“碳中和”下我國油氣行業轉型對策研究

黃維和，王軍，黃龑，梁嚴，鄭龍燁

（1.中國工程院；2.中國石油天然氣股份有限公司規劃總院）

0 引言

自 2015年《巴黎協定》簽署以來，全球已有77個國家宣布在 2050年實現“碳中和”發展目標（截至 2019年底）［1］36。中國國家主席習近平于 2020年 9月 22日宣布中國將于“2060年前實現碳中和”［2］，并在2020年12月12日氣候雄心峰會上提升了非化石能源發展目標［3］，表明中國進一步推進綠色低碳轉型、構建人類命運共同體的決心。

但與此同時，傳統油氣行業如何適應未來的發展，也成為業內關注的重大課題?；诖耍攸c研究了“碳中和”對能源尤其是油氣行業的影響，并提出了相關對策。

1 “碳中和”將加速能源結構轉型

我國中長期能源結構將呈現較大調整，化石能源占比快速下降，非化石能源將加速成為主體能源。根據有關機構研究成果，“碳中和”是指實現 CO2中和，而不是實現全部溫室氣體中和［4］171。我國2060年實現“碳中和”需按《巴黎協定》提出的全球平均氣溫升幅控制在 2 ℃以內（較工業化前），即到2060年基本實現 CO2凈零排放，其中 2050年能源消耗 CO2排放空間不超過 29億噸，2060年不超過15 億噸［4］175［5-6］。

1.1 一次能源向零碳能源轉型

應用能源系統分析模型，基于“碳中和”情景對能源消費總量、消費結構以及碳排放量進行模擬。通過對模擬結果進行分析，我國一次能源向零碳轉型體現在三個方面：一是煤電替代進程加快，煤炭在能源消費結構中的占比降速將快于預期；二是交通領域電氣化進程快于預期，石油的峰值將早于預期；三是天然氣作為可再生能源“伙伴”的作用進一步突出，消費量峰值將高于預期，并在較長一段時間內保持較高水平。

“碳中和”情景下我國能源中長期發展路線可劃分為以下4個階段。

（1）2020—2030年為碳總量達峰階段。煤炭、石油等高碳能源相繼達峰并開始緩慢下降，2030年合計占比63%，消費量約37億噸標準煤；天然氣需求呈現上升趨勢，2030年占比12%，需求量約5 230億立方米；非化石能源快速增長，2030年占比25%，需求量約14.5億噸標準煤。

（2）2030—2035年為碳總量波動下行階段。煤炭和石油等高碳能源消費量加速下降，2035年合計占比54%，消費量約31億噸標準煤；天然氣通過與可再生能源融合發展持續增長至峰值，2035年占比14%，需求量約6 000億立方米；非化石能源進一步提速，成為主體能源之一，2035年占比32%，需求量約18.5億噸標準煤。

（3） 2035—2050年為碳總量線性高速下降階段。煤炭和石油消費量高速下降，退出主體能源地位，2050年合計占比13%，消費量約6.8億噸標準煤；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、儲能等支撐下，成為主體能源，2050年占比73%，需求量約38億噸標準煤。

（4）2050—2060年為凈零排放階段。煤炭和石油在能源消費中基本退出歷史舞臺，2060年合計占比5%，消費量約2.5億噸標準煤；天然氣通過“氣電（天然氣發電）+CCUS（碳捕獲、利用與封存）”技術仍然發揮其對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的主導能源，2060年占比83%，需求量約 40億噸標準煤。此外，加強碳匯吸收以及CCS（碳捕獲與封存）和CCUS等技術研發和應用，協同推進“碳中和”目標的實現。

2019—2060年我國能源消耗 CO2排放情況如圖1所示。

圖1 2019—2060年我國能源消耗CO2排放量

1.2 終端能源向電氣化轉型

受工業生產流程循環低碳化、生活消費模式向遠程智能化演變等因素影響，終端消費用能將逐步減少化石能源的直接應用，形成以電力、氫能、熱力等零碳和低碳能源為主體的供應體系。

