黄维和等:“碳中和”下我国油气行业转型对策研究

转载 暗潮  2021-05-21 18:17:06  阅读 183 次 评论 0 条

“碳中和”目标的提出为我国应对气候变化明确了方向,但同时也对“油气”等传统能源行业的发展带来了一定挑战。在分析碳排放阶段控制目标对能源结构影响的基础上,重点研究了可再生能源发展对油气利用方向的影响,形成石油行业将由“能源化”时代迈入“材料化”时代,以及天然气将在能源转型和终端再电气化发挥集成作用两个基本判断,并在此基础上提出了油气行业发展的相关对策。

关键词: 碳中和;国内油气;转型;对策

0  引言

自2015年《巴黎协定》签署以来,全球已有77个国家宣布在2050年实现“碳中和”发展目标(截至2019年底)[1]。中国国家主席习近平于2020年9月22日宣布中国将于“2060年前实现碳中 和”[2],并在2020年12月12日气候雄心峰会上提升了非化石能源发展目标[3],表明中国进一步推进绿色低碳转型、构建人类命运共同体的决心。

但与此同时,传统油气行业如何适应未来的发展,也成为业内关注的重大课题。基于此,重点研究了“碳中和”对能源尤其是油气行业的影响,并提出了相关对策。

1  “碳中和”将加速能源结构转型

我国中长期能源结构将呈现较大调整,化石能源占比快速下降,非化石能源将加速成为主体能源。根据有关机构研究成果,“碳中和”是指实现CO2中和,而不是实现全部温室气体中和[4]。我国2060年实现“碳中和”需按《巴黎协定》提出的全球平均气温升幅控制在2℃以内(较工业化前),即到2060年基本实现CO2净零排放,其中2050年能源消耗CO2排放空间不超过29亿吨,2060年不超过15亿吨[4-6]

1.1  一次能源向零碳能源转型

 应用能源系统分析模型,基于“碳中和”情景对能源消费总量、消费结构以及碳排放量进行模拟。通过对模拟结果进行分析,我国一次能源向零碳转型体现在三个方面:一是煤电替代进程加快,煤炭在能源消费结构中的占比降速将快于预期;二是交通领域电气化进程快于预期,石油的峰值将早于预期;三是天然气作为可再生能源“伙伴”的作用进一步突出,消费量峰值将高于预期,并在较长一段时间内保持较高水平。 “碳中和”情景下我国能源中长期发展路线可划分为以下4个阶段。

(1)2020—2030年为碳总量达峰阶段。煤炭、石油等高碳能源相继达峰并开始缓慢下降,2030年合计占比63%,消费量约37亿吨标准煤;天然气需求呈现上升趋势,2030年占比12%,需求量约5 230亿立方米;非化石能源快速增长,2030年占比25%,需求量约14.5亿吨标准煤。

(2)2030—2035年为碳总量波动下行阶段。煤炭和石油等高碳能源消费量加速下降,2035年合计占比54%,消费量约31亿吨标准煤;天然气通过与可再生能源融合发展持续增长至峰值,2035年占比14%,需求量约6 000亿立方米;非化石能源进一步提速,成为主体能源之一,2035年占比32%,需求量约18.5亿吨标准煤。

(3)2035—2050年为碳总量线性高速下降阶段。煤炭和石油消费量高速下降,退出主体能源地位,2050年合计占比13%,消费量约6.8亿吨标准煤;天然气利用与可再生能源深度融合,但在终端利用中有所降低,总体消费量在峰值水平上略有下降,2050年占比14%,需求量约5 500亿立方米;非化石能源在天然气、储能等支撑下,成为主体能源,2050年占比73%,需求量约38亿吨标准煤。

(4)2050—2060年为净零排放阶段。煤炭和石油在能源消费中基本退出历史舞台,2060年合计占比5%,消费量约2.5亿吨标准煤;天然气通过“气电(天然气发电)+CCUS(碳捕获、利用与封存)”技术仍然发挥其对可再生能源的支撑保障作用,2060年占比12%,需求量约4 300亿立方米;非化石能源成为绝对的主导能源,2060年占比83%,需求量约40亿吨标准煤。此外,加强碳汇吸收以及CCS(碳捕获与封存)和CCUS等技术研发和应用,协同推进“碳中和”目标的实现。 2019—2060年我国能源消耗CO2排放情况如 图1所示。

