能源转型里，很少有话题像天然气这样容易引发争论。用来发电时，它的 CO₂ 排放大约只有煤炭的一半，灵活的出力还能帮风电和光伏做平衡。可它终究是化石燃料。它的主要成分甲烷是强效温室气体，会沿着供应链泄漏；2021–2023 年的价格危机也暴露了依赖天然气的经济体有多脆弱。下面看看天然气今天在做什么，它到底有多清洁，需求又会往哪里走。
天然气在全球能源体系中的位置
据 Energy Institute Statistical Review / Our World in Data，2024 年天然气提供了约 41,300 TWh 一次能源，约占全球一次能源的 23%，排在石油（约 31%）之后，与煤炭（约 26%）接近。消费量从 2000 年的约 24,000 TWh 起一路稳步上升。
| 用途 | 占全球天然气需求的比例（约） | 主要替代方案 |
|---|---|---|
| 发电和供热 | 约 40% | 可再生能源、储能、核电 |
| 工业（供热和原料） | 约 20–25% | 电气化、热泵、氢能、生物质 |
| 建筑（供暖、热水、炊事） | 约 20–25% | 热泵、集中供热、保温 |
| 能源行业自用、交通及其他 | 约 10–15% | – |
比例是根据 IEA 能源平衡表给出的参考区间。发电方面，2025 年天然气发电约 6,920 TWh，占全球总量的 21.8%（Ember / OWID），仅次于占 33% 的煤电。
| 国家 | 天然气发电占比（2025 年） |
|---|---|
| 意大利 | 约 47% |
| 美国 | 约 40% |
| 日本 | 约 33% |
| 英国 | 约 31% |
| 西班牙 | 约 22% |
| 德国 | 约 17% |
| 中国 | 约 3% |
天然气有多清洁？烟囱口的 CO₂
甲烷每个碳原子带的氢原子比煤和石油多，所以燃烧同样多的能量，释放的 CO₂ 更少。
| 燃料 | 燃烧 CO₂（kg/kWh 燃料，低位热值） | 电厂效率 | 每 kWh 电的 CO₂ |
|---|---|---|---|
| 褐煤 | 约 0.40 | 33–43% | 950–1,200 g |
| 硬煤 | 约 0.34 | 35–46% | 750–1,000 g |
| 石油 | 约 0.27 | 35–40% | 650–800 g |
| 天然气，开式循环燃机 | 约 0.20 | 33–40% | 500–600 g |
| 天然气，联合循环（CCGT） | 约 0.20 | 55–63% | 330–400 g |
甲烷问题
短期内，甲烷（CH₄）锁住的热量远多于 CO₂：按 IPCC AR6，化石甲烷的全球增温潜势 20 年约为 82（GWP20），100 年约为 30（GWP100）。所以哪怕泄漏率不高，影响也不小：
Leaked CH₄ per kWh of gas ≈ leakage rate × 0.072 kg CH₄/kWh (methane energy density ≈ 13.9 kWh/kg)
Example, CCGT 58%, 2% leakage, GWP20 = 82: (0.202 + 0.02 + 0.02 × 0.072 × 82) / 0.58 = (0.202 + 0.02 + 0.118) / 0.58 ≈ 0.59 kg CO₂e/kWh
泄漏率 2%、按 20 年尺度计算时，一座现代燃气电厂的增温影响从约 350 g CO₂e/kWh 升到约 590 g CO₂e/kWh。这仍然低于煤电（煤矿同样泄漏甲烷），但差距小了很多。研究显示，泄漏率超过约 3% 时，天然气相对煤炭的短期气候优势就没了。
泄漏估算因国家和运营商不同而差别很大。Alvarez 等人（Science，2018）估计美国供应链的泄漏约为产量的 2.3%，比官方清单高出约 60%。对二叠纪盆地的航测和卫星观测发现的泄漏率还要更高。挪威最好的运营商则远低于 0.1%。IEA 的 Global Methane Tracker 估计，油气作业每年释放约 8,000 万吨甲烷，其中约 40% 可以零净成本避免，因为回收的天然气能拿去卖。
LNG 与 2022 年冲击
几十年来，各区域市场一直以管道气为主。**液化天然气（LNG）**冷却到 −162 °C，再用船运输，如今把各区域连成了一个全球市场。液化、海运和再气化要消耗天然气本身约 10–15% 的能量，还会增加上游排放，所以 LNG 的全生命周期碳足迹通常比管道气高 10–20%。
2022 年，俄罗斯对欧洲的管道供气崩塌，欧洲批发气价（TTF）在 2022 年 8 月冲上 300 欧元/MWh 以上，危机前一般只有 15–25 欧元/MWh。电价随之飙升，因为边际电价常常由燃气电厂决定。之后发生了这些事：
- 靠提高能效、燃料替代、暖冬和工业减产，欧盟天然气需求比 2017–2021 年平均水平下降约 15–20%。
- LNG 进口激增，美国成为全球最大的 LNG 出口国。
- 2022–2023 年，热泵销量和光伏装机都大幅加速。
2024–2025 年气价回落到 30–50 欧元/MWh，仍约为危机前的两倍。美国和卡塔尔新的 LNG 出口产能将在 2025–2028 年陆续投产，预计会让市场宽松下来。
天然气是“过渡燃料”吗
在一些国家，过渡燃料的说法站得住脚。英国的煤电占比从 2012 年的约 40% 降到 2024 年的零，取而代之的是天然气和风电；电力行业排放减少了一半以上。在美国，2005–2020 年电力行业 CO₂ 下降，最大的单一因素就是煤改气。
