專論

前言

為了因應全球暖化之影響，2050年前達成淨零排放(net zero emissions)已經係全球努力目標，我國也於2022年3月30日公布「2050淨零排放路徑及策略總說明」，包含在「能源、產業、生活、社會」等四大方面進行轉型，並輔以「十二項關鍵戰略」來整合跨部會資源，其中「公正轉型」作為關鍵戰略之一，提到為邁向淨零排放的過程中，某些產業經營模式勢須面臨改革，部分企業/產業可能因負擔調適成本，影響營收成長與競爭力，若是轉型不成功或調適不良亦可能面臨被迫退場的情況。

考量天然氣屬於化石燃料，公用天然氣事業可能會是受影響產業之一，主要原因為對於住宅部門來說，電氣化將是最直接淨零碳排作法，若在爐具電氣化快速發展情況下，住宅天然氣需求將會下降，使得天然氣管輸回收成本增加，造成天然氣終端價格增加，使更多用戶將退出使用燃氣，進一步產成「負面循環」。

因此本文將探討淨零排放目標對於天然氣需求影響，以及國外研究機構對於爐具電氣化對天然氣產業影響之研究案例，並研析因應對策與建議作法。

一、國際淨零排放目標與天然氣供需變化概述

(一)全球氣候行動概況

全球暖化(Global Warming)與氣候變遷(Climate Change)已經係當前各國政府和企業所關切之重要議題，並自2018年10月7日聯合國政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)發布「全球升溫1.5℃」(Global Warming of 1.5℃)特別報告，提醒各界應限制全球暖化升溫以1.5度，並必須趕在2050年前達成淨零排放(net zero emissions)目標，以避免氣候變遷所帶來之災害。2021年10月底於英國格拉斯哥舉行之第26屆聯合國氣候變化綱要公約締約方大會（UNFCCC COP26）通過「格拉斯哥氣候協議」（Glasgow Climate Pact），降低碳排放與逐步減少化石燃料成為全球共識，並且有105個國家簽署「全球甲烷承諾」（Global Methane Pledge），承諾在未來10年減少30%的甲烷排放量，以減緩氣候危機。

時至今日已有130國宣誓於2050年前達成「淨零排放目標」承諾，例如：歐盟、美國、英國、日本及韓國等，雖然尚有少部分能源消費大國或傳統油氣出口國，考量其國內市場消費性與傳統化石能源出口情勢，將淨零目標設定於2050年後，例如：中國大陸、澳洲、新加坡及印度等，不過總體宣誓邁向淨零排放之國家涵蓋全球溫室氣體排放量之88%，顯見推動減碳規畫已是全球共識。

(二)邁向淨零碳排路徑

為了確認全球是否能虞2050年達成淨零碳排目標，國際能源總署（The International Energy Agency, IEA)於2021年10月《全球能源展望》（World Energy Outlook 2021）提到若要達成「限制全球升溫在1.5℃」目標，全球能源結構之變化，另外，由於至2050年時間長遠未來仍有許多變數，因此該報告中亦揭示未來其他可能狀況，總共分為既有政策情境(Stated Policies Scenario，以下簡稱STPES)、承諾目標情境(Announced Pledges Scenario，以下簡稱APS)與淨零排放情境 (Net Zero Emissions by 2050 Scenario，以下簡稱NZE)。

1. STPES情境

STPES情境係代表全球各國截至目前為止，實際採取之能源政策與氣候措施，惟在此情境下，化石燃料總需求在2030年後才逐漸放緩，至2050年起略有下降，因此2050年全球碳排放總量仍將與今日的水平大致相同，恐使至2100年全球平均氣溫將攀升達2.6℃，並將持續攀升。

2. APS情境

APS情境係由於多數國家已經提出淨零轉型之願景，假設若是全球各國的淨零排放承諾有如質如期實現，在此情境下，全球對碳排放量將於2050年減少40%，惟由於部分國家對於達淨零規劃期程較晚，2100 年全球平均氣溫上升保持在比工業化前水平高2.1°C左右。

3. NZE情境

NZE情境代表係，2050年全球排放的碳量(增項)，能透過碳捕捉或是自然碳匯等方式(減項)，使「排放量」加計「抵銷量」等於零的概念，達到「淨零」局面，意即淨零並非完全淘汰化石燃料，而是使用化石燃料用量在能夠吸收或碳捕捉之程度內，並以此評估全球實現1.5°C目標與其他能源相關永續發展目標進展情況。另外，IEA報告中也提到永續發展情境 (Sustainable Development Scenario ,SDS)情境，該情境多與NZE情境接近，差異在於部份國家最遲於2070年前實現淨零排放為假設。

(三)各情境下全球天然氣供需變化

根據BP統計數據，全球天然氣需求量從2000年23,994億立方公尺至2023年已成長至40,102億立方公尺，需求量成長67%，天然氣已係當今各國發電與供熱重要能源。

