碳中和约束下油气行业发展形势及应对策略

王敏生，姚云飞

（中国石化石油工程技术研究院，北京102206）

2020年9月，中国宣布力争于2030年前达到二氧化碳排放峰值，2060年之前实现碳中和，向世界表明中国要走绿色复苏、绿色转型的道路。碳中和，即碳排放量和碳吸收量持平，最终净碳排放量为零。目前，已有30多个国家设定了在本世纪中叶前后实现碳中和的目标，全球经济低碳、无碳发展是必然趋势，加快低碳技术创新、实施低碳减排政策等举措将成为实现碳中和目标的必要手段[1]。随着减排目标的确定，将加速颁布实施低碳和减排政策，并陆续出台限制性环保法律法规，以促进企业减少碳/污染物排放。碳税和碳交易等碳定价政策成为重要选择，这些基于市场机制的碳定价政策将有助于降低整体减排成本[2-4]。另外，也将制定实施一些扶持配套政策，以降低绿色产业企业的融资成本和绿色金融业务的资金成本等。同时，各国还将加大低碳发展投资，加强低碳技术研发与应用，包括低碳能源生产技术、化石能源低碳利用技术、节能技术等。可见，实现碳中和目标，必须大幅下降二氧化碳排放，这将有力倒逼能源结构、产业结构不断调整优化，必将加速推进能源转型[5]，给油气行业发展带来前所未有的挑战。为此，研究碳中和约束下的油气行业发展形势，找出油气产业转型升级策略，对于我国油气行业高质量发展和能源安全战略的实施具有重要作用。

1 碳中和约束下经济与能源低碳转型的特征

碳中和约束下，将陆续实施低碳和减排政策，必将加速向低碳经济转型，采掘、钢铁、建材和水泥等传统高碳排放行业的发展将受到约束，增长将显著放缓；高新技术产业、服务业等低碳排放行业发展有望进一步提速，特别是新能源、节能环保、电动汽车、新材料、新医药、生物育种和信息产业等战略性产业将飞速发展，经济结构逐步优化。为了实现碳中和目标，政府、企业等将加快对低碳技术研发、低碳产业发展的投资，碳排放管理和服务逐渐兴起，低碳和减排技术将大规模推广应用[6-7]，从而推动低碳产业快速发展，低碳经济增长显著加快，主要表现出以下4个特征。

1）能源强度和碳强度持续下降。实现碳中和目标，需要大幅减少碳排放，其中减少化石能源的使用是重要途径之一。在减排政策刺激下，节能减排技术创新将加速，并在各行业加速推广应用。例如，交通部门将推广新能源汽车和氢燃料，倡导公共交通出行；能源部门加大可再生能源、核能发电、二氧化碳捕获与封存（CCS）等技术的研发与应用；工业部门的工艺流程创新、建筑部门的热泵技术、农业与土地部门的垃圾焚烧处理也将是重点推广应用的减排技术。这些将持续提高各行业能效，单位GDP的能源消耗量和碳排放量持续大幅下降[8]。

2）能源消费结构持续优化，可再生能源占比持续快速提升。目前，人类活动产生的二氧化碳排放主要来源于化石能源燃烧，因此，二氧化碳减排主要依靠减少化石能源的应用。在碳中和约束下，化石能源消费将显著下降，即使碳捕获、利用与封存（CCUS）技术得到快速发展并实现大范围商业化应用，化石能源消费依然会有较大幅度下降[9]，未来主要依靠可再生能源供应增长来满足能源消费需求，预计2050年全球可再生能源消费的占比将提升至30%以上（见图1）[10]。

图1 2050年近零排放约束下能源消费结构变化[10]Fig.1 Changes of energy consumption structure under the background of near-zero emission by 2050[10]

3）化石能源发展空间显著受限。实现碳中和目标，主要依靠低碳和减排政策的大力实施，这些将对化石能源行业产生双重冲击。一方面化石能源行业本身的能源消耗巨大，低碳政策将增加其碳排放成本，进而增加生产成本，降低其在能源市场上的竞争力；另一方面，低碳政策将增加各行业化石能源的使用成本，从而降低了化石能源需求。因此，长期来看，一次能源消费中化石能源消费的占比将大幅降低，化石能源的发展空间将显著受限。

