中國油氣行業(yè)在“雙碳”目標下的挑戰(zhàn)與機遇
——基于歐盟能源轉型的啟示

叢 然 徐 威 邢 通

中國石油工程建設有限公司, 北京 100120

0 前言

隨著《巴黎協(xié)定》的簽署,全球就本世紀下半葉實現(xiàn)溫室氣體凈零排放目標達成了廣泛共識。中國也積極響應,于2020年提出“雙碳”目標——二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。“雙碳”目標的提出對于中國油氣行業(yè)既是機遇也是挑戰(zhàn),本文通過分析研究歐盟大型油氣公司業(yè)務技術轉型方向和歐盟的“碳中和”政策,結合中國油氣行業(yè)行情,提出了“雙碳”目標下中國油氣行業(yè)能源轉型的相關建議。

1 歐盟與中國能源發(fā)展概況

歐盟是推動綠色低碳發(fā)展的引領者,碳中和計劃更是走在世界前列。歐盟通過設立有法律約束力的減排政策和能源發(fā)展目標,為碳中和構建了堅實可靠的能源框架。歐盟氣候能源政策見圖1[1-2]。

圖1 歐盟氣候能源政策圖Fig.1 European Union climate and energy policy

根據(jù)國際能源署(International Energy Agency,IEA)發(fā)布的數(shù)據(jù),2019年歐盟溫室氣體排放量較1990年下降了23%,已經(jīng)達成《2020年氣候和能源一攬子計劃》提出的減排目標,見圖2。歐盟優(yōu)秀的減排成果無疑可為中國實現(xiàn)“雙碳”目標提供借鑒。

圖2 歐盟二氧化碳排放圖Fig.2 European Union carbon dioxide emission

中國2020年提出了“雙碳”目標,并計劃到2025年單位國內生產(chǎn)總值能源消耗和二氧化碳排放分別降低13.5%、18%;到2030年,上述兩項指標均下降65%以上。

從2019年國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)來看,目前中國能源消費結構還是以煤炭、石油為主導的高碳能源消費結構,其中石油消費占比第二,見圖3。為了達成“雙碳”目標,中國傳統(tǒng)能源行業(yè)將面臨更大的產(chǎn)業(yè)轉型壓力。油氣行業(yè)首當其沖,既要主動布局,也不能盲目跟風,要根據(jù)公司實際情況,實現(xiàn)可持續(xù)健康轉型。

圖3 2019年中國能源消費結構圖Fig.3 National energy consumption structure in 2019

2 油氣行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

新形勢下,低碳清潔能源的大規(guī)模應用和二氧化碳減排政策(碳交易和碳稅)的逐步完善,將導致石油需求量下滑和碳排放成本攀升,給油氣行業(yè)帶來巨大挑戰(zhàn)。

2.1 石油需求量

歐盟預計2021—2050年石油需求量將加速下降,對比2018年,到2030年下降約34.2%,到2050年則下降約68.5%,年降幅約1.2%[1]。在此背景下,歐盟大型油氣公司紛紛下調石油業(yè)務比重,見表1[3-7]。

表1 歐盟油氣公司未來石油業(yè)務目標表

對比中國目前情況,根據(jù)中國石油經(jīng)濟技術研究院發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示:在碳中和情境下,中國石油需求將于2025年達到峰值,約為7.3×108t,隨后快速下降,2050年降至3.1×108t,年均降幅3.4%,降幅遠高于歐盟水平[8]。通過對比可以發(fā)現(xiàn),目前中國還沒有達到石油需求峰值,但是2030年后,石油需求下行的情況會比歐盟更加嚴峻。

2.2 碳排放成本

歐盟碳交易機制(European Union Emissions Trading Scheme,EU-ETS)成立的目的是建立總量控制的交易制度,幫助政府有關部門實施配額控制,鼓勵相關公司交易碳排放權,利用市場交易合理分配資源,在實現(xiàn)碳中和的基礎上,盡可能保障公司降低經(jīng)營成本[9]。EU-ETS經(jīng)歷了四個發(fā)展階段[2，10],見圖4，歐盟排放配額(European Union Allowance,EUA)價格數(shù)據(jù)來源于洲際交易所(Intercontinental Exchange,ICE)。目前歐盟EU-ETS進入第四階段,碳價格大幅攀升,免費配額占比明顯下降,造成碳排放成本明顯提高,這無疑會給傳統(tǒng)油氣公司運營帶來巨大風險。