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图1  2019—2060年我国能源消耗CO2排放量

1.2 终端能源向电气化转型

受工业生产流程循环低碳化、生活消费模式向远程智能化演变等因素影响,终端消费用能将逐步减少化石能源的直接应用,形成以电力、氢能、热力等零碳和低碳能源为主体的供应体系。

预计2050年煤炭、石油合计占比由2019年的60%以上大幅降至20%以下;天然气占比由2019年的11%略降至10%左右;电力占比将由2019年的25%左右大幅升至50%以上;氢能等其他能源将由2019年的不足4%大幅增至20%左右。电力将树立核心地位,成为增长最快、利用规模最大的终端能源,整体来看终端用能再电气化转型特征明显。 2019年、2050年我国终端用能结构对比如图2所示。

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图2  2019年、2050年我国终端用能结构  

 2 “碳中和”加速油气利用方向变革的基本判断

随着能源消费由燃料向电气化发展,电力来源向低碳化发展,未来油气在终端消费中的燃料属性将被大幅弱化,交通用油、取暖用气等传统油气利用模式将逐步被电气化方式所替代。

2.1 石油消费将由“能源化”时代迈入“材料化”时代

在电池技术快速发展的推动下,我国新能源汽车已进入高速发展期,汽柴油需求已呈现达峰特征。2010年以来,新能源汽车保有量年均增速91.5%,2019年新能源汽车保有量为381万辆,当年销量占汽车总销量的比例已由2010年的0.04%上升至4.70%。受此影响,我国汽柴油需求已基本进入下降期:柴油方面,2015年以来消费量逐年下降,2019年消费量为1.46亿吨,同比下降10.9%;汽油方面,2019年消费量首次出现负增长,消费量为1.25亿吨,同比下降4.1%。

未来随着电池成本进一步下降、能量密度进一步提升,交通领域电气化发展进程势必进一步加快,汽柴油面临较大替代风险。同时,工业结构调整和货物周转量下降也将影响汽柴油消费。预计2035年我国汽柴油需求将降至2亿吨。2010—2019年我国汽柴油消费量变化情况如图3所示。

图3  2010—2019年我国汽柴油消费量变化情况

随着我国工业结构向低能源强度、高附加值快速转型,化工品需求正逐年递增,炼化向化工转型成为必然趋势。乙烯和对二甲苯(PX)是化工轻油消费的主体,我国作为世界工厂,庞大而完整的下游产品线支撑着化工原料的大量需求。近年来,国内乙烯消费保持持续增长,当量消费量从2010年的2 960万吨增长至2019年的5 295万吨,预计2035年乙烯需求量将持续增至8 600万吨。此外,国内PX消费也保持持续增长趋势,表观消费量从2010年的957万吨增长至2019年的2 950万吨,预计2035年将大幅增至4800万吨。据此判断,我国未来石油消费格局将呈现成品油消费需求降低,化工产品需求升高的态势。2010—2019年我国乙烯、PX消费量变化见图4。

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图4  2010—2019年我国乙烯、PX消费量变化情况

2.2 天然气将在能源转型和终端再电气化中发挥集成作用

“碳中和”下,我国天然气需求峰值仍有较大空间。天然气作为碳排放强度最低的化石能源,等热值CO2排放量较煤炭低40%,较石油低24%,在能源低碳转型近中期仍将发挥重要的作用,在十三部委联合印发的发改能源〔2017〕1217号《加快推进天然气利用的意见》中明确给出了2030年我国天然气占一次能源比重将从2019年的8.1%上升至15%左右的发展目标。从天然气利用结构看 ,2019年我国发电用气量为520亿立方米,仅占利用总量的16.9%,远低于世界35%的平均水平,发展潜力很大。中长期来看,随着新能源技术发展带来的成本下降和应用场景提升,天然气在城市燃气、交通等终端用能领域的利用规模有一定程度的降低,发电将成为支撑用气增长的主要方向。预计,2035年天然气将达到峰值6 000亿立方米,较2019年增长2 930亿立方米以上。2010—2019年我国天然气消费量变化情况如图5所示。 

黄维和等:“碳中和”下我国油气行业转型对策研究第5张-暗潮天空 BlueSky

图5  2010—2019年我国天然气消费量变化情况

3   “碳中和”下我国油气行业发展的对策探讨

“碳中和”下,形成以可再生能源为主的能源体系已是大势所趋,石油和天然气作为传统能源应扮演好能源转型发展过程中最好“同路人”角色,构建适应我国能源低碳化目标的油气发展与转型道路。