隨著未來不同能源情境發展下，天然氣供需將有明顯變化，根據IEA於2023年11月23日發布「淨零轉型中的石油和天然氣產業」(The Oil and Gas Industry in Net Zero Transitions) 報告：

在STEPS情境下，至2030年全球天然氣需求成長逐漸放緩，雖然東南亞、印度等地區天然氣用量增加，但已開發國家如歐洲、美國逐漸減少天然氣用量，從而導致2030年至2050年全球天然氣需求相對穩定，從用戶別來看，電力部門之天然氣需求將略為下降、不過工業與住宅部門需求緩步上升，總體天然氣的需求至2050年並沒有顯著變化。

在APS情境下，至2030年全球天然氣需將下跌10%(相較2022年)，已開發國家由於再生能源發電量大幅提升與電氣化影響，使天然氣需求快速減少，此外，藍氫製程自2025年開始出現成長。

在NZE情境下，至2030年全球天然氣需將下跌30%(相較2022年)，至2050 年全球天然氣需求量減少至為920 bcm相較2022下降 75%，同時天然氣碳排放強度能減少85%，其中全球電力部門之天然氣需求將大部分被風能及太陽能取代，而住宅與商業部門之天然氣需求將由電氣化(Electrification)取代，需求將接近於0，因此電氣化對於住宅部門減少天然氣需求之影響將是未來至關重要議題，不過工業部門仍保留一定需求，藍氫製程量則明顯提升。各情境下全球天然氣需求量變化如下圖所示：
 

資料來源：The Oil and Gas Industry in Net Zero       Transitions ,IEA, 本研究整理。
圖1　各情境下全球天然氣需求量變化
 

二、電氣化對於天然氣產業之影響

既有以天然氣作為燃料之用戶若要達到淨零碳排，關鍵發展技術包含：電氣化、碳捕捉利用及封存技術(Carbon Capture Utilisation and Storage，簡稱CCUS）、生質能及氫氣，其中，氫氣與生質能現階段技術發展下仍較難廣泛使用(既有管線改用氫氣可能產生脆化或洩漏問題)，CCUS雖然已經有成熟技術與使用案例，惟需要於用戶端設置大面積之碳捕捉裝置，因此對於住宅部門來說，家用爐具電氣化是最直觀的淨零碳排作法，各項實現淨零排放方式如下圖所示：
 

資料來源：EY analysis, 本研究整理。
圖2 各項實現淨零排放方式

(一)美國加州案例

美國加州於2018年提出至2030年實現溫室氣體排放量減少40%，2050年溫室氣體排放量減少80%之階段目標(減少比例係相較1990年加州排放量)，為了達成前述目標，在電力部門方面須要透過大規模發展再生能源，而在住宅部門則須要完全電氣化，或是部分電氣化搭配氫氣、生質能與合成天然氣等零碳燃料。

因此美國加州於2022年9月決定2030年將禁止銷售天然氣爐具和熱水器，截至2023年加州已有42座城市採取限制或禁止天然氣使用，包含要求須要在較優良通風環境方能安排瓦斯爐，其中有10多座城市更徹底禁止新建案設置燃氣管線等設備，惟加州禁用天然氣相關法案仍有爭議，恐廢止法案。

加州能源委員會(California Energy Commission's，以下簡稱CEC）於2020年4月提出報告《加州低碳未來對零售天然氣的挑戰(The Challenge of Retail Gas in California’s Low-Carbon Future)》，並模擬三種樣態情境，分別為維持既有現況之參考情境、高度電氣化(High Building Electrification)以及零碳燃料(No Building Electrification)情境，其中，在高度電氣化情境下，2040年市售住宅燃氣爐具皆改為熱汞(電氣化爐具)，而在零碳燃碳燃料情境(No Building Electrification)下，部份住宅用戶自主改用電氣化爐具，由於未強制完全電氣化，剩餘住宅用戶仍維持使用天然氣爐具，透過管網系統供應以生質能天然氣、氫氣與合成天然氣等「零碳燃料」達到減少碳排量效果，各情境模擬參數與假設如下表所示：
 

表1　 CEC模擬情境與假設

資料來源：The Challenge of Retail Gas in California’s Low-Carbon Future, California Energy Commission's,本研究整理。

根據CEC模擬結果，在高度電氣化情境下，由於住用戶大部分皆改用電氣化爐具，天然氣需求將快速下降，惟只要一個地區內仍有天然氣用戶，整體天然氣系統仍需維持營運，需要持續維持設備投資與維運成本，以確保供應安全，造成天然氣費用會增加，尤其住宅與商業部門隨著用戶數減少，可分擔之基數下降，造成天然氣費用恐成指數型攀升，將嚴重影響剩餘用戶用氣權利，而工業用戶因為仍較難完全使用電氣化爐具，尚保留一定量使用需求，同時也較不影響工業用戶天然氣費用，電氣化情境下各用戶別燃氣費用預測如下圖所示：
 

