碳中和目標對我國天然氣行業影響分析及對策思考

隋朝霞 孫曼麗 張 丹

（中海石油氣電集團有限責任公司，北京 100028）

0 引言

2020年9月我國提出2030年前碳達峰、2060年前碳中和的碳減排總體目標，并承諾采取有力的政策和行動措施實現這一長期氣候目標。由于我國能源需求量大、煤炭占比高，更高的碳減排目標下將加快能源結構的調整和轉型。受此影響，煤炭、石油作為高碳化石能源需求量將提前達峰，而作為公認最清潔的低碳化石能源的天然氣，在能源轉型中具有重要作用，將同時面臨機遇和挑戰。目前我國天然氣行業仍處于快速發展階段，需要認真分析天然氣對我國能源轉型的重要意義，認識天然氣長期發展趨勢和需求增長空間，從產業環境、資源供應、天然氣發電以及終端應用角度系統謀劃天然氣行業發展之路。

1 碳達峰和碳中和目標推動我國能源結構轉型進程加快

目前我國是全球碳排放第一大國，2019年與能源消費相關的碳排放量近100×108t。我國能源結構以煤炭為主，2019年煤炭在一次能源結構占比為57.7%、煤電在電力系統裝機占比為52%，形成了我國能源消費高碳排放的最主要因素。因此，推動能源結構清潔低碳轉型是我國實現碳中和目標的必要環節，也意味著我國能源結構轉型將是一個具有長期性、系統性和復雜性的艱巨任務［1-2］。

在碳達峰和碳中和目標約束下，能源結構從高碳向低碳轉型進程加快，勢必給化石能源行業帶來巨大的沖擊和影響。高碳化石能源中煤炭影響最為直接和深刻，將在2025年左右達到消費峰值，在能源結構中的占比穩步下降。石油影響其次，但增長空間有限并將在2030年左右達峰。天然氣作為清潔低碳化石能源受到的影響具有復雜性的特點，在高比例煤炭退出過程中天然氣將發揮重要替代作用，擁有顯著的增長空間。另一方面在2060年碳中和目標約束下，化石能源在能源結構中的空間大幅度收縮，遠期天然氣的消費需求可能會受到限制。

2 天然氣在我國能源結構中的地位

天然氣是界于煤炭、石油等高碳化石能源和清潔非化石能源之間的清潔低碳化石能源。在我國能源結構轉型推動下，天然氣行業發展提速，為有效推進大氣污染治理，全國開展“煤改氣”工程行動，推動在工業、取暖等領域天然氣替代煤炭利用。天然氣行業規模不斷擴大，天然氣已成為我國能源體系的重要組成部分。

“十三五”期間我國出臺《加快推進天然氣利用的意見》等一系列促進天然氣發展的政策舉措，明確將天然氣培育成為我國清潔能源體系的主體能源之一的發展目標［3］。天然氣行業進入快速發展期，天然氣供應能力、儲備能力和利用水平顯著提升。根據國家統計局數據，2020年我國天然氣產量1 888×108m3，較2015年的1 346×108m3增長40.3%，天然氣消費量約為3 250×108m3，較2015年的1932×108m3增長68.2%。天然氣在一次能源消費結構中的占比從2015年的5.8%增長至8.5%，如圖1所示。天然氣等清潔能源的消費規模增長、占比上升，推動我國能源結構逐步優化［4］。

圖1 我國天然氣產量及消費量（2015-2020）

在我國實現碳中和的征程中，天然氣將發揮重要的橋梁作用和平衡作用，以滿足高效的能源供應要求并推動實現碳減排目標。天然氣的發展有助于降低整體能源結構的碳排放，在電力系統天然氣可與可再生能源融合發展，支撐可再生電力規模化發展。在電能化替代難度高的領域，天然氣是低碳高效的燃料選擇［5］。隨著天然氣在電力、工業以及建筑等領域需求的提高，我國天然氣消費規模繼續增長，天然氣的清潔能源主體地位更加穩固。

3 我國天然氣行業發展趨勢探析

3.1 天然氣作為清潔高效的化石能源保持長期增長趨勢

天然氣在碳減排進程中扮演重要角色，能源結構從高碳向低碳轉變推動天然氣消費規模不斷增長。首先在電力供應環節，煤電裝機和電煤消費先后達峰，部分落后的煤電裝機有序退出。天然氣發電作為清潔電力一方面替代部分煤電裝機，另一方面匹配可再生能源發電大規模發展的調峰需求，打開新的增長空間。其次“煤改氣”工程深入推進，煤炭在工業、取暖、商業和居民燃料各個領域存量替代逐步深入，加之天然氣管網等基礎設施不斷完善，各領域用氣需求量持續增長［6］。

