“双碳”目标下中国油气行业低碳发展措施与路径探讨

孙海萍*，张胜军，徐立昊，门秀杰

（中国海油集团能源经济研究院）

0 序言

近10年来，油气行业面临着能源转型带来的长期挑战，《巴黎协定》的签署更是加速了能源低碳转型的步伐。“十三五”时期，中国即提出建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系。截至2020年底，中国非化石能源消费占比达到15.9%［1］，单位GDP碳排放强度比2015年下降了18.8%［2］，超额完成了“十三五”规划目标，能源低碳转型趋势明显。2020年9月，习近平总书记代表中国政府向全世界宣布中国将力争2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”（简称“双碳”），为中国的绿色低碳发展指明了方向，也为中国能源低碳转型提出了更高的要求。油气作为中国能源供给体系中的重要组成部分，也将面临新的挑战和机遇，需要找到适合自身特点的低碳发展路径。

1 中国油气行业发展现状

1.1 油气产量保持增长，产业体系日趋完善

油气行业主要涉及上游环节的油气勘探、开发和储运，以及下游环节的油气加工、生产及利用等。

2020年，中国市场油气的表观消费量分别达到6.6×108t和3 280×108m3，油气在一次能源消费中的占比达到27.3%［3］，与2015年相比，石油占比提升0.5个百分点，天然气占比提升2.8个百分点。2020年，随着油气增储上产工作的持续推进，原油产量达到1.95×108t［1］，在2019年原油产量扭转连续下降的基础上进一步增产，增幅2%。天然气产量达到1 925×108m3［1］，同比增长9.3%。油气对外依存度呈现平稳低速增长态势。

“十三五”时期，中国炼油产能进入扩张与淘汰并举的新阶段，炼油规模进一步增长。截至2020年底，中国炼油能力达到8.9×108t/a，占全球总能力的17.4%，产能过剩超过1×108t，开工率仅75%左右［4］。乙烯、芳烃（对二甲苯PX）产能也呈现快速扩张态势。“十三五”期间，中国乙烯产能的增量约为过去10年累计增量之和，2020年产能达到3 518×104t/a，占全球总产能18%。由于精对苯二甲酸（PTA）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的需求拉动，芳烃的产能在2020年底达到2 600×104t，约占全球总产能40%，“十三五”期间的增量达到过去15年累计增量规模［5］。

产量增加的同时，油气基础设施布局及储备体系建设日趋完善，安全保供能力明显提升。截至2020年底，全国油气管网建设规模 17.5×104km，（其中原油管道3.1×104km、成品油管道3.2×104km、天然气管道11.2×104km），管道间互联互通、互保互供能力提升［6］。22座 LNG接收站建成并投运，总接卸能力达8 700×104t/a。储气调峰能力实现较快增长。储气能力达到 205×108m3，其中 27座地下储气库工作气量达到143×108m3［7］。

1.2 行业总碳排放量较大，集中在产品使用环节

根据国家发展和改革委员会发布的《中国石油和天然气生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》《中国石油化工企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》初步测算，2020年中国油气行业生产加工过程中直接排放的二氧化碳（Scope1，指企业控制或拥有的排放源所产生的二氧化碳排放，属于企业的直接排放），以及外购电、购热所产生的间接二氧化碳排放量（Scope2，指企业净购入的电力、热力等隐含的二氧化碳排放，属于企业的间接排放）达到约6×108t，约占全国碳排放总量的6%。如果进一步考虑油气产品使用（作为燃料燃烧）环节（Scope3，指企业Scope2之外所有的间接排放，包括产业链上游和下游的排放，如购买原材料的生产排放、售出产品的使用排放等），2020年中国消费的石油和天然气所产生的二氧化碳排放达到约17×108t。由此可见，中国油气行业所产生的二氧化碳排放整体较大，约占全国碳排放总量的23%，但主要排放集中在产品使用环节。