資料來源：The Challenge of Retail Gas in California’s Low-Carbon Future, California Energy Commission's,本研究整理。
圖 3　電氣化情境下加州各用戶別燃氣費用預測

在零碳燃料情境模擬下，由於管線內氣體將多改為供應氫氣、合成天然氣或再生天然氣等零碳燃料，但是由於天然氣管線的材料一般採用碳鋼，若改供應氫氣會發生氫脆（hydrogen embrittlement），產生安全問題，另外，氫是分子量最小的氣體，滲透性也最強，所有氫氣管線連接都須非常嚴緊，氣閥也要特別設計，否則很容易產生漏氣問題，因此需投入大量成本進行基礎設施之改造，不過在此情境下，住宅用戶仍可能選擇一般氣體燃料爐具，因此瓦斯公司仍能保持較多用戶數，維持燃氣費用不會像電氣化情境呈指數型上漲，且如果未來氫氣相關技術進步達商業化，將可進一步限制費用上升，零碳燃料情境下各用戶別燃氣費用預測如下圖所示：
 

資料來源：The Challenge of Retail Gas in California’s Low-Carbon Future, California Energy Commission's,本研究整理。
圖4　零碳燃料情境下各用戶別燃氣費用預測
 

(二)澳洲維多利亞省案例

澳洲雖然身為天然氣生產大國，惟澳洲南部地區因為長年開採天然氣，既有資源已經逐漸耗盡，根據澳洲競爭與消費者委員會（ACCC）分析指出，預期最快2027年開始澳洲南部各省(例如：新南威爾斯省、維多利亞省、南澳省及塔斯馬尼亞省)恐面臨天然氣供應短缺問題。為消除未來天然氣供應缺口，澳洲曾評估新建天然氣管線以利北氣南送或增建LNG接收站等作法，或是透過推動住宅燃具電氣化，以減緩澳洲南部天然氣供應缺口，例如：維多利亞省宣布2024年起，新住宅建案（包括公共住房和社會住房）之規劃僅能採用全面電氣化設計。

能源經濟分析研究所(Institute for Energy Economics and Financial Analysis；IEEFA)分析，以澳洲維多利亞省為例，研究該區3家天然氣配氣管網公司(AusNet, Australian Gas Networks (AGN) 及Multinet Gas Newtworks)約220萬戶天然氣用戶，若將住宅用戶電氣化後，將使瓦斯公司付出更高維護成本，瓦斯公司要從用戶端完全回收成本，用戶會面臨前所未有的高燃氣費用，促使用戶改用電氣化爐具，進一步使得剩餘用戶須承擔更高管網維護成本，形成死亡螺旋(death spiral)，尤其是租屋族及低收入戶，初期可能無法負擔電氣化費用，未來將面臨承擔更高燃氣費用，電氣化情境下維多利亞省未來基本費與從量費如圖所示：
 

資料來源：Managing the transition to all-electric homes, 2023/11, IEEFA, 本計畫整理。
圖 5 電氣化情境下維多利亞省3家瓦斯公司燃氣費用變化
 

三、淨零發展對我國住宅部門天然氣影響評估與建議

(一)我國住宅部門概述

截至2023年底，我國天然氣用戶約390萬戶，住宅部門用氣量為63萬公噸，由於燃氣爐具設備相較電氣化爐具便宜、使用瓦斯費用亦相對較低，目前國內家庭用戶主要仍選擇燃氣爐具。

不過由於內政部建築法《建築技術規則建築設計施工編》中，規範到「若超過16層樓以上或高度50公尺以上，廚房要採明火(瓦斯爐具)設計，須要做防火區劃」，近年新建案諸多為高樓層小宅並規劃開放式廚房，在此規範下只能採用電氣化爐具，或是一些小建案無陽台不易擺放瓦斯桶或裝設瓦斯表，因此電熱水器與電氣化爐具數量漸增，另外，也有因為IH爐具(智慧電磁爐)具備爐面平整清潔、能夠定時設計等優勢，受到部分用戶青睞，全面使用電氣化的戶數有逐漸增加趨勢。

在淨零碳排發展下，我國為響應全球氣候行動，於2023年2月15日將《溫室氣體減量及管理法》修正為《氣候變遷因應法》，確立2050年淨零排放目標，以及相關氣候治理原則，另外，於2022年3月正式公布「臺灣2050淨零排放路徑及策略總說明」，由內政部負責推動我國建築與住宅淨零規劃，根據內政部目前訂定之住宅部門階段性長期規劃：

• 2030年公有新建建築物達成建築能效1級或近零碳建築目標。
• 2040年50%既有建築物更新為建築能效1級或近零碳建築。
• 2050年100%新建建築物及超過85%建築物為近零碳建築的里程碑。

資料來源：The Challenge of Retail Gas in California’s Low-Carbon Future, California Energy Commission's,本研究整理。
圖6 推動電氣化建議作法