圖4 EU-ETS發(fā)展圖Fig.4 Development of EU-ETS

此外,第一、第二階段受限于各行業(yè)基礎排碳數(shù)據(jù)不足,配額采取“歷史法”確定,即根據(jù)公司近幾年的歷史排放數(shù)據(jù)來確定排放額。但是這會對已經(jīng)采取減排措施的公司不利,也不利于新公司進入行業(yè)。因此從第三階段開始至今,歐盟采取“基準法”代替“歷史法”,以可代表此行業(yè)最有效率的前10%公司的生產(chǎn)效率為基準[11]。此方法會倒逼油氣公司通過增加革新技術的資金投入來提高碳減排效率。

中國經(jīng)過十年的碳交易試點工作,在2021年7月16日啟動了全國碳排放權交易市場。首批納入發(fā)電行業(yè) 2 225 家重點排放單位,首日均價為51.23元/t,交易金額2.1億元,中國石油、中國石化等部分石油公司也參與了首日交易。目前中國碳交易機制的發(fā)展處于類似歐盟EU-ETS第二階段,正在向第三階段過度。中國碳排放配額主要是免費發(fā)放,以京環(huán)發(fā)〔2021〕4號《北京市生態(tài)環(huán)境局關于做好2021年重點碳排放單位管理和碳排放權交易試點工作的通知》為例,除了火電、水泥、熱力供應行業(yè)以外,其他行業(yè)包括石化行業(yè)還是采取“歷史法”,免費配額都不低于90%。而且目前中國碳單價遠低于歐盟碳單價。因此,現(xiàn)階段油氣行業(yè)因碳交易增加的營業(yè)成本不高。但是可以預期在拍賣配額、碳單價和“基準法”等方面,中國將向歐盟逐漸靠攏,給中國油氣公司帶來巨大的碳交易成本。

2.3 碳稅征收

碳稅征收將提高化石燃料價格,擠壓石油行業(yè)利潤,倒逼公司改變傳統(tǒng)經(jīng)營模式,加速向清潔能源轉型。歐盟是全球征收碳稅最成熟的地區(qū),2018年歐盟征收化石燃料消耗的能源稅共計3 000億歐元,約占歐盟GDP的2%[1]。此外,歐盟國家稅率水平穩(wěn)定且相對較高,例如瑞典稅率137美元/t,遠超其他地區(qū)國家的稅率[12]。

中國目前沒有征收碳稅,不過有學者認為僅靠碳交易很難按時實現(xiàn)“雙碳”目標,需要借鑒歐盟的經(jīng)驗,充分利用碳交易和碳稅兩種政策工具,構建協(xié)調配合機制,合理調控碳價來實現(xiàn)“雙碳”目標[13]。

此外,歐盟通過碳邊界調整機制議案,計劃從2023年起對歐盟進口的高耗能產(chǎn)品征收二氧化碳排放特別關稅。根據(jù)波士頓咨詢(Boston Consulting Group,BCG)日前發(fā)布的研報稱,碳關稅預計將對中國的石油精煉產(chǎn)品、塑料制品等與油氣行業(yè)相關的上下游產(chǎn)業(yè)利潤造成約20%的降幅。

3 油氣行業(yè)機遇

面對日益嚴格的氣候變化政策,油氣公司紛紛將凈零碳排放作為中遠期目標。能源產(chǎn)品的低碳轉型將成為碳中和大環(huán)境下油氣行業(yè)的重要機遇,大力發(fā)展天然氣和綠色能源是抓住戰(zhàn)略機遇的有力手段。

