“碳中和”下我國(guó)油氣行業(yè)轉(zhuǎn)型對(duì)策研究

黃維和，王軍，黃龑?zhuān)簢?yán)，鄭龍燁

（1.中國(guó)工程院；2.中國(guó)石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院）

0 引言

自 2015年《巴黎協(xié)定》簽署以來(lái)，全球已有77個(gè)國(guó)家宣布在 2050年實(shí)現(xiàn)“碳中和”發(fā)展目標(biāo)（截至 2019年底）［1］36。中國(guó)國(guó)家主席習(xí)近平于 2020年 9月 22日宣布中國(guó)將于“2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”［2］，并在2020年12月12日氣候雄心峰會(huì)上提升了非化石能源發(fā)展目標(biāo)［3］，表明中國(guó)進(jìn)一步推進(jìn)綠色低碳轉(zhuǎn)型、構(gòu)建人類(lèi)命運(yùn)共同體的決心。

但與此同時(shí)，傳統(tǒng)油氣行業(yè)如何適應(yīng)未來(lái)的發(fā)展，也成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的重大課題?；诖?，重點(diǎn)研究了“碳中和”對(duì)能源尤其是油氣行業(yè)的影響，并提出了相關(guān)對(duì)策。

1 “碳中和”將加速能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型

我國(guó)中長(zhǎng)期能源結(jié)構(gòu)將呈現(xiàn)較大調(diào)整，化石能源占比快速下降，非化石能源將加速成為主體能源。根據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)研究成果，“碳中和”是指實(shí)現(xiàn) CO2中和，而不是實(shí)現(xiàn)全部溫室氣體中和［4］171。我國(guó)2060年實(shí)現(xiàn)“碳中和”需按《巴黎協(xié)定》提出的全球平均氣溫升幅控制在 2 ℃以內(nèi)（較工業(yè)化前），即到2060年基本實(shí)現(xiàn) CO2凈零排放，其中 2050年能源消耗 CO2排放空間不超過(guò) 29億噸，2060年不超過(guò)15 億噸［4］175［5-6］。

1.1 一次能源向零碳能源轉(zhuǎn)型

應(yīng)用能源系統(tǒng)分析模型，基于“碳中和”情景對(duì)能源消費(fèi)總量、消費(fèi)結(jié)構(gòu)以及碳排放量進(jìn)行模擬。通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析，我國(guó)一次能源向零碳轉(zhuǎn)型體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是煤電替代進(jìn)程加快，煤炭在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比降速將快于預(yù)期；二是交通領(lǐng)域電氣化進(jìn)程快于預(yù)期，石油的峰值將早于預(yù)期；三是天然氣作為可再生能源“伙伴”的作用進(jìn)一步突出，消費(fèi)量峰值將高于預(yù)期，并在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保持較高水平。

“碳中和”情景下我國(guó)能源中長(zhǎng)期發(fā)展路線可劃分為以下4個(gè)階段。

（1）2020—2030年為碳總量達(dá)峰階段。煤炭、石油等高碳能源相繼達(dá)峰并開(kāi)始緩慢下降，2030年合計(jì)占比63%，消費(fèi)量約37億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；天然氣需求呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，2030年占比12%，需求量約5 230億立方米；非化石能源快速增長(zhǎng)，2030年占比25%，需求量約14.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

（2）2030—2035年為碳總量波動(dòng)下行階段。煤炭和石油等高碳能源消費(fèi)量加速下降，2035年合計(jì)占比54%，消費(fèi)量約31億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；天然氣通過(guò)與可再生能源融合發(fā)展持續(xù)增長(zhǎng)至峰值，2035年占比14%，需求量約6 000億立方米；非化石能源進(jìn)一步提速，成為主體能源之一，2035年占比32%，需求量約18.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

（3） 2035—2050年為碳總量線性高速下降階段。煤炭和石油消費(fèi)量高速下降，退出主體能源地位，2050年合計(jì)占比13%，消費(fèi)量約6.8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；天然氣利用與可再生能源深度融合，但在終端利用中有所降低，總體消費(fèi)量在峰值水平上略有下降，2050年占比14%，需求量約5 500億立方米；非化石能源在天然氣、儲(chǔ)能等支撐下，成為主體能源，2050年占比73%，需求量約38億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

