碳中和目标对我国天然气行业影响分析及对策思考

隋朝霞 孙曼丽 张 丹

（中海石油气电集团有限责任公司，北京 100028）

0 引言

2020年9月我国提出2030年前碳达峰、2060年前碳中和的碳减排总体目标，并承诺采取有力的政策和行动措施实现这一长期气候目标。由于我国能源需求量大、煤炭占比高，更高的碳减排目标下将加快能源结构的调整和转型。受此影响，煤炭、石油作为高碳化石能源需求量将提前达峰，而作为公认最清洁的低碳化石能源的天然气，在能源转型中具有重要作用，将同时面临机遇和挑战。目前我国天然气行业仍处于快速发展阶段，需要认真分析天然气对我国能源转型的重要意义，认识天然气长期发展趋势和需求增长空间，从产业环境、资源供应、天然气发电以及终端应用角度系统谋划天然气行业发展之路。

1 碳达峰和碳中和目标推动我国能源结构转型进程加快

目前我国是全球碳排放第一大国，2019年与能源消费相关的碳排放量近100×108t。我国能源结构以煤炭为主，2019年煤炭在一次能源结构占比为57.7%、煤电在电力系统装机占比为52%，形成了我国能源消费高碳排放的最主要因素。因此，推动能源结构清洁低碳转型是我国实现碳中和目标的必要环节，也意味着我国能源结构转型将是一个具有长期性、系统性和复杂性的艰巨任务［1-2］。

在碳达峰和碳中和目标约束下，能源结构从高碳向低碳转型进程加快，势必给化石能源行业带来巨大的冲击和影响。高碳化石能源中煤炭影响最为直接和深刻，将在2025年左右达到消费峰值，在能源结构中的占比稳步下降。石油影响其次，但增长空间有限并将在2030年左右达峰。天然气作为清洁低碳化石能源受到的影响具有复杂性的特点，在高比例煤炭退出过程中天然气将发挥重要替代作用，拥有显著的增长空间。另一方面在2060年碳中和目标约束下，化石能源在能源结构中的空间大幅度收缩，远期天然气的消费需求可能会受到限制。

2 天然气在我国能源结构中的地位

天然气是界于煤炭、石油等高碳化石能源和清洁非化石能源之间的清洁低碳化石能源。在我国能源结构转型推动下，天然气行业发展提速，为有效推进大气污染治理，全国开展“煤改气”工程行动，推动在工业、取暖等领域天然气替代煤炭利用。天然气行业规模不断扩大，天然气已成为我国能源体系的重要组成部分。

“十三五”期间我国出台《加快推进天然气利用的意见》等一系列促进天然气发展的政策举措，明确将天然气培育成为我国清洁能源体系的主体能源之一的发展目标［3］。天然气行业进入快速发展期，天然气供应能力、储备能力和利用水平显著提升。根据国家统计局数据，2020年我国天然气产量1 888×108m3，较2015年的1 346×108m3增长40.3%，天然气消费量约为3 250×108m3，较2015年的1932×108m3增长68.2%。天然气在一次能源消费结构中的占比从2015年的5.8%增长至8.5%，如图1所示。天然气等清洁能源的消费规模增长、占比上升，推动我国能源结构逐步优化［4］。

图1 我国天然气产量及消费量（2015-2020）

在我国实现碳中和的征程中，天然气将发挥重要的桥梁作用和平衡作用，以满足高效的能源供应要求并推动实现碳减排目标。天然气的发展有助于降低整体能源结构的碳排放，在电力系统天然气可与可再生能源融合发展，支撑可再生电力规模化发展。在电能化替代难度高的领域，天然气是低碳高效的燃料选择［5］。随着天然气在电力、工业以及建筑等领域需求的提高，我国天然气消费规模继续增长，天然气的清洁能源主体地位更加稳固。

3 我国天然气行业发展趋势探析

3.1 天然气作为清洁高效的化石能源保持长期增长趋势

天然气在碳减排进程中扮演重要角色，能源结构从高碳向低碳转变推动天然气消费规模不断增长。首先在电力供应环节，煤电装机和电煤消费先后达峰，部分落后的煤电装机有序退出。天然气发电作为清洁电力一方面替代部分煤电装机，另一方面匹配可再生能源发电大规模发展的调峰需求，打开新的增长空间。其次“煤改气”工程深入推进，煤炭在工业、取暖、商业和居民燃料各个领域存量替代逐步深入，加之天然气管网等基础设施不断完善，各领域用气需求量持续增长［6］。