4）相当长一段时间内能源安全问题依然突出。受制于能源需求和供应的区域不平衡性，能源供应安全一直是全球能源市场的重要议题。改革开放以来，中国能源需求快速增长，导致中国能源安全、特别是油气供应安全问题愈加突出，目前石油和天然气对外依存度分别超过70%和40%。在碳中和约束下，中国的化石能源需求将大规模减少，会在一定程度上保障油气供应安全，但目前中国能源需求增长仍将持续一段时间，而可再生能源供应增长无法满足能源需求增长，特别受制于终端能源应用、能源输送及存储技术的约束，能源供应将面临更多新问题，能源安全问题依然较为突出。

2 碳中和目标对油气行业的影响

为确保碳达峰和碳中和目标的实现，各国将会出台更加严格的低碳、减排政策和措施，将对全球油气行业产生长远、广泛和深刻的影响。

1）油气需求峰值提前到达，天然气仍有一段黄金发展周期。碳中和目标将限制化石能源需求发展空间，使得油气需求峰值提前到达，特别是石油需求峰值。据多家国外知名能源研究机构预测[11-12]，在可持续发展情景下，2025年前全球石油需求将达到峰值，2030年前全球天然气需求将达到峰值，然后将以较快的速度下降（见图2）。我国石油需求将在2030年之前达到峰值，天然气需求将在2040年左右达到峰值。

图2 不同情景下全球化石能源需求走势[11]Fig.2 Global fossil energy demand trends under different scenarios[11]

2）油气市场不稳定性增加，油气价格在中低位剧烈震荡。页岩油气革命以来，油气投资增长推动北美油气产能建设快速增长，也造成了油气市场供应过剩局面，加上近年来油气消费增速放缓，油气价格大幅下滑并维持低位震荡。未来在碳中和约束下，温室气体排放约束趋紧，化石能源消费减少，尽管以欧佩克为主的供应方将加强对油气供应的协同调控，但油气供过于求的局面将更加显现化，且大概率将不断加剧。因此，油气供需基本面保持宽松，油气价格恢复高位几无可能，短期内受到油气需求波动影响，市场价格走势不稳定性增加，剧烈震荡将成常态。

3）中短期油气勘探开发保持活跃，长期石油工程市场发展空间有限。目前，油气消费在全球能源消费中的占比在一半以上，油气消费需求在达峰前还有一定的增长空间，2030年前油气勘探开发将保持活跃，石油工程市场规模总体上仍有一定增长空间（见图3）。“十四五”期间，随着油价逐渐反弹，石油工程市场保持复苏态势。然而，一旦石油需求达峰，特别是油气需求都达峰后，油气需求走向下滑态势，油价保持低位，油气勘探开发活动将逐渐收缩，而传统石油工程市场也将面临萎缩局面。

情况 2 u1,…,u10的颜色当中互不相同的仅有两种,不妨设f(ui{1,2}, i=1,2,…,10,则当每个C(vj)是2-子集时不包含颜色1或2,因此可以作为Y中顶点色集合的{1,2,3,4,5}的子集的数目为当20≤n≤30时,19个集合不能区分Y中的n个顶点,矛盾。令B=B1∪B2∪B3,其中:

图3 全球石油工程市场规模变化Fig.3 Changes in global petroleum engineering market size

4）油气勘探开发低碳化转型将成为趋势，低碳技术飞速进步。在减排政策的刺激下，油气勘探开发也将成为油气行业减排的重点领域，勘探开发低碳技术将成为减排的关键，主要包括大规模推广应用电动化和节能装备、钻井液和压裂液循环利用、工厂化作业和钻井提速技术等。另外，油田服务流程将持续优化，装备和物资管理将进一步提升，利用效率将大幅提高，搬迁和物流过程的排放将大幅降低；采油气厂站将加大应用节能技术，优化能源投入结构，太阳能、风电等可再生能源的应用将进一步扩大。同时，低碳减排技术攻关将不断增强，石油工程技术将实现低碳化发展。