1.3 持续推动低碳发展，重点集中在节能降耗

对于油气行业来说，低碳发展并非新话题。多年来，中国油气企业在低碳发展方面开展了卓有成效的工作，特别是在节能技术研发和推广方面，通过提高工艺效率降低能源消耗。同时，持续加强“三废”处理，减少二氧化碳及污染物排放，并积极实施火炬消减，开展逸散甲烷监测，加大甲烷回收利用［8］。近年来，随着能源转型进程加速，油气企业进一步强化了碳排放管理，建立企业碳排放管理体系，搭建碳排放数据信息管控平台，形成碳排放数据统计、核查、报告管理系统，并积极参加碳排放权交易［9］。

与国外石油公司相比，中国油气企业低碳发展措施多集中于生产加工环节的节能降耗，在调整用能结构、优化原料组成、与可再生能源融合发展以及低碳、负碳技术研发方面仍存在较大的差距［10-11］。

2 中国油气行业发展趋势

2.1 油气仍将是能源供给体系中的重要组成

根据BP世界能源统计年鉴（2021年版），2020年中国与能源相关的二氧化碳排放量为 98.9×108t，约占全国二氧化碳排放总量 90%。“双碳”目标的提出必然给传统化石能源行业带来最直接的冲击。根据国务院2021年10月发布的《2030年前碳达峰行动方案》，2030年中国非化石能源消费占一次能源消费比重将达到25%，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降65%以上。如果以此作为边界条件进行预测将得出结论：到2030年，煤炭在一次能源消费中的占比将大幅降低，从 2020年的56.8%降至约 45%，石油略降至约 17%，天然气占比提升至12.4%；到2050年，非化石能源比例将超过70%，煤炭占比降至约10%，石油及天然气占比约19%，如图1所示。从中国一次能源消费结构的比例来看，油气在较长时间内仍将是能源供给体系中的重要组成。

2.2 石油的原料属性增强，天然气成为低碳转型的重要桥梁

目前中国炼油企业生产的炼油产品主要以油品为主，约占70%以上，另外还有部分其他炼油产品，如石油焦、沥青、LPG（液化石油气）等。油品又可分为成品油、燃料油等燃料用途油品，以及石脑油等石化原料油品两大类。2020年，中国炼油企业生产的油品中燃料型油品产出率约为85%［12］。未来，随着新能源汽车保有量的增加以及燃油效率的提升，汽柴油的消费增长将受到明显抑制，而石化产品消费量将随着国内经济的持续稳定发展呈现快速增长态势，进而拉动石脑油等化工原料用油需求量显著增长。预测到2025年，中国石油消费量将继续增长至7.6×108t，油品中燃料型产品的比例预计降至 69%，石化原料油品比例上升至 31%。到 2030年，中国石油消费量将达到7.7×108t峰值，油品中燃料及原料产品比例进一步调整至65%:35%，石油作为原料的属性逐步增强。

天然气因其低碳属性，在能源低碳转型中将承担重要的桥梁作用，尤其是作为现实可行的低碳燃料替代煤炭等高碳燃料，在工业、商业、民用等领域广泛使用。同时，在国家规模化发展可再生能源，构建新型电力系统过程中，天然气发电可发挥其快速启停等特性，承担重要的调峰作用。预测中国天然气消费量在2040年前后进入峰值平台期，峰值约6 500×108m3，是2020年消费量的两倍左右，2050年预计仍将有5 000×108～5 500×108m3的消费规模（见图2）。

2.3 油气行业的发展面临持续提升的降碳压力

随着油气消费规模的增长，按照目前的排放强度并结合必要的节能技术应用，在不采取革命性减碳措施的情况下，预计油气行业碳排放量将有较大幅度的上升。

在油气生产环节，结合中国油气勘探开发趋势，按照2030年石油产量能够维持在2×108t、天然气产量达到约2 600×108m3进行测算，油气生产环节碳排放将达到约1.2×108t。在石油炼制以及石油化工环节，通过对石油及主要基础石化原料需求展望，以2030年原油一次加工量7.7×108t、乙烯产量6 800×104t、芳烃产量4 400×104t、合成橡胶650×104t为基础进行测算，预计2030年，中国炼化行业碳排放将达到约7.5×108t。