3.1 天然氣業(yè)務

3.1.1 天然氣業(yè)務現(xiàn)狀及預測

根據(jù)IEA數(shù)據(jù),歐盟一次能源和發(fā)電領域的天然氣占比均超過20%。近年隨著煤炭及核能的消退,天然氣在電力安全領域的作用顯現(xiàn)出來。預計到2024年,歐盟天然氣消耗量都將保持在4.8×1011m3/a左右的高位[1]。同時在碳中和2 ℃溫控情境下,全球天然氣需求量在2050年將達到5.5×1012m3左右,對比2020年增長60%。天然氣將超越石油成為最重要的化石能源[8]。在此背景下,歐盟大型石油公司均計劃提高天然氣業(yè)務占比,如Eni預計到2050年天然氣業(yè)務占比達到90%，Shell預計到2030年天然氣業(yè)務占比將上升至55%或更高，Total計劃到2030年天然氣業(yè)務占比上升到50%。

中國2019年人均天然氣消耗量約為214 m3,僅為世界平均水平的42%,但未來中國人均消耗量會快速追趕世界水平。在碳中和情境下,中國天然氣需求將在2040年達到峰值,約為5.5×1011m3,到2040年年均增速達到2.8%左右[8]。天然氣在未來中國能源領域發(fā)展空間巨大,天然氣氣田的勘探開發(fā)、管網(wǎng)和LNG接收站建設,以及提高天然氣和LNG產(chǎn)能將成為中國天然氣業(yè)務的發(fā)展方向。

3.1.2 天然氣提氦

隨著天然氣產(chǎn)量的大幅提高,與天然氣伴生的氦氣也將成為油氣公司提升營業(yè)額的機會之一。天然氣提氦是氦氣的主要工業(yè)來源,氦氣目前廣泛應用于半導體/光纖等高端裝備制造、航空、醫(yī)療、軍事等領域,對科研、人民健康、國防安全起到重要作用[14]。但是中國是貧氦國家,而且提氦技術與行業(yè)領先國家有差距,提氦成本居高不下[15]。目前中國的氦氣資源主要從美國、卡塔爾等國家進口,存在被“卡脖子”的風險。

中國油氣公司應重視提氦技術,采用多種提氦方法共同應用的聯(lián)合法以及LNG聯(lián)合生產(chǎn)等方式提升氦氣回收率及回收純度,降低提氦成本,提升經(jīng)濟效益[16]。例如,依托中科院理化所核心技術,由北京中科富海低溫科技有限公司、寧夏深燃眾源天然氣有限公司共同開發(fā)的“BOG提氦裝置示范項目”,使中國首次實現(xiàn)BOG制取液氦產(chǎn)品,填補了重要資源自主生產(chǎn)空白,為其他公司做出了示范[17]。

3.1.3 天然氣化工

天然氣作為比原油更加清潔環(huán)保的工業(yè)原料,在低碳情景下將更具有經(jīng)濟性。美國、俄羅斯等國家已經(jīng)利用天然氣為原料，工業(yè)化生產(chǎn)氨、甲醇、乙烯、尿素等化工產(chǎn)品。目前世界80%的合成氨、世界70%的甲醇以及美國75%的乙炔都以天然氣為原料進行生產(chǎn)。而中國天然氣化工行業(yè)利用率低于40%,與領先國家差距明顯[18]。中國油氣公司應將此領域視為低碳情境下的機遇,加大自主研發(fā)和技術儲備。

3.2 綠色能源技術

歐盟允許公司通過主動減少二氧化碳排放獲取相對應的碳配額,公司可以自主使用也可以拍賣獲取現(xiàn)金。歐盟大型石油公司積極布局新能源產(chǎn)業(yè)。例如BP、Eni、Equinor、Shell、Total等公司均公布進軍生物質燃料,風能,光伏,碳捕集、利用與封存(Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS)以及氫能領域的投資運營項目[6-10]。其中,CCUS技術和氫能技術被認為是碳中和路徑中最重要的技術。

3.2.1 CCUS技術

CCUS技術可在不改變能源結構的前提下實現(xiàn)碳的有效封存,是全球公認最有前景的碳減排技術之一,幫助油氣行業(yè)實現(xiàn)上下游碳的零排放。在可持續(xù)發(fā)展情景中,歐盟二氧化碳捕集量預計增幅巨大,將從2030年的3.5×107t增加到2070年的7×108t,見圖5[19](數(shù)據(jù)來源于IEA)。