绿色低碳发展理念已在全球达成共识，发展天然气和非化石能源成为能源转型主要方向。天然气资源丰富、清洁低碳，且具有供应稳定、灵活经济的特征，在全球能源结构中占据重要地位，2019年全球煤炭、石油、天然气占比分别为27%、33%和24%［7］。目前全球主要经济体相继提出净零排放计划，天然气有助于降低整体碳排放，因此将长期作为全球主力能源，呈持续增长的发展态势［8］。根据预测，到2050年天然气在全球一次能源中的占比将上升到30%。

我国天然气在一次能源结构中的占比明显低于世界平均水平，人均天然气消费水平仅为世界平均水平的42%［9］，保持我国天然气产业快速发展并坚持长期增长趋势，既是我国各行业用能清洁化助力碳减排的现实选择，也符合全球能源清洁低碳转型的长期趋势。

3.2 可再生能源电力及新能源运用挤占部分天然气需求增长空间

可再生能源电力占比大幅提高、终端用能被电能替代是需求侧降低碳排放并实现碳中和的有效路径。技术突破、成本下降推动可再生能源加快发展。“十三五”以来，我国可再生能源装机年均增长率约12%。截止到2019年末，我国风电、光伏发电装机分别达到2.10×108kW、2.0×108kW，可再生能源发电装机在电力总装机中约占40%，风电和光伏发电装机约占22%［10］。同时，风电和光伏发电的成本快速下降，近十年综合成本分别下降约40%和80%。可再生能源继续快速发展，将主要压缩煤炭、石油的需求空间，也会对天然气需求造成部分限制，部分工商业用户、城镇居民用户天然气燃料需求由可再生能源电力替代。

储能技术、氢能利用等技术进步推动低碳新能源的新模式、新业态发展。储能技术可以部分解决风电、光伏发电的间歇性问题，推动新能源汽车及微网供电系统的发展，可再生能源制氢为长距离交通运输、冶金、化工等部分工业及其他电能化替代难度高的领域提供了新路径。长期来看，储能、可再生能源制氢及氢能利用等新技术实现商业化利用，也将挤占天然气需求空间，碳捕捉技术对天然气维持发展空间变得更加重要。

3.3 天然气发展空间预测

在碳达峰与碳中和目标约束下，我国继续严格落实能源消费总量和强度“双控”制度，能源消费结构中非化石能源占比显著增长，煤炭占比不断下降。我国天然气行业发展呈现阶段性特征，根据分析预测：2030年前天然气需求量保持快速增长，预计达到5 500×108m3～6 000×108m3，在一次能源结构中约占15%；之后进入稳步增长阶段增速放缓，预计2040-2045年间天然气需求量达到峰值；此后天然气需求量进入平台期呈缓慢下降，主要稳定在可实施碳捕捉的需求领域。

4 我国天然气行业发展对策思考

4.1 坚持天然气长期发展战略，推动产业高质量发展

我国城镇化水平提高、天然气管网等基础设施完善、天然气供应能力和经济性提升以及环保政策倒逼都将促进我国天然气产业继续快速发展。因此坚持天然气长期发展战略，加快完善“X+1+X”的市场体系，培育建立统一有序的竞争格局，推动产业高质量发展尤为重要。首先要优化完善天然气产业政策体系，围绕完善市场定价机制的核心，打造上游资源供应和下游终端消费环节竞争有序的市场环境，推动基础设施垄断环节公平开放，提升产业链协同水平，形成竞争性天然气市场价格，有效降低天然气资源价格水平提高天然气经济优势［11］。其次，油气企业要做好天然气长期发展战略布局。在国际低碳转型的实践中，美国、欧洲各国推动以天然气和可再生能源替代煤炭在电力、工业等领域的应用，BP、壳牌、道达尔等国际石油公司将天然气战略作为其净零排放目标实现路径的核心和抓手［12-13］。中国石油、中国石化和中国海油都已启动碳达峰、碳中和目标的战略路径研究，持续加大天然气资源获取力度，融入全国天然气市场化体系建设，拓展天然气与新能源协同发展业务，以清洁能源资源保障、技术和业务创新实践为我国能源转型提供驱动力量。

