本文2769字，阅读约需7分钟
摘 要：本文针对甲烷化技术和SOEC甲烷化技术、二者的相关举措及未来前景等进行了概述。甲烷化技术是通过直接利用现有的天然气和城市燃气利用设备和发电设施，平稳实现碳中和的一种合理方法；SOEC甲烷化技术是利用非化石电力合成甲烷等物质的技术，其能量转化效率高于水电解制氢，是一项具有潜力的创新性技术。
关键字：甲烷化技术、SOEC甲烷化技术、合成甲烷、绿氢、电解氢、金属支撑型SOEC、碳中和
2020年10月26日，日本前首相菅直人在其政策演讲中宣布，日本将在2050年实现碳中和目标（即实现温室气体的人为排放量与降低去除量相抵消）。燃料和热能部门占日本最终能源消耗的约70%，其脱碳对于实现碳中和至关重要，基于这一点，日本在2021年6月制定的绿色增长战略当中，将“③新一代热能产业”新确立为战略的14个关键部门之一，负责通过甲烷化技术等手段实现新的热能供应业务。本文针对甲烷化技术和SOEC甲烷化技术、二者的相关举措及未来前景等进行了概述。甲烷化技术是通过直接利用现有的天然气和城市燃气利用设备和发电设施，平稳实现碳中和的一种合理方法；SOEC甲烷化技术是利用非化石电力合成甲烷等物质的技术，其能量转化效率高于水电解制氢，是一项具有潜力的创新性技术。
如图1左图所示，绿氢（电解氢）的生产-使用循环是一种以可再生能源等非化石能源为一次能源的能源利用系统，其中氢气作为三次能源（能源载体），通过非化石电力的二次能源获得。这一生产-使用循环本身并不能直接减少大气中的二氧化碳，但它也不会增加大气中的二氧化碳，因此可以被视为碳中和能源。而基于甲烷化技术的碳中性甲烷生产-使用循环则如图1右所示，它以二氧化碳为原料，采用非化石电力等能源，通过甲烷化技术获取甲烷（合成甲烷），然后利用现有基础设施，将其供应到消费地点，用于供热和发电等用途。在该循环中，生产合成甲烷的过程中作为原料消耗的二氧化碳量等于使用合成甲烷过程中排放的二氧化碳量，因此，该循环与绿氢一样，实际上没有增加大气中的二氧化碳，所以也被视为碳中和能源。用碳中性甲烷替代以往使用的化石资源衍生燃料，可以减少由化石燃料产生的二氧化碳排放，达成减排效果。
图1 绿氢（电解氢）和碳中性甲烷（合成甲烷）的生产-使用循环
图2 绿氢的直接利用技术、传统甲烷化技术和SOEC甲烷化技术的比较
在实现未来能源系统碳中和的过程中，各方面成本的增加引人担忧。在这一背景下，可以认为“有效利用现有社会基础设施”是控制成本最可靠的方法。从能源需求方的角度来看，采用甲烷化技术能够利用现有的天然气和城市燃气设施，平稳实现碳中和，是一种十分合理的方法；从能源供应方的角度来看，采用该方法能够利用现有的液化天然气价值链和城市燃气供应基础设施，因而有望高效地帮助更多的城市燃气用户实现碳中和。