圖5 歐盟CCUS碳捕集量預測圖Fig.5 Prediction of EU CCUS carbon capture

CCUS技術應用前景廣闊,為油氣公司技術轉型提供了方向。Equinor、Shell和Total三家公司簽署合作協(xié)議,共同開發(fā)挪威北極光CCUS項目,旨在擴大歐盟CCUS部署規(guī)模并制定標準。此外,Shell公司在2020年參與了全球CCUS研究所7個大型項目,投資約7 000萬美元。

中國有超10×108t二氧化碳需要依靠CCUS技術達到碳中和[8],擁有巨大的潛在市場。中國油氣公司也開始增加CCUS項目投入建設。例如,2021年7月6號,中國首個百萬噸級CCUS項目在山東啟動建設，齊魯石化通過低溫高壓技術將煤制氣裝置尾氣二氧化碳回收液化,然后輸向勝利油田,在油田內向油井注入二氧化碳,增加原油流動性,驅替巖層中原油,增加原油產(chǎn)量,變廢為寶[20]。

3.2.2 氫能技術

氫氣作為一種高效的能源載體,它的開發(fā)與利用被認為是世界新一輪技術能源變革的重要方向。歐盟預測到2050年氫能將提供總能源需求的24%,約為2 250 TW·h。預計到2030年,氫能將廣泛應用于電力、交通運輸、工業(yè)、建筑等領域,見圖6[21]。

歐盟在氫能的制備、儲存、運輸和應用的全產(chǎn)業(yè)鏈擁有強大的基礎并投入了大量資金。

圖6 歐盟2030年各行業(yè)用氫目標圖Fig.6 European Union 2030 hydrogen target

制備方面,加大氫氣制備投資,包括綠氫(可再生能源電解水/生物制氫)和藍氫(甲烷蒸汽重整與自熱重整制氫+CCUS)技術[22]。歐盟油氣公司近年來積極布局制氫業(yè)務,見表2[3-7]。

表2 歐盟油氣公司制氫業(yè)務表

儲存方面,歐盟具有巨大的儲存能力,包括已有的天然氣管網(wǎng)、鹽穴與枯竭的氣田。

運輸方面,利用現(xiàn)有的天然氣管道進行不超過20%的摻氫混輸[23],是歐盟發(fā)展氫能的主要優(yōu)勢所在。

應用方面,同眾多公司共建氫能產(chǎn)業(yè)鏈,與歐盟Bosch、SOLID Power、Vaillant和Viessmann四大燃料電池公司推廣氫燃料電池的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)為居民供熱。同時,歐盟也在推廣氫燃料電池汽車的發(fā)展,布局加氫站。Shell宣布在德國布署100座加氫站,Total則是與H2 Mobility Germany合作在德國部署83個加氫站。

中國正在推近氫能行業(yè)發(fā)展,不斷加大財政補貼和科研經(jīng)費投入,加快加氫站等基礎設施建設。2020年國家能源局關于《中華人民共和國能源法(征求意見稿)》公開征求意見的公告中,首次將氫能明確劃入能源種類管理。目前中國油氣行業(yè)已經(jīng)積極布局氫能產(chǎn)業(yè),例如中國石化年產(chǎn)氫氣能力已超3×106t,約占全國總產(chǎn)量的14%,累計開展加氫站試點項目27個,并建成42 km“巴陵—長嶺”氫氣管道。不過目前國內氫源約60%來源于煤制氫,其余部分為天然氣制氫、副產(chǎn)氫純化等,可再生能源電解水制氫占比不足1%[24],生產(chǎn)過程中排碳量巨大,不可持續(xù)。中國油氣公司應當利用自身優(yōu)勢,配合CCUS技術將氫源向藍氫方向轉型,同時積極發(fā)展液氫和氫氣管道等運輸技術,并在現(xiàn)有加油站的基礎上積極布局加氫站建設。

3.3 綠色金融

歐盟利用綠色金融工具,通過綠色信貸、綠色基金、綠色保險等方式,以更低的資金成本支持清潔能源技術研發(fā)與發(fā)展,以控制資本流向的方式,達成碳中和目的。2014—2020年,歐盟綠色金融規(guī)模高達1 800億歐元,參與能源研究、開發(fā)和示范等各個環(huán)節(jié)。如果歐盟上調2030年減排目標,將會增加可再生能源投資 3 500 億歐元[2]。BP、Eni和Equinor等公司均已建立低碳基金投資綠色領域。