綠色低碳發展理念已在全球達成共識，發展天然氣和非化石能源成為能源轉型主要方向。天然氣資源豐富、清潔低碳，且具有供應穩定、靈活經濟的特征，在全球能源結構中占據重要地位，2019年全球煤炭、石油、天然氣占比分別為27%、33%和24%［7］。目前全球主要經濟體相繼提出凈零排放計劃，天然氣有助于降低整體碳排放，因此將長期作為全球主力能源，呈持續增長的發展態勢［8］。根據預測，到2050年天然氣在全球一次能源中的占比將上升到30%。

我國天然氣在一次能源結構中的占比明顯低于世界平均水平，人均天然氣消費水平僅為世界平均水平的42%［9］，保持我國天然氣產業快速發展并堅持長期增長趨勢，既是我國各行業用能清潔化助力碳減排的現實選擇，也符合全球能源清潔低碳轉型的長期趨勢。

3.2 可再生能源電力及新能源運用擠占部分天然氣需求增長空間

可再生能源電力占比大幅提高、終端用能被電能替代是需求側降低碳排放并實現碳中和的有效路徑。技術突破、成本下降推動可再生能源加快發展。“十三五”以來，我國可再生能源裝機年均增長率約12%。截止到2019年末，我國風電、光伏發電裝機分別達到2.10×108kW、2.0×108kW，可再生能源發電裝機在電力總裝機中約占40%，風電和光伏發電裝機約占22%［10］。同時，風電和光伏發電的成本快速下降，近十年綜合成本分別下降約40%和80%。可再生能源繼續快速發展，將主要壓縮煤炭、石油的需求空間，也會對天然氣需求造成部分限制，部分工商業用戶、城鎮居民用戶天然氣燃料需求由可再生能源電力替代。

儲能技術、氫能利用等技術進步推動低碳新能源的新模式、新業態發展。儲能技術可以部分解決風電、光伏發電的間歇性問題，推動新能源汽車及微網供電系統的發展，可再生能源制氫為長距離交通運輸、冶金、化工等部分工業及其他電能化替代難度高的領域提供了新路徑。長期來看，儲能、可再生能源制氫及氫能利用等新技術實現商業化利用，也將擠占天然氣需求空間，碳捕捉技術對天然氣維持發展空間變得更加重要。

3.3 天然氣發展空間預測

在碳達峰與碳中和目標約束下，我國繼續嚴格落實能源消費總量和強度“雙控”制度，能源消費結構中非化石能源占比顯著增長，煤炭占比不斷下降。我國天然氣行業發展呈現階段性特征，根據分析預測：2030年前天然氣需求量保持快速增長，預計達到5 500×108m3～6 000×108m3，在一次能源結構中約占15%；之后進入穩步增長階段增速放緩，預計2040-2045年間天然氣需求量達到峰值；此后天然氣需求量進入平臺期呈緩慢下降，主要穩定在可實施碳捕捉的需求領域。

4 我國天然氣行業發展對策思考

4.1 堅持天然氣長期發展戰略，推動產業高質量發展

我國城鎮化水平提高、天然氣管網等基礎設施完善、天然氣供應能力和經濟性提升以及環保政策倒逼都將促進我國天然氣產業繼續快速發展。因此堅持天然氣長期發展戰略，加快完善“X+1+X”的市場體系，培育建立統一有序的競爭格局，推動產業高質量發展尤為重要。首先要優化完善天然氣產業政策體系，圍繞完善市場定價機制的核心，打造上游資源供應和下游終端消費環節競爭有序的市場環境，推動基礎設施壟斷環節公平開放，提升產業鏈協同水平，形成競爭性天然氣市場價格，有效降低天然氣資源價格水平提高天然氣經濟優勢［11］。其次，油氣企業要做好天然氣長期發展戰略布局。在國際低碳轉型的實踐中，美國、歐洲各國推動以天然氣和可再生能源替代煤炭在電力、工業等領域的應用，BP、殼牌、道達爾等國際石油公司將天然氣戰略作為其凈零排放目標實現路徑的核心和抓手［12-13］。中國石油、中國石化和中國海油都已啟動碳達峰、碳中和目標的戰略路徑研究，持續加大天然氣資源獲取力度，融入全國天然氣市場化體系建設，拓展天然氣與新能源協同發展業務，以清潔能源資源保障、技術和業務創新實踐為我國能源轉型提供驅動力量。