4.2 优化多元化天然气资源供应体系，增强资源供应保障能力

立足国产天然气，推动进口LNG、进口管道气多元化发展，持续加强天然气安全供应能力建设。继续提升国内油气勘探开发力度，加强关键技术创新，稳步提高天然气资源储备，支持国内天然气产量稳定增长，在非常规气和深海油气等领域取得关键突破，形成更强的自主资源接续能力。同时全球天然气资源充足，LNG供应能力、贸易规模持续增长，跨地区天然气资源供应灵活性不断提高［14］，有利于我国持续拓展进口LNG、进口管道气等进口气源。目前我国已建成LNG接收能力超过9 000×104t／a，在建和规划LNG接收能力约7 000×104t／a，LNG进口来源国超过20个，未来加强LNG资源组合优化布局、提升LNG进口话语权扩大LNG资源进口，有利于对我国天然气资源安全供应形成有力保障。通过加强国内天然气储备设施和输配网络建设，预计到2030年全国储气调峰能力将达到650×108m3，天然气管道总里程达到18×104km［4］34，天然气资源配置能力全面提高。

4.3 发展天然气发电，为电力系统转型提供可靠支撑

天然气发电环保优势突出，碳排放量仅为燃煤发电的50%左右，提高天然气发电装机比例有助于提升电力系统的碳减排，且天然气发电启停快、运行灵活，具有良好的调峰性能，是实现可再生能源高比例发展的可靠支撑［15］。由于风电、光伏发电具有波动性、随机性、不稳定性等特点，新能源装机大规模增加在电力系统中的比例持续提高，导致电力系统转型风险增加。电力系统支撑、保证电力系统的稳定性是实现电力系统转型的重点，联合部署天然气发电与可再生电力是电力系统中长期清洁低碳转型的可靠路径。碳中和目标约束下我国天然气发电在中长期有广阔空间［16］。随着电力系统转型推进，煤电装机将逐步有序退出，增加部署天然气发电装机，既有利于确保电力装机和发电量满足能源增长需求，也能够确保电力系统稳定。在我国东部及东南沿海等用电负荷高、碳减排压力大的地区，大力推动天然气发电与风电、光伏发电等新能源深度融合发展，支持煤电装机加速退役，有利于持续降低地区碳排放强度。同时，积极推动电价改革，通过市场化电价反映天然气发电调峰和环保经济价值，促进天然气发电对系统支撑和风险防范的成本传导［17］，有助于天然气发电可持续发展。

4.4 推动需求侧天然气高效利用，实现资源价值最大化

首先，我国作为工业制造大国工业燃料需求长期保持较高水平，在工业转型过程中，推动天然气替代煤炭利用是工业领域降低碳排放的有效措施。《大气污染防治行动计划》实施以来，我国在玻璃、陶瓷等行业的以气代煤取得重要进展，对京津冀、长三角和粤港澳大湾区等主要地区的大气治理起到关键作用。在更广泛的工业领域，如钢材、建材、石化、冶金等行业应大力推动天然气对煤炭的高比例替代，提高天然气利用效率和经济性，远期可发展成为天然气、氢能和可再生电力共同满足工业燃料需求，实现工业用能清洁化。其次，利用天然气分布式系统稳定性高、灵活性高、低碳的特点，发展需求侧的分布式低碳能源系统，促进终端用能多能互补和能源的阶梯利用，能够实现资源利用效率和利用价值最大化［18］。再次，积极推动LNG在重卡和船舶的应用，促进天然气对汽油和柴油的替代，推动交通领域绿色转型。据统计，截止到2020年末我国LNG重卡保有量超过43万辆，LNG加注站3 100多座。LNG的环保性和经济性优势将推动天然气在交通领域需求持续增长，有利于我国绿色交通目标的实现。

5 结束语

2030碳达峰目标和2060碳中和愿景推动我国加快能源结构转型和建设清洁低碳能源供应体系，天然气是清洁能源供应体系中的重要组成，在能源转型进程中发挥长期的桥梁与平衡作用。综上所述，为满足天然气需求的长期增长趋势，天然气行业应从以下四个方面主动应对：坚持天然气长期发展战略，优化完善“X+1+X”的市场体系，推动我国天然气产业高质量发展；优化多元化天然气资源供应体系，立足国产天然气，推动进口LNG、进口管道气多元化供应保障，全面提高天然气资源配置能力；大力发展天然气发电，为清洁电力供应和电力系统转型提供可靠支撑；推动需求侧天然气高效利用，促进工业、交通领域高碳燃料替代，发展需求侧分布式能源系统，实现资源价值最大化。