但过渡总得通向某个地方。天然气基础设施能用 30–50 年，新建电厂、管道和 LNG 接收站有可能变成搁浅资产，或者把排放锁定几十年。IEA 的净零排放情景要求：除 2021 年已获批的项目外，不再开发建设周期长的新气田，到 2040 年全球天然气用量减少一半以上。
发电中的天然气：从基荷到备用
风电和光伏越多，燃气电厂的运行小时就越少。它们作为灵活容量仍有价值，尤其是在持续多天的无风无光时段（“Dunkelflaute”）和用电高峰。比如德国的燃气机组，现在主要充当风电和光伏的灵活搭档。低碳备用可以来自：
- 电池（小时级）和抽水蓄能（小时到天级），见储能技术对比；
- 跨境互联线路和需求响应；
- 加装碳捕集的燃气电厂，或改烧生物甲烷、氢气；
- 稳定的低碳电源：水电、核电、地热。
建筑中的天然气：热泵问题
欧洲约 40% 的住宅用燃气锅炉供暖，英国、荷兰和意大利的大多数住宅也是如此。效率 90% 的冷凝锅炉，每 kWh 热量约排放 225 g CO₂（每 kWh 燃气燃烧排放 202 g），还没算甲烷泄漏。一台 SPF 3.2 的热泵，用 2025 年欧洲平均电网的电（约 250–280 g/kWh），每 kWh 热量约排放 80–90 g。运行费用取决于气价和电价之比。可以用热泵与燃气锅炉对比计算器或完整的供暖费用对比算算你家的情况。
计算示例：换算你的燃气账单
一户人家一年的燃气表读数为 1,450 m³。热值按 39.5 MJ/m³，体积修正系数按 1.02264（英国惯例）：
CO₂ = 16,270 × 0.183 kg/kWh (gross basis) ≈ 2.98 t
锅炉效率 90% 时，可得到约 14,600 kWh 有效热量。SPF 3.2 的热泵只需约 4,570 kWh 电就能提供同样的热。用燃气单位换算器换算你自己的读数。
工业与化工原料
工业用天然气提供高温热（玻璃、陶瓷、化工），也把它当作合成氨和甲醇的原料。工业热泵现在能承担越来越多 200 °C 左右以下的中低温供热。更高的温度需要电炉、氢气、生物质或碳捕集。合成氨靠天然气制取的灰氢生产，因此是绿氢最早瞄准的领域之一（见绿氢详解）。
生物甲烷与可再生燃气
提纯后的沼气（生物甲烷）可以注入燃气管网，在同样的设备里燃烧。2023–2024 年欧洲生产了约 40–50 亿 m³ 生物甲烷，而欧盟天然气需求约为 3,300 亿 m³。就算实现 REPowerEU 提出的 2030 年 350 亿 m³ 目标，也只能满足当前用量的十分之一左右。生物甲烷有用，但原料决定了它的上限。见生物能源与沼气详解。
什么在决定气价
和石油不同，天然气历来按区域定价，各大洲的价格至今差别很大：
| 交易中心 / 市场 | 2024–2025 年典型区间 | 主要驱动因素 |
|---|---|---|
| Henry Hub（美国） | 2–4 美元/MMBtu（约 6–12 欧元/MWh） | 页岩气产量、LNG 出口增长、天气 |
| TTF（欧洲） | 30–50 欧元/MWh | 与亚洲争夺 LNG、储气水平、挪威供应 |
| JKM（亚洲 LNG 现货） | 10–15 美元/MMBtu（约 30–45 欧元/MWh） | 中日韩需求、天气 |
（1 MMBtu ≈ 0.293 MWh。）加上管网费、税费、供应商利润和各类附加费，居民气价通常是批发价的两到四倍。在欧洲电力市场，边际电价常常由燃气电厂决定，气价会直接传导到电费上。这正是 2022 年电价飙升的主要原因。
需要留意的风险：
- **储气和天气。**欧洲每个冬天都靠夏季注满的储气库过冬。一个寒冷又无风的冬天，可能很快把库存耗光。
- **LNG 供应潮。**美国和卡塔尔大批新增液化产能，可能在 2020 年代后期压低气价。
- **碳定价。**从 2027–2028 年起，欧盟新的 ETS2 将对建筑供暖和道路交通用气征收碳价，按最初预期的价格水平，每 kWh 约增加 0.01–0.02 欧元。
在数据浏览器里可以逐国查看对天然气的依赖程度，用能源单位换算器在 m³、MMBtu、therm 和 kWh 之间换算。
结论
凡是天然气挤掉了煤炭的地方，它都给气候带来了实实在在的好处；在电网灵活性和工业领域，它现在依然重要。但它的气候优势只有在甲烷泄漏率远低于 1% 时才成立。随着热泵、可再生能源和储能接手它今天的活儿，它的角色会越来越小。对普通家庭来说，真正的问题不是天然气“清不清洁”，而是什么时候改用电采暖才划算。用热泵与燃气锅炉对比计算器算一算，再到世界能源地图看看各国对天然气的依赖。
本主题相关计算器
常见问题
天然气比煤炭清洁吗？
全球有多少电力来自天然气？
什么是甲烷泄漏？
燃气锅炉能烧氢气吗？
怎样把天然气从立方米换算成 kWh？
天然气需求会下降吗？
资料来源与参考
- IEA — Global Methane Tracker 2025
- IEA — Gas Market Report 与 World Energy Outlook 2025
- Energy Institute — Statistical Review of World Energy 2025
- Ember — Global Electricity Review 2025
- Howarth, R. & Jacobson, M. (2021) and Alvarez, R. et al. (2018). Assessment of methane emissions from the U.S. oil and gas supply chain. Science 361
本指南中的数据是根据上述来源整理的典型范围，你的实际数字取决于所在地、价格和设备。需要针对具体场地的估算，请使用文中链接的计算器。