清洁的优质能源，具有高效、低污染、低排放等优点。增加天然气在国家能源消费结构中的比例，除了有利于提高能源使用效率，减少化石能源使用总量、减少煤炭消费量、减少大气中温室气体的含量，减少大气中的粉尘和二氧化硫等污染物的含量以外，还有利于改善民生，提高国民的生活质量。

2天然气能源的应用

近年来，天然气在我国能源消费结构中越来越受到重视，已经在生活、生产中被广泛应用，其替代煤炭发电，替代汽油、柴油成为汽车燃料等技术日趋成熟。使用天然气替代煤炭、石油等燃料，已经成为城市实现能源结构优化，完成减排目标的最重要、最有效的手段之一。

目前我国煤炭发电量约占全国总发电量的四分之三，未来煤炭发电仍将占据我国电力供应的主导性地位，煤炭燃烧所带来的污染物排放对空气造成的污染也会愈演愈烈。近年来，天然气在供热、发电方面得到了越来越多的应用。天然气利用效率高，燃烧排放的二氧化碳、氮氧化物、二氧化硫以及烟尘较少，可在节能减排过程中发挥重要作用，一个立方米的天然气与相应可替代的煤炭相比，可节约能量11%~73%，减排二氧化碳47%~84%，氮氧化物44%~95%，二氧化硫和烟尘近100%[1]。

另外，天然气在汽车行业中所发挥的作用也非常明显。天然气的甲烷含量一般在90%以上，是最为现实和技术上比较成熟的车用汽油、柴油的替代燃料，并作为替代燃料在世界和中国得到了推广应用。与汽油、柴油动力汽车相比，天然气汽车可以减排一氧化碳约93%，减排氮氧化物约33%，减排活性烃气约50%。并且以天然气为原料的汽车不会向空气中排放苯、铅、硫等有毒有害气体，同时天然气的成本相对较低，一定程度上还可以节省汽车运行的成本。

3天然气应用的节能减排措施

3.1扩大天然气的集中供应方式

（1）热电联供（CHP）

CHP是热电联供的集中供热（电）方式，天然气能源转化效率高，在欧美国家被广泛应用，但在我国应用还不太广泛。目前我国城市的大部分建筑冬季采用煤炭热力（热水或蒸汽）能源进行热水供暖，夏季采用蒸汽能源，溴化锂制冷方式供冷，还有部分居民区则是采用天然气壁挂炉自行采暖，能源使用效率低下，像北京首都国际机场那样采用CHP的少之又少。为了提高天然气能源的热利用效率，应该在政府的统一规划下建立城市热力供应体系，在有天然气供应的城市分片分区建设CHP热电联供站。

（2）冷热电联供

分布式冷热电联供（DES/CCHP）是通过各种一次能源转换技术的综合集成，在一个区域内同时提供电、热、冷多种终端能源，实现能源的梯级高效利用，在国外已经得到初步应用。我国由于天然气价格高且供应不足，尚未得到应用。

DES/CCHP的直接经济效益在于能源的梯级、循环、高效利用及避免多次转换，减少了传输损失，是在DES/CCHP周边就地直接供电、供冷水和热水，同时可以改善城市大气环境，平衡电网峰谷差。当然，DES/CCHP的效益与天然气价格关联密切，需要评估区域的冷热电负荷需求和时间分布以及气、电价格比，才能最终确定项目的经济性。另外，DES/CCHP建设离不开政府在规划、政策方面的支持，如果仅由房地产商决定小区的冷热电供应，DES/CCHP将难以实现。

3.2节约天然气的分散供应方式

（1）太阳能供热（电）

利用太阳能为家庭供应热水的技术在中国已经被广泛应用，应该进一步大力推广，纳入建筑物节能的要求，这样可大量减少建筑物对煤炭和天然气能源的使用量。对于居住比较分散的难以实现集中供热的地区（如农村、山区等），小规模的太阳能供热（电）可节省化石能源的消耗。

（2）热泵供热（电）

热泵技术根据热源的不同分为地源热泵、空气源热泵、太阳能热泵、水源热泵、土壤源热泵等。家庭用热能是空气源热泵，耗用很少的电能，吸收空气中的大量低温热能，运行时蒸发器从空气源的环境热能中吸收热量以蒸发传热工质，传热工质蒸气经过压缩机压缩后压力和温度上升高，温蒸气在通过特制的环形管冷凝器冷凝成液体时，将释放的热量传给储水箱中的水，冷凝后的传热工质通过膨胀阀返回到蒸发器，然后再被蒸发，如此循环往复。空气源热泵比目前常规的空调热效率高约5倍以上，可用于家庭产生热水、空调、采暖等。由于电力来自于二氧化碳可回收的大型发电厂，推广热泵使家庭多消费电能，少消费天然气，显然有利于减少二氧化碳等温室气体排放[2]。

3.3提高建筑物节能非常关键

城市中建筑物采暖通风和空调耗能排放的温室气体不可小觑，因此应该把建筑物节能作为减少天然气消费的重点，如采用太阳能供热供冷（如空压式太阳能保暖房）、增加墙体厚度、采用低散热建筑材料等。

3.4大力发展天然气汽车

天然气利用在汽车行业中的应用有利于减少尾气排放量，改善空气质量，缓解日益加剧的雾霾天气，作用非常明显。压缩天然气（CNG）汽车行业在我国具有广阔的发展市场，我国拥有世界上四分之一的人口，伴随着经济的发展、人民生活水平的提高，对汽车的需求量也逐渐增多。在“低碳经济”和“节能减排”的时代背景下，天然气以其有助于减少对石油的依赖、保护大气环境、降低燃料成本而且技术相对成熟的优势，发展成为各级政府和企业单位大力推广应用的产业[3]。与其他替代燃料（例如电、乙醇、甲醇、生物柴油、二甲醚等）相比，天然气是目前汽车最理想的、最现实的清洁替代能源。目前，CNG出租车在很多城市已经比较普遍。未来，我国天然气汽车发展仍要优先发展出租车和公交车等公共服务车辆，液化天然气公交车、城际客运、重卡物流车则是另一重点发展领域。

4结束语

天然气是化石能源中比较清洁的优质能源，加快发展天然气，提高天然气在我国一次能源消费结构中的比重，有利于提高能源使用效率、减少化石能源使用总量、减少煤炭消费量、减少二氧化碳等温室气体及细颗粒物（PM2.5）的排放总量，有利于改善民生，提高国民的生活质量。因此，应采取扩大天然气集中供应、节约天然气分散供应、提高建筑节能并大力发展天然气汽车等多种方式，不断实现我国在节能减排方面的近远期目标。

参考文献：

[1] 孙 慧, 李 伟. 天然气如何在节能减排中发挥作用[J]. 石油规划设计, 2009, 20(5): 7-9.

[2] 陈俊武, 陈香生. 中国中长期碳减排战略目标初探（Ⅳ）[J]. 中外能源,2011,16(8): 1-13.

[3] 刘 鹏, 詹淑慧等. 天然气替代传统能源的减排效果[J]. 城市管理与科技, 2012, (6): 52-57.