（4）2050—2060年為凈零排放階段。煤炭和石油在能源消費(fèi)中基本退出歷史舞臺(tái)，2060年合計(jì)占比5%，消費(fèi)量約2.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤；天然氣通過(guò)“氣電（天然氣發(fā)電）+CCUS（碳捕獲、利用與封存）”技術(shù)仍然發(fā)揮其對(duì)可再生能源的支撐保障作用，2060年占比12%，需求量約4 300億立方米；非化石能源成為絕對(duì)的主導(dǎo)能源，2060年占比83%，需求量約 40億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。此外，加強(qiáng)碳匯吸收以及CCS（碳捕獲與封存）和CCUS等技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用，協(xié)同推進(jìn)“碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2019—2060年我國(guó)能源消耗 CO2排放情況如圖1所示。

圖1 2019—2060年我國(guó)能源消耗CO2排放量

1.2 終端能源向電氣化轉(zhuǎn)型

受工業(yè)生產(chǎn)流程循環(huán)低碳化、生活消費(fèi)模式向遠(yuǎn)程智能化演變等因素影響，終端消費(fèi)用能將逐步減少化石能源的直接應(yīng)用，形成以電力、氫能、熱力等零碳和低碳能源為主體的供應(yīng)體系。

預(yù)計(jì)2050年煤炭、石油合計(jì)占比由2019年的60%以上大幅降至20%以下；天然氣占比由2019年的 11%略降至 10%左右；電力占比將由 2019年的25%左右大幅升至 50%以上；氫能等其他能源將由2019年的不足4%大幅增至20%左右。電力將樹(shù)立核心地位，成為增長(zhǎng)最快、利用規(guī)模最大的終端能源，整體來(lái)看終端用能再電氣化轉(zhuǎn)型特征明顯。

2019年、2050年我國(guó)終端用能結(jié)構(gòu)對(duì)比如圖2所示。

圖2 2019年、2050年我國(guó)終端用能結(jié)構(gòu)

2 “碳中和”加速油氣利用方向變革的基本判斷

隨著能源消費(fèi)由燃料向電氣化發(fā)展，電力來(lái)源向低碳化發(fā)展，未來(lái)油氣在終端消費(fèi)中的燃料屬性將被大幅弱化，交通用油、取暖用氣等傳統(tǒng)油氣利用模式將逐步被電氣化方式所替代。

2.1 石油消費(fèi)將由“能源化”時(shí)代邁入“材料化”時(shí)代

在電池技術(shù)快速發(fā)展的推動(dòng)下，我國(guó)新能源汽車(chē)已進(jìn)入高速發(fā)展期，汽柴油需求已呈現(xiàn)達(dá)峰特征。2010年以來(lái)，新能源汽車(chē)保有量年均增速91.5%，2019年新能源汽車(chē)保有量為381萬(wàn)輛，當(dāng)年銷(xiāo)量占汽車(chē)總銷(xiāo)量的比例已由2010年的0.04%上升至4.70%。受此影響，我國(guó)汽柴油需求已基本進(jìn)入下降期：柴油方面，2015年以來(lái)消費(fèi)量逐年下降，2019年消費(fèi)量為1.46億噸，同比下降10.9%；汽油方面，2019年消費(fèi)量首次出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，消費(fèi)量為1.25億噸，同比下降4.1%。

未來(lái)隨著電池成本進(jìn)一步下降、能量密度進(jìn)一步提升，交通領(lǐng)域電氣化發(fā)展進(jìn)程勢(shì)必進(jìn)一步加快，汽柴油面臨較大替代風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí),工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和貨物周轉(zhuǎn)量下降也將影響汽柴油消費(fèi)。預(yù)計(jì)2035年我國(guó)汽柴油需求將降至2億噸。2010—2019年我國(guó)汽柴油消費(fèi)量變化情況如圖3所示。

圖3 2010—2019年我國(guó)汽柴油消費(fèi)量變化情況

隨著我國(guó)工業(yè)結(jié)構(gòu)向低能源強(qiáng)度、高附加值快速轉(zhuǎn)型，化工品需求正逐年遞增，煉化向化工轉(zhuǎn)型成為必然趨勢(shì)。乙烯和對(duì)二甲苯（PX）是化工輕油消費(fèi)的主體，我國(guó)作為世界工廠，龐大而完整的下游產(chǎn)品線支撐著化工原料的大量需求。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)乙烯消費(fèi)保持持續(xù)增長(zhǎng)，當(dāng)量消費(fèi)量從2010年的2 960萬(wàn)噸增長(zhǎng)至2019年的5 295萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2035年乙烯需求量將持續(xù)增至8 600萬(wàn)噸。此外，國(guó)內(nèi)PX消費(fèi)也保持持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，表觀消費(fèi)量從 2010年的957萬(wàn)噸增長(zhǎng)至2019年的2 950萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2035年將大幅增至4 800萬(wàn)噸。據(jù)此判斷，我國(guó)未來(lái)石油消費(fèi)格局將呈現(xiàn)成品油消費(fèi)需求降低，化工產(chǎn)品需求升高的態(tài)勢(shì)。