3.1 全球主要油气企业低碳化战略

“碳中和”下,形成以可再生能源为主的能源体系已是大势所趋,石油和天然气作为传统能源应“碳中和”目标促使传统油气企业加速布局低碳化业务转型战略。根据相关机构研究成果,在1.5℃情景下,高达72%的石油资产和68%的天然气资产被搁浅,上市公司将有10%的石油储量和20%的天然气储量面临被搁浅风险[1]38。加快推进资产结构和生产方式转变已成为油气行业共同选择。英国石油公司承诺在2050年之前,集团所有运营业务均以绝对减排为基础实现净零碳排放,所有销售产品的碳强度减少50%;壳牌石油公司则更具野心,承诺2050年之前所有销售产品的碳足迹减少65%;埃尼石油公司承诺2050年碳排放强度较2018年下降55%并开发规模为1000万吨/年的CCS能力;另外道达尔、挪威国家石油等油气企业均提出了类似的发展目标[7-8]

3.2 我国油气企业低碳化对策

“碳中和”下,形成以可再生能源为主的能源体系已是大势所趋,石油和天然气作为传统能源应“碳中和”下,构建以可再生能源为主的能源体系已是大势所趋,石油和天然气作为传统能源在低碳深度转型要求下必须重新定位。尽管未来全球将有部分油气资产被搁置,但在相当长一段时间内我国油气储量和产量仍无法满足国内发展的需求。因此,稳定国内2亿吨原油产量,持续推进国产天然气增储上产,依然是保障国家能源安全的主要任务;优化和完善油气进口通道,同样还是保障国家能源安全的重要手段。在油气仍对能源安全发挥重要作用的前提下,传统油气行业需从产业链整体出发,针对能源转型开展研究并采取相应的策略。
对于石油行业。我国石油炼化产品由成品油向化工转型的趋势明显,石油行业应顺应市场发展趋势,重点围绕2亿吨国产原油的“减油增化”转型进行战略布局,并针对提升化工产品竞争力开展研究。另外,要以节能降耗为基础,充分挖掘可再生能源在石油全产业链的利用潜力,降低石油产品在生产过程中的碳排放。此外,加大CCUS技术开发以及在油田驱油、炼化低碳循环发展中的应用研究,争取实现原油生产和加工的零碳排放。
对于天然气行业。我国天然气行业除了以节能降耗为基础,充分挖掘可再生能源以及CCUS技术在天然气全产业链的利用潜力外,需重新定位天然气在未来能源系统中所发挥的作用,推动天然气与可再生能源融合发展。立足未来,更新和完善天然气利用政策,开拓天然气与可再生能源融合发展的高效市场。重点围绕我国“三北”地区陆上风光资源、东南沿海地区海上风力资源以及市场端分布式能源系统,大力开展气电与风光融合项目,积极介入可再生能源领域投资,最终转型为综合能源公司。

参考文献览

[1]林益楷.迈向碳中和世界:化石能源的资产搁置风险[J].能源,2019(12):36-39.
[2]新华社.习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话[EB/OL].(2020-09-22)[2021-03-17].http://www.xinhuanet.com/2020-09/22/c_1126527652.htm
[3]人民网.习近平在气候雄心峰会上发表重要讲话[EB/OL].(2020-12-13)[2021-03-17].http://jhsjk.people.cn/article/31964462
[4]周淑慧,王军,梁严.碳中和背景下中国“十四五”天然气行业发展[J].天然气工业,2021,41(2):171-182.
[5]奚文怡,蒋小谦,张默凡,等.零碳之路:“十四五”开启中国绿色发展新篇章[EB/OL].(2020-12-30)[2021-03-17]. https://www.wri.org.cn/report/2020/11/accelerating-net-zero-transition-china_cn.  
[6]清华大学气候变化与可持续发展研究院.中国低碳发展战略与转型路径研究[EB/OL].(2020-10-29)[2021-03-17]. http://iccsd.tsinghua.edu.cn/reasearch/reasearch.html.  
[7]于航,刘强,于广欣.欧洲油气公司2050年净零碳排放战略目标浅析[J].国际石油经济,2020,28(10):31-36.
[8]薛华,宋磊.国际石油公司应对气候变化的最新目标及启示[J].石油规划设计,2021,32(1):25-28.

本篇文章来源:《油气与新能源》

作者:黄维和等,中国工程院、中国石油天然气股份有限公司规划总院

黄维和,男,中国工程院院士、正高级工程师。1996年毕业于华中理工大学管理科学与工程专业,获硕士学位。现从事能源安全、能源战略等研究工作。 E-mail:huangweihe@petrochina.com.cn


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