預計2050年煤炭、石油合計占比由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。電力將樹立核心地位，成為增長最快、利用規模最大的終端能源，整體來看終端用能再電氣化轉型特征明顯。

2019年、2050年我國終端用能結構對比如圖2所示。

圖2 2019年、2050年我國終端用能結構

2 “碳中和”加速油氣利用方向變革的基本判斷

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

2.1 石油消費將由“能源化”時代邁入“材料化”時代

在電池技術快速發展的推動下，我國新能源汽車已進入高速發展期，汽柴油需求已呈現達峰特征。2010年以來，新能源汽車保有量年均增速91.5%，2019年新能源汽車保有量為381萬輛，當年銷量占汽車總銷量的比例已由2010年的0.04%上升至4.70%。受此影響，我國汽柴油需求已基本進入下降期：柴油方面，2015年以來消費量逐年下降，2019年消費量為1.46億噸，同比下降10.9%；汽油方面，2019年消費量首次出現負增長，消費量為1.25億噸，同比下降4.1%。

未來隨著電池成本進一步下降、能量密度進一步提升，交通領域電氣化發展進程勢必進一步加快，汽柴油面臨較大替代風險。同時,工業結構調整和貨物周轉量下降也將影響汽柴油消費。預計2035年我國汽柴油需求將降至2億噸。2010—2019年我國汽柴油消費量變化情況如圖3所示。

圖3 2010—2019年我國汽柴油消費量變化情況

隨著我國工業結構向低能源強度、高附加值快速轉型，化工品需求正逐年遞增，煉化向化工轉型成為必然趨勢。乙烯和對二甲苯（PX）是化工輕油消費的主體，我國作為世界工廠，龐大而完整的下游產品線支撐著化工原料的大量需求。近年來，國內乙烯消費保持持續增長，當量消費量從2010年的2 960萬噸增長至2019年的5 295萬噸，預計2035年乙烯需求量將持續增至8 600萬噸。此外，國內PX消費也保持持續增長趨勢，表觀消費量從 2010年的957萬噸增長至2019年的2 950萬噸，預計2035年將大幅增至4 800萬噸。據此判斷，我國未來石油消費格局將呈現成品油消費需求降低，化工產品需求升高的態勢。

2010—2019年我國乙烯、PX消費量變化見圖4。

圖4 2010—2019年我國乙烯、PX消費量變化情況

2.2 天然氣將在能源轉型和終端再電氣化中發揮集成作用

“碳中和”下，我國天然氣需求峰值仍有較大空間。天然氣作為碳排放強度最低的化石能源，等熱值CO2排放量較煤炭低40%，較石油低24%，在能源低碳轉型近中期仍將發揮重要的作用，在十三部委聯合印發的發改能源〔2017〕1217號《加快推進天然氣利用的意見》中明確給出了2030年我國天然氣占一次能源比重將從 2019年的 8.1%上升至15%左右的發展目標。從天然氣利用結構看，2019年我國發電用氣量為520億立方米，僅占利用總量的 16.9%，遠低于世界 35%的平均水平，發展潛力很大。中長期來看，隨著新能源技術發展帶來的成本下降和應用場景提升，天然氣在城市燃氣、交通等終端用能領域的利用規模有一定程度的降低，發電將成為支撐用氣增長的主要方向。預計，2035年天然氣將達到峰值6 000億立方米，較2019年增長2 930億立方米以上。