4.2 優化多元化天然氣資源供應體系，增強資源供應保障能力

立足國產天然氣，推動進口LNG、進口管道氣多元化發展，持續加強天然氣安全供應能力建設。繼續提升國內油氣勘探開發力度，加強關鍵技術創新，穩步提高天然氣資源儲備，支持國內天然氣產量穩定增長，在非常規氣和深海油氣等領域取得關鍵突破，形成更強的自主資源接續能力。同時全球天然氣資源充足，LNG供應能力、貿易規模持續增長，跨地區天然氣資源供應靈活性不斷提高［14］，有利于我國持續拓展進口LNG、進口管道氣等進口氣源。目前我國已建成LNG接收能力超過9 000×104t／a，在建和規劃LNG接收能力約7 000×104t／a，LNG進口來源國超過20個，未來加強LNG資源組合優化布局、提升LNG進口話語權擴大LNG資源進口，有利于對我國天然氣資源安全供應形成有力保障。通過加強國內天然氣儲備設施和輸配網絡建設，預計到2030年全國儲氣調峰能力將達到650×108m3，天然氣管道總里程達到18×104km［4］34，天然氣資源配置能力全面提高。

4.3 發展天然氣發電，為電力系統轉型提供可靠支撐

天然氣發電環保優勢突出，碳排放量僅為燃煤發電的50%左右，提高天然氣發電裝機比例有助于提升電力系統的碳減排，且天然氣發電啟停快、運行靈活，具有良好的調峰性能，是實現可再生能源高比例發展的可靠支撐［15］。由于風電、光伏發電具有波動性、隨機性、不穩定性等特點，新能源裝機大規模增加在電力系統中的比例持續提高，導致電力系統轉型風險增加。電力系統支撐、保證電力系統的穩定性是實現電力系統轉型的重點，聯合部署天然氣發電與可再生電力是電力系統中長期清潔低碳轉型的可靠路徑。碳中和目標約束下我國天然氣發電在中長期有廣闊空間［16］。隨著電力系統轉型推進，煤電裝機將逐步有序退出，增加部署天然氣發電裝機，既有利于確保電力裝機和發電量滿足能源增長需求，也能夠確保電力系統穩定。在我國東部及東南沿海等用電負荷高、碳減排壓力大的地區，大力推動天然氣發電與風電、光伏發電等新能源深度融合發展，支持煤電裝機加速退役，有利于持續降低地區碳排放強度。同時，積極推動電價改革，通過市場化電價反映天然氣發電調峰和環保經濟價值，促進天然氣發電對系統支撐和風險防范的成本傳導［17］，有助于天然氣發電可持續發展。

4.4 推動需求側天然氣高效利用，實現資源價值最大化

首先，我國作為工業制造大國工業燃料需求長期保持較高水平，在工業轉型過程中，推動天然氣替代煤炭利用是工業領域降低碳排放的有效措施。《大氣污染防治行動計劃》實施以來，我國在玻璃、陶瓷等行業的以氣代煤取得重要進展，對京津冀、長三角和粵港澳大灣區等主要地區的大氣治理起到關鍵作用。在更廣泛的工業領域，如鋼材、建材、石化、冶金等行業應大力推動天然氣對煤炭的高比例替代，提高天然氣利用效率和經濟性，遠期可發展成為天然氣、氫能和可再生電力共同滿足工業燃料需求，實現工業用能清潔化。其次，利用天然氣分布式系統穩定性高、靈活性高、低碳的特點，發展需求側的分布式低碳能源系統，促進終端用能多能互補和能源的階梯利用，能夠實現資源利用效率和利用價值最大化［18］。再次，積極推動LNG在重卡和船舶的應用，促進天然氣對汽油和柴油的替代，推動交通領域綠色轉型。據統計，截止到2020年末我國LNG重卡保有量超過43萬輛，LNG加注站3 100多座。LNG的環保性和經濟性優勢將推動天然氣在交通領域需求持續增長，有利于我國綠色交通目標的實現。

5 結束語

2030碳達峰目標和2060碳中和愿景推動我國加快能源結構轉型和建設清潔低碳能源供應體系，天然氣是清潔能源供應體系中的重要組成，在能源轉型進程中發揮長期的橋梁與平衡作用。綜上所述，為滿足天然氣需求的長期增長趨勢，天然氣行業應從以下四個方面主動應對：堅持天然氣長期發展戰略，優化完善“X+1+X”的市場體系，推動我國天然氣產業高質量發展；優化多元化天然氣資源供應體系，立足國產天然氣，推動進口LNG、進口管道氣多元化供應保障，全面提高天然氣資源配置能力；大力發展天然氣發電，為清潔電力供應和電力系統轉型提供可靠支撐；推動需求側天然氣高效利用，促進工業、交通領域高碳燃料替代，發展需求側分布式能源系統，實現資源價值最大化。