由此可见，2030年中国油气行业生产加工环节二氧化碳排放将达到8.7×108t（Scope1和Scope2），较2020年增长45%。随着国家“双碳”目标的提出，碳减排政策将进一步趋紧，2030年前以“碳达峰+碳排放强度管控”为主，2030年后将过渡到以“减少碳排放总量”为目的，降碳要求更为严格，油气行业需要提前谋划合理的“减碳”路径，做好低碳发展的顶层设计。

3 中国油气行业低碳发展措施与路径建议

低碳发展是全球油气行业的共识，但在实现低碳发展的路径上存在意见分化。欧洲公司最为积极、转型步伐最快，在零碳的新能源业务上投资力度大，而对传统石油资产采取出售、处置等业务重组方式。北美公司大多将重心放在 CCUS（碳捕集、封存及利用）、发展天然气和生物质能源等方面。其他地区的石油公司则处于中间地带且大多处于尝试阶段。不同地区油气企业低碳路径选择的差异主要基于各地区低碳政策要求及监管情况、地区资源禀赋、消费状况以及各公司自身优劣势及技术储备情况。

3.1 中国油气行业低碳发展措施

结合中国“双碳”目标要求以及油气行业特点，在考虑措施的可及性和有效性基础上，本文提出了四大类二十项减排措施。具体情况如表1所示。

表1 油气行业低碳发展措施

3.1.1 努力提高用能效率

国际能源署指出，节能是最重要的“能源”，节能的直接效果就是减少用能成本和二氧化碳排放。油气生产加工过程中，一是要推广余热及冷能回收，提高能源综合利用水平；二是要优化工艺和运行模式，强化能源监测管理，降低产品生产能耗；三是要加强甲烷泄漏/逃逸的检测和捕获，提升火炬气回收利用，减少放空和火炬燃烧；四是大力实施数字化智能化等技术，优化生产环节，实现系统性节能降耗，并通过无人化、远程办公等方式降低人员通勤交通能耗。可对应上表措施1～6。

3.1.2 持续优化用能结构

油气行业的用能主要包括燃料燃烧以及电力使用两部分，优化用能结构的重点是推动燃料清洁化以及电力绿色化。

油气生产加工过程中，燃料燃烧所带来的碳排放量一般占总排放量的60%以上，燃料的清洁化是碳减排的重要举措。目前较为可行的是推进生产工艺中天然气替代煤炭作为原料或者燃料，以控制高碳能源使用量。未来，随着氢能产业的发展，特别是绿氢以及蓝氢的规模化应用，在部分工业领域可逐步替代天然气，从而促进燃料的零碳化。

使用外购电力所带来的隐含碳排放一般占油气生产加工企业的 10%～20%，也是需要重点关注的降碳领域。随着国家可再生能源的规模化发展，风电、太阳能等零碳绿色电力的可获得性增强且成本将逐步降低，从而使绿电替代成为油气行业实现减排的重要且相对低成本的有效途经。目前，中国绿电交易机制尚未正式出台，但已启动试点，2021年9月 7日，国家电网有限公司和中国南方电网有限责任公司在北京共同组织召开绿色电力交易试点启动会，17个省份259家市场主体参与交易，交易电量79.35×108kW·h。预计“十四五”期间绿色电力交易机制将逐步完善并落地实施，建议企业关注并做好绿电交易的准备。可对应上表措施7～11。

3.1.3 逐步调整产业结构

从前述分析可以看出，油气在较长一段时间仍将是中国的主体能源，油气行业在能源保供方面依然任重道远。因此，“十四五”期间，油气上游企业要严格落实国家油气增储上产的任务要求，确保国家能源供给安全。同时，着眼长远，加大天然气勘探开发力度，“常非并举、海陆并重”，增加天然气产量，在保供的同时实现公司能源供给结构的低碳转型，在未来逐步扩大的天然气市场中保持可持续发展。