2010—2019年我國(guó)乙烯、PX消費(fèi)量變化見(jiàn)圖4。

圖4 2010—2019年我國(guó)乙烯、PX消費(fèi)量變化情況

2.2 天然氣將在能源轉(zhuǎn)型和終端再電氣化中發(fā)揮集成作用

“碳中和”下，我國(guó)天然氣需求峰值仍有較大空間。天然氣作為碳排放強(qiáng)度最低的化石能源，等熱值CO2排放量較煤炭低40%，較石油低24%，在能源低碳轉(zhuǎn)型近中期仍將發(fā)揮重要的作用，在十三部委聯(lián)合印發(fā)的發(fā)改能源〔2017〕1217號(hào)《加快推進(jìn)天然氣利用的意見(jiàn)》中明確給出了2030年我國(guó)天然氣占一次能源比重將從 2019年的 8.1%上升至15%左右的發(fā)展目標(biāo)。從天然氣利用結(jié)構(gòu)看，2019年我國(guó)發(fā)電用氣量為520億立方米，僅占利用總量的 16.9%，遠(yuǎn)低于世界 35%的平均水平，發(fā)展?jié)摿艽?。中長(zhǎng)期來(lái)看，隨著新能源技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的成本下降和應(yīng)用場(chǎng)景提升，天然氣在城市燃?xì)?、交通等終端用能領(lǐng)域的利用規(guī)模有一定程度的降低，發(fā)電將成為支撐用氣增長(zhǎng)的主要方向。預(yù)計(jì)，2035年天然氣將達(dá)到峰值6 000億立方米，較2019年增長(zhǎng)2 930億立方米以上。

2010—2019年我國(guó)天然氣消費(fèi)量變化情況如圖5所示。

圖5 2010—2019年我國(guó)天然氣消費(fèi)量變化情況

天然氣與可再生能源融合發(fā)展是我國(guó)風(fēng)光資源進(jìn)一步規(guī)?；_(kāi)發(fā)的現(xiàn)實(shí)選擇。風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源供能不連續(xù)、不穩(wěn)定、不可預(yù)測(cè)的特性對(duì)電力安全穩(wěn)定供應(yīng)造成極大挑戰(zhàn)，在大規(guī)模低品質(zhì)可再生能源接入下，建設(shè)調(diào)峰和儲(chǔ)能設(shè)施是保障我國(guó)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的必要條件。當(dāng)前我國(guó)主要依靠煤電、水電參與調(diào)峰，靈活電源規(guī)模小（歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的抽水蓄能、天然氣發(fā)電等靈活電源占比均達(dá)30%以上，我國(guó)則不足5%），無(wú)法滿足電網(wǎng)實(shí)時(shí)功率平衡要求。天然氣發(fā)電具有清潔、高效且靈活的特性，可有效彌補(bǔ)風(fēng)光發(fā)電的不確定性和間歇性，在現(xiàn)有儲(chǔ)能技術(shù)不具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用、抽水蓄能電站對(duì)地理?xiàng)l件要求苛刻的條件下，大力發(fā)展氣電可為電網(wǎng)提供更多具備分鐘級(jí)調(diào)節(jié)速度的靈活電源，因此，構(gòu)建天然氣與可再生能源融合發(fā)展新產(chǎn)業(yè)，是現(xiàn)實(shí)條件下的最優(yōu)選擇。預(yù)計(jì)2035年，通過(guò)氣電與可再生能源融合，促進(jìn)天然氣消費(fèi)規(guī)模增長(zhǎng)1 800億立方米/年。

3 “碳中和”下我國(guó)油氣行業(yè)發(fā)展的對(duì)策探討

“碳中和”下，形成以可再生能源為主的能源體系已是大勢(shì)所趨，石油和天然氣作為傳統(tǒng)能源應(yīng)扮演好能源轉(zhuǎn)型發(fā)展過(guò)程中最好“同路人”角色，構(gòu)建適應(yīng)我國(guó)能源低碳化目標(biāo)的油氣發(fā)展與轉(zhuǎn)型道路。

