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穆点咨询研究总监 吴素娟博士:油气行业碳达峰与碳中和发展路径思考
发布时间:2021-06-16
来源:穆点咨询
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本文作者:穆点市场咨询(北京)有限公司 研究总监 吴素娟。穆点咨询为油气、电力、新能源和数智化领域的垂直用户提供专业的研究与咨询服务,并对此发布多款自研产品,欢迎感兴趣的朋友进行电话咨询(8610)87589901


3060目标


——习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上的讲话指出:中国将采取更加有力的政策和措施,CO2排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年实现碳中和。


——在气候雄心峰会上,进一步宣布:到2030年,中国单位国内生产总值CO2排放将比2005年下降65%以下;非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右;森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米;风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。


这个被简称为“3060”的碳达峰和碳中和目标的提出,对我国乃至全球的能源行业都会有着巨大且不可逆的影响。


碳达峰与碳中和到底是什么?


碳中和:当一个组织在一年内的CO2排放通过CO2去除技术应用后达到平衡,就是碳中和或者净零CO2排放。


碳达峰:当一个组织在一年配排放的CO2总量达到历史和未来年份的高值平台期。碳排放达峰并不单指在某一年达到最大排放量,而是一个过程,即碳排放首先进入一个平台期并可能在一定范围内波动,然后进入平稳下降阶段。


碳达峰和碳中和是全球各个国家或组织为了应对全球气候变化而做出的努力和尝试。联合国环境规划署公布的《2019年排放差距报告》中指出,要想将全球升温控制在既定的1.5°C范围内,全球必须在2030年前将碳排放量迅速降至250亿吨CO2当量。


图 1 不同升温背景下碳排放量(GtCO2

数据来源:《2019年排放差距报告》——全球气候行动进展报告


但根据当前《巴黎协定》的减排承诺,全球截至2030年的碳排放量预计为560亿吨CO2当量:几乎是目标水平的2倍。总体而言,如果能够在2020-2030年间每年减少7.6%的碳排放量,才能将全球变暖限制在1.5°C内。因此,实现碳达峰和碳中和目标,对于将全球变暖控制1.5℃以内,对于所有的国家和全体人类来说,都是无比重要而艰难的任务。


我国的碳排放现状


中国碳排放总量大,总体碳排放量一直居世界首位,而且尚未达峰。2019年,我国碳排放量为98.26亿吨,占全球排放量的29%左右。


图 2 2019年全球CO2排放占比

数据来源:BP能源统计年鉴2020


碳排放量大最重要的原因是我国的一次能源消费机构以煤炭为主,能源结构高碳化特征明显。


图 3 2019年全球主要国家一次能源结构

数据来源:BP能源统计年鉴2020


我国CO2排放的主要来源是燃烧化石燃料,以及工业生产水泥造成的。2019年煤炭的CO2排放总量约为72亿吨,占比约为71%;石油的CO2排放量约为15亿吨,占比约为15%;天然气的CO2排放量为6亿吨,占比约为6%。


图 4 中国碳排放来源

数据来源:OurWorld in Data


分行业消费的等效二氧化碳温室气体排放量最多的为电力和工业部门。


图 5 主要国家和地区分行业碳排放来源

数据来源:高盛-中国碳中和技术展望报告


相对于GDP的高速增长,中国近年来碳强度(单位GDP碳排放量)、单位能源所消耗的碳值的下降速度缓慢,碳排放总量和能源消费总量持续增长。


图 6 我国的单位GDP能耗密度

数据来源:Our World in Data


2021年5月,在中国科学院第七届学术年会上,丁仲礼院士再次强调,在讨论碳排放强度时,不能只单一以国家为单位,更应该看到人均碳排放量和人均累计碳排放量,一个国家的发展程度同人均累计碳排放量有着密切的关系,中国的人均碳排放量已经超过全球平均,但是人均累计排放量远远不及,这也意味着,我国的“碳中和”更为困难。