目前，中國綠色金融領域存在政策不完善、產(chǎn)品單一、金融機構參與度不強等問題[25]。隨著越來越多政策的出臺,中國綠色金融的規(guī)模將得到飛速發(fā)展。例如在深府規(guī)〔2018〕29號《深圳市關于構建綠色金融體系的實施意見》中,鼓勵資本市場支持綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展,支持節(jié)能環(huán)保公司上市融資和再融資,鼓勵綠色信貸產(chǎn)品,創(chuàng)新綠色保險產(chǎn)品,保費補貼等[26]。中國石油也積極響應國家政策,中油資本投資綠動資本(私募股權基金)布局綠色低碳領域,取得了較為可觀的商業(yè)回報。昆侖信托有限責任公司管理的昆侖氣候產(chǎn)業(yè)投資基金,從CCUS、天然氣、能源效率技術及交通運輸碳減排四個領域推進綠色金融業(yè)務[27]。

4 結論及建議

通過分析歐盟大型油氣公司在歐盟能源轉型政策下的業(yè)務預期和技術研發(fā)的轉型方向,以及歐盟愈加嚴苛的碳減排政策,結合中國油氣行業(yè)能源轉型的現(xiàn)狀,提出如下建議。

1)中國油氣行業(yè)在“雙碳”目標下,應重視碳交易政策以及石油需求預期大幅下降給公司帶來的運營風險。重視戰(zhàn)略方向研究,成立高效的組織架構和管理體系,積極關注歐盟相關公司最新布局方向,合理分析,并結合公司自身實際情況,及時優(yōu)化戰(zhàn)略布局,推動油氣行業(yè)在碳中和情境下的低成本健康發(fā)展。

2)天然氣作為實現(xiàn)碳中和的重要路徑,亦是中國油氣行業(yè)實現(xiàn)低碳轉型的最佳媒介。建議將天然氣業(yè)務作為未來十年的戰(zhàn)略重點,逐步提高業(yè)務比重,重視天然氣生產(chǎn)、儲存、管網(wǎng)運輸?shù)热a(chǎn)業(yè)鏈建設及技術研發(fā)。加大頁巖氣、致密氣、煤層氣等非常規(guī)天然氣技術投入。同時,注重提高天然氣附加值,開拓中國的天然氣提氦和天然氣化工市場,提高相關技術投入。

3)CCUS技術是實現(xiàn)油氣行業(yè)上下游凈零碳排放的最佳手段。隨著國家政策傾斜,一旦該技術在經(jīng)濟性和工業(yè)化上具備可行性,將在中國高碳排放行業(yè)中大規(guī)模推行。重點部署CCUS+新能源、CCUS+氫能、CCUS+生物質能等前沿和儲備性技術攻關,加大二氧化碳制備高價值化學品、礦化利用等技術應用力度,打造清潔固碳產(chǎn)業(yè)鏈。

4)中國油氣公司擁有化石原料制氫、生產(chǎn)裝置和氫氣生產(chǎn)利用經(jīng)驗,應積極配合CCUS技術、氫氣純化技術,在藍氫開發(fā)利用領域引領行業(yè)發(fā)展,建議中國油氣公司將氫能作為中長期發(fā)展戰(zhàn)略重點,打造氫能產(chǎn)業(yè)鏈。同時石油公司擁有天然氣輸送管網(wǎng)等基礎設施,可探索利用現(xiàn)有天然氣管線輸送氫氣,積極研發(fā)摻氫混輸、液氫運輸?shù)燃夹g,提前搶占市場份額。此外,石油公司可以在現(xiàn)有加油站、加氣站網(wǎng)絡基礎上,參與建設油/氫/氣/電合建站,提高運營效率,降低建設成本,擴大加氫站網(wǎng)絡。

5)中國大型油氣公司應該打造綠色金融,一方面公司旗下的資本公司建立綠色基金投資優(yōu)秀的低碳綠色產(chǎn)業(yè)獲取回報;另一方面,公司在轉型過程中利用綠色信貸、綠色基金、綠色保險等工具降低運營風險。此外,油氣公司還可以整合低碳產(chǎn)業(yè)資源,重組成為低碳子公司,進行上市融資和再融資獲得資金支持。