3.1 全球主要油氣企業(yè)低碳化戰(zhàn)略

“碳中和”目標(biāo)促使傳統(tǒng)油氣企業(yè)加速布局低碳化業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略。根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)研究成果，在1.5 ℃情景下，高達(dá)72%的石油資產(chǎn)和68%的天然氣資產(chǎn)被擱淺，上市公司將有10%的石油儲(chǔ)量和20%的天然氣儲(chǔ)量面臨被擱淺風(fēng)險(xiǎn)［1］38。加快推進(jìn)資產(chǎn)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變已成為油氣行業(yè)共同選擇。英國(guó)石油公司承諾在2050年之前，集團(tuán)所有運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)均以絕對(duì)減排為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)凈零碳排放，所有銷(xiāo)售產(chǎn)品的碳強(qiáng)度減少50%；殼牌石油公司則更具野心，承諾2050年之前所有銷(xiāo)售產(chǎn)品的碳足跡減少65%；埃尼石油公司承諾2050年碳排放強(qiáng)度較2018年下降55%并開(kāi)發(fā)規(guī)模為1 000萬(wàn)噸/年的CCS能力；另外道達(dá)爾、挪威國(guó)家石油等油氣企業(yè)均提出了類(lèi)似的發(fā)展目標(biāo)［7-8］。

3.2 我國(guó)油氣企業(yè)低碳化對(duì)策

“碳中和”下，構(gòu)建以可再生能源為主的能源體系已是大勢(shì)所趨，石油和天然氣作為傳統(tǒng)能源在低碳深度轉(zhuǎn)型要求下必須重新定位。盡管未來(lái)全球?qū)⒂胁糠钟蜌赓Y產(chǎn)被擱置，但在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)我國(guó)油氣儲(chǔ)量和產(chǎn)量仍無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)發(fā)展的需求。因此，穩(wěn)定國(guó)內(nèi)2億噸原油產(chǎn)量，持續(xù)推進(jìn)國(guó)產(chǎn)天然氣增儲(chǔ)上產(chǎn)，依然是保障國(guó)家能源安全的主要任務(wù)；優(yōu)化和完善油氣進(jìn)口通道，同樣還是保障國(guó)家能源安全的重要手段。在油氣仍對(duì)能源安全發(fā)揮重要作用的前提下，傳統(tǒng)油氣行業(yè)需從產(chǎn)業(yè)鏈整體出發(fā)，針對(duì)能源轉(zhuǎn)型開(kāi)展研究并采取相應(yīng)的策略。

對(duì)于石油行業(yè)。我國(guó)石油煉化產(chǎn)品由成品油向化工轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)明顯，石油行業(yè)應(yīng)順應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，重點(diǎn)圍繞2億噸國(guó)產(chǎn)原油的“減油增化”轉(zhuǎn)型進(jìn)行戰(zhàn)略布局，并針對(duì)提升化工產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力開(kāi)展研究。另外，要以節(jié)能降耗為基礎(chǔ)，充分挖掘可再生能源在石油全產(chǎn)業(yè)鏈的利用潛力，降低石油產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放。此外，加大CCUS技術(shù)開(kāi)發(fā)以及在油田驅(qū)油、煉化低碳循環(huán)發(fā)展中的應(yīng)用研究，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)原油生產(chǎn)和加工的零碳排放。

對(duì)于天然氣行業(yè)。我國(guó)天然氣行業(yè)除了以節(jié)能降耗為基礎(chǔ)，充分挖掘可再生能源以及 CCUS技術(shù)在天然氣全產(chǎn)業(yè)鏈的利用潛力外，需重新定位天然氣在未來(lái)能源系統(tǒng)中所發(fā)揮的作用，推動(dòng)天然氣與可再生能源融合發(fā)展。立足未來(lái)，更新和完善天然氣利用政策，開(kāi)拓天然氣與可再生能源融合發(fā)展的高效市場(chǎng)。重點(diǎn)圍繞我國(guó)“三北”地區(qū)陸上風(fēng)光資源、東南沿海地區(qū)海上風(fēng)力資源以及市場(chǎng)端分布式能源系統(tǒng)，大力開(kāi)展氣電與風(fēng)光融合項(xiàng)目，積極介入可再生能源領(lǐng)域投資，最終轉(zhuǎn)型為綜合能源公司。