图 7 主要国家人均二氧化碳排放比较

数据来源:丁仲礼院士报告


碳达峰与碳中和带来的挑战


(1)国家能源安全


我国是油气进口第一大国,2020年原油进口量5.4亿吨,天然气进口量为1.0亿吨油当量,对外依存度分别攀升到73%和43%。通过进一步发展绿色能源和绿色科技,中国能够大幅度减少对进口及不可再生能源的依赖。因此,实现碳达峰和碳中和,大力发展清洁能源对于提高国家能源安全有重要的战略意义。


图 8 2015-2020年我国石油和天然气进口量

数据来源:海关总署


(2)温室气体减排


根据麦肯锡的估计,在1.5摄氏度控温情景下,到2050年油气全生命周期需减少95%的温室气体排放。其中,油气终端需求下降是最大抓手,将贡献80%的温室气体减排;中国油气行业产业链(包括采油、运输和化工)的碳减排措施将贡献约15%的减排。油气行业的温室气体排放主要包括二氧化碳与甲烷两类,在油气产业链贡献的15%温室气体减排量当中,超过60%来自甲烷减排,剩下40%来自二氧化碳减排;其中上游采油减排占比约10%,下游炼油减排占比约30%。


油气行业气候倡议组织(Oil and Gas Climate Initiative ,OGCI )12 家成员公司的最新综合数据显示,石油公司上游总碳强度水平在过去两年中下降了 7%,达到 21.1 kg CO2e/boe。目标是到 2025 年达到 20 kgCO2e/boe 的水平。


图 9 OGCI 的2025年上游碳强度目标


在 2019 年至 2017 年以来将上游甲烷排放的绝对总量减少了 7%,并提出到 2025 年将上游油气作业的集体平均甲烷强度降低到 0.25% 以下,并力争达到 0.20%。


图 10 OGCI2025 年甲烷强度目标


这一碳强度和甲烷强度目标代表了包括中石油在内的大型石油公司在温室气体减排方面的决心。


(3)油气需求下降


从长期需求来看,全球电气化与可再生能源的发展会进一步降低油气需求。IEA在最新的《全球能源部门2050净零排放路线》中指出,要完成全球变暖限制在1.5°C内的目标,那么在2020年至2050年间,煤炭的需求将要下降90%,石油需求下降75%,天然气需求下降55%,为了达到这一目标,除了已经批准开发的油田和天然气田,不需要新的油田和天然气田,供应越来越集中在少数几个主要生产国。


图 11 2050年净零排放目标下化石能源产量预计

数据来源:IEA-全球能源部门2050净零排放路线


这一目标显然很难实现,尤其是对于高碳能源结构、高油气对外依存度的我国来说,更是“不可能完成的任务”。


对于我国来说,更切实可行的目标是在2050年基本建成以新能源和可再生能源为主题的能源体系。争取石油消费量“十五五”达峰,能源总需求在2035年达到峰值,约60亿吨标准煤当量,2050年下降到50亿吨标准煤当量,一次能源中非化石能源占比达到80%以上。


油气行业的转型思考


碳达峰和碳中和目标的提出,对于能源行业,尤其是油气行业,是一个巨大的挑战,更是一个发展的机遇。


要实现“3060”目标,能源结构必须转型,油气行业必须转型,油气公司更必须要转型。


转型路径分析


• 首先转型的路径最为切实有效的就是能源结构转型,即是发展清洁能源,提升非化石能源在能源结构中的比例。


图 12 2050年我国一次能源消费构成情景

数来来源:清华大学气候变化与可持续发展研究院


• 其次就是要大力发展负排放技术。在努力完成“森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米”的基础上,更要寄希望于技术推动的负排放技术,如碳捕获、利用和封存(Carbon Capture,Utilization, and Storage,CCUS)技术。


图 13 CCUS 技术流程及分类示意

数据来源:中国 CCUS 发展路线图-2019


• 第三,油气公司还需要实现发展模式升级,改变产业链盈利模式。


• 第四,能效提升。通过开发并装备提升能效装置、创新工艺流程等,不仅要提升运营过程中的能源使用效率,还需要提升石油和化工产品的能效。


• 第五,就是要推动和参与碳交易。


当然,油公司转型是一个循序渐进的过程,可选择的路径也不仅仅是只有这些。每家公司都应该根据自身的特征,结合国家政策法规,遵守行业标准,选择适合的路径。


油公司的转型措施讨论