炼化企业要逐步淘汰落后产能，对生产规模较小、能耗较高、工艺落后设施进行关停或改造；同时，结合自身优势特点，把握“减油增化”大趋势，控制炼油的产能，调整炼化产业结构和产品结构，推动迈向产业链高端。

结合行业自身优势，企业可有序发展替代能源，包括生物燃料、氢能、可再生能源发电等，同时，结合终端用能电气化、智能化等特点，逐步建立基于用户侧的多元化能源供应体系，包括提供居民终端用能服务（油气氢电综合站、电动汽车充电网络）、提供企业能源解决方案等，使企业向综合能源服务商转变。可对应上表措施12～16。

3.1.4 积极培育负碳产业

负碳产业主要包括 CCS（碳捕捉与封存）、CCUS、二氧化碳的资源化利用以及碳汇等，是国家和企业实现碳中和的“压舱石”。

CCUS，特别是碳封存，类似油气开采的“逆过程”，是油气生产企业的优势所在，应该加强技术研究和推广，寻找评价一批适宜封存地层，推动二氧化碳驱油，提高采收率，以及捕集封存一体化示范工程建设，并稳步推进 CCUS产业化，为国家碳中和目标的实现贡献行业方案。

二氧化碳的资源化利用的重点是二氧化碳的化学利用，在这方面炼化企业具有优势，应积极跟踪二氧化碳化学利用技术进展，选择合适时机建设试点项目，成熟后推广扩大，发展新产业的同时，逐步向低碳化学品生产公司升级。可对应上表措施17～20。

3.2 中国油气行业低碳发展路径

进一步考虑目前政策、市场及技术发展情况和未来发展趋势，按照可实现程度，可将上述措施分为直接可实施、政策突破可实施，以及市场和技术突破后可实施三个级别。具体情况如表2所示。

表2 油气行业低碳发展措施分级

低碳可持续发展是对油气行业转型发展的考验，在低碳措施、技术、经济、政策落地等因素的影响下，油气行业的低碳发展之路可考虑分两个阶段进行。

第一阶段（2020—2030年）：以提高用能效率、优化用能结构、积极转型升级、储备负碳技术为重点，控制碳排放总量，降低碳排放强度。

在这个阶段，以直接可实施的措施为主，以政策突破可实施的措施为辅，双管齐下，控制企业碳排放总量及强度。同时，抓住近十年的发展空间，积极谋划产业转型，为达峰后的可持续发展奠定良好的产业基础，以此统筹好发展与减排的关系。同时，在科技创新和模式创新方面加大力度，特别是在负碳技术以及能源综合利用技术及模式创新等方面，做好技术储备，迎接新产业新技术的规模化发展。

第二阶段（2030—2050年）：行业相关企业逐步向综合能源生产服务商、碳利用/碳封存服务商转型。

在这个阶段，能效提升的幅度缩小、用能基本低碳化并逐步向零碳化过渡，传统产业转型见到成效。同时，负碳技术逐步成熟并得到推广。在这个阶段，各项低碳措施基本都可以使用，但更多是依靠产业结构转型以及负碳技术实施助力企业实现低碳发展和净零排放。另外，随着能源供给多元化、能源消费智能化以及新产业新技术的突破发展，油气行业进入到重塑产业链、重新定义行业功能的新阶段，将从单纯的油气勘探、生产、加工及供应过渡到综合能源生产、供应和服务，以及碳利用和封存服务等。油气行业低碳发展路径（示意图）如图3所示。

4 结束语

油气工业是中国国民经济稳定运行的保障和基础，在未来较长的一段时间内，油气行业仍有较大的发展空间。在能源转型叠加“双碳”目标的大背景下，低碳甚至零碳发展将是行业长期面临的挑战。油气行业需要处理好产业发展、安全保供与减排约束的关系，把握新时代、新要求，立足行业特点，跳出传统的“降碳”思维模式，充分发挥行业优势，通过提高用能效率，优化用能结构，调整产业结构，培育负碳产业等措施，科学制定“降碳”路径，在实现自身低碳发展的同时，为中国“双碳”目标的实现提供行业智慧和行业方案。