2010—2019年我國天然氣消費量變化情況如圖5所示。

圖5 2010—2019年我國天然氣消費量變化情況

天然氣與可再生能源融合發展是我國風光資源進一步規?；_發的現實選擇。風能、太陽能等可再生能源供能不連續、不穩定、不可預測的特性對電力安全穩定供應造成極大挑戰，在大規模低品質可再生能源接入下，建設調峰和儲能設施是保障我國電力系統安全運行的必要條件。當前我國主要依靠煤電、水電參與調峰，靈活電源規模小（歐美等發達國家和地區的抽水蓄能、天然氣發電等靈活電源占比均達30%以上，我國則不足5%），無法滿足電網實時功率平衡要求。天然氣發電具有清潔、高效且靈活的特性，可有效彌補風光發電的不確定性和間歇性，在現有儲能技術不具備大規模商業化應用、抽水蓄能電站對地理條件要求苛刻的條件下，大力發展氣電可為電網提供更多具備分鐘級調節速度的靈活電源，因此，構建天然氣與可再生能源融合發展新產業，是現實條件下的最優選擇。預計2035年，通過氣電與可再生能源融合，促進天然氣消費規模增長1 800億立方米/年。

3 “碳中和”下我國油氣行業發展的對策探討

“碳中和”下，形成以可再生能源為主的能源體系已是大勢所趨，石油和天然氣作為傳統能源應扮演好能源轉型發展過程中最好“同路人”角色，構建適應我國能源低碳化目標的油氣發展與轉型道路。

3.1 全球主要油氣企業低碳化戰略

“碳中和”目標促使傳統油氣企業加速布局低碳化業務轉型戰略。根據相關機構研究成果，在1.5 ℃情景下，高達72%的石油資產和68%的天然氣資產被擱淺，上市公司將有10%的石油儲量和20%的天然氣儲量面臨被擱淺風險［1］38。加快推進資產結構和生產方式轉變已成為油氣行業共同選擇。英國石油公司承諾在2050年之前，集團所有運營業務均以絕對減排為基礎實現凈零碳排放，所有銷售產品的碳強度減少50%；殼牌石油公司則更具野心，承諾2050年之前所有銷售產品的碳足跡減少65%；埃尼石油公司承諾2050年碳排放強度較2018年下降55%并開發規模為1 000萬噸/年的CCS能力；另外道達爾、挪威國家石油等油氣企業均提出了類似的發展目標［7-8］。

3.2 我國油氣企業低碳化對策

“碳中和”下，構建以可再生能源為主的能源體系已是大勢所趨，石油和天然氣作為傳統能源在低碳深度轉型要求下必須重新定位。盡管未來全球將有部分油氣資產被擱置，但在相當長一段時間內我國油氣儲量和產量仍無法滿足國內發展的需求。因此，穩定國內2億噸原油產量，持續推進國產天然氣增儲上產，依然是保障國家能源安全的主要任務；優化和完善油氣進口通道，同樣還是保障國家能源安全的重要手段。在油氣仍對能源安全發揮重要作用的前提下，傳統油氣行業需從產業鏈整體出發，針對能源轉型開展研究并采取相應的策略。

對于石油行業。我國石油煉化產品由成品油向化工轉型的趨勢明顯，石油行業應順應市場發展趨勢，重點圍繞2億噸國產原油的“減油增化”轉型進行戰略布局，并針對提升化工產品競爭力開展研究。另外，要以節能降耗為基礎，充分挖掘可再生能源在石油全產業鏈的利用潛力，降低石油產品在生產過程中的碳排放。此外，加大CCUS技術開發以及在油田驅油、煉化低碳循環發展中的應用研究，爭取實現原油生產和加工的零碳排放。

對于天然氣行業。我國天然氣行業除了以節能降耗為基礎，充分挖掘可再生能源以及 CCUS技術在天然氣全產業鏈的利用潛力外，需重新定位天然氣在未來能源系統中所發揮的作用，推動天然氣與可再生能源融合發展。立足未來，更新和完善天然氣利用政策，開拓天然氣與可再生能源融合發展的高效市場。重點圍繞我國“三北”地區陸上風光資源、東南沿海地區海上風力資源以及市場端分布式能源系統，大力開展氣電與風光融合項目，積極介入可再生能源領域投資，最終轉型為綜合能源公司。