5）应对气候变化行动将增加油气生产企业融资难度。一方面，全球应对气候变化行动对资本市场产生深远影响，油气等化石能源项目的投资长期回报不再被看好，这直接导致近年来全球油气公司现金流吃紧，股价持续下滑；另一方面，社会公众积极参与应对气候变化行动，低碳和无碳将成为企业社会责任的重要方面，企业生产经营及投资引起的碳排放情况将显著影响其在公众心中的信誉和形象，银行、投行等金融机构的融资去向将引起社会公众的更多关注，投资低碳产业将成为必然趋势。所以，化石能源行业融资难度和成本将显著上升，现金流和债务管理面临更大挑战。

3 碳中和约束下油公司转型发展主要举措

为确保碳达峰和碳中和目标的实现，政府必将出台更加严格的碳约束政策和减排措施，这给油气企业带来机遇和挑战，国内外大型油公司主动应对，采取了一系列转型举措。

1）设定低碳发展目标，强化绿色低碳发展战略。近期，欧洲大型油公司纷纷宣布碳中和目标。其中，BP公司宣布2050年实现碳中和，壳牌公司宣布2050年或更早成为净零排放的能源企业，道达尔公司宣布2050年在全球生产业务及客户所使用的能源产品中实现净零排放。美国大型油公司没有设定碳中和目标，但也在减排方面做出响应：埃克森美孚公司计划2025年将全球业务的甲烷排放强度降低40%～50%、燃除强度降低35%～45%，并在2030年前消除常规燃除；雪佛龙公司计划2028年将碳排放强度减少35%（与2016年相比），2030年使常规燃除为零。我国中国石化和中国石油已提出2050年左右实现碳中和目标，中国海油已启动碳中和规划，将全面推动公司绿色低碳转型。

2）加强低碳转型发展，加速发展低碳能源业务。在全球应对气候变化行动持续推进的背景下，传统大型油公司一直在向综合能源提供商转型，新冠肺炎疫情和低油价的叠加影响加速了这一转型进程，推进低碳能源业务发展更加迫切。欧洲油公司在发展低碳能源业务方面较为激进，低碳化发展趋向更加显著，BP、壳牌和道达尔等公司开展低碳能源业务较多，包括生物质能、太阳能、风能、氢能、储能、碳捕集（利用）与存储（CCS/CCUS）等[13]；美国油公司在发展低碳能源业务方面较为保守，围绕主营核心业务稳步拓展，埃克森美孚、雪佛龙和斯伦贝谢等公司主要投资CCS/CCUS、风能、地热和生物质能等低碳能源业务。我国的中国石化和中国石油均在生物质能、CCS/CCUS、太阳能、风能、氢能、地热和储能等低碳能源业务方面进行了技术研究与试验，并取得了一定的进展。

4）加大新能源业务投资，为低碳发展提供资金保障。近年来，国际油公司在保持油气业务核心地位不变的同时，逐渐加大新能源业务投资，挺进低碳领域，加速能源转型。BP公司计划在10年内每年向低碳领域投资约50亿美元[14]，以构建基于低碳技术的一体化业务组合，主要包括可再生能源、生物质能、氢能和CCUS。目前，壳牌公司每年在可再生能源和其他清洁能源领域的投资额达10亿～20亿美元，并计划到2050年每年投资20亿美元用于可再生能源和清洁能源技术，2050年新能源业务收入占总收入比例达20%。2019年，道达尔公司超过1/3的净投资被用于综合天然气、可再生能源和电力部门，未来将不断增加对可再生能源的投资，预计2030年该公司可再生能源业务收入占总收入的比例达20%。雪佛龙公司近3年低碳业务投入约16亿美元，碳捕集技术投资超10亿美元。

4 碳中和约束下油服公司转型发展的应对策略

在碳中和约束下，油公司将加速推进低碳化转型，逐步减少油气业务投资，并不断加大新能源领域的投资，这对油服公司的可持续发展和效益提升带来了严重的挑战，需要强化石油工程低碳化发展，加速布局低碳能源服务业务，满足油公司低碳转型的需求。

1）加强顶层设计，强化低碳发展战略。在全球积极应对气候变化的大背景下，企业会更加注重低碳发展，尤其是能源企业，其碳排放更易受到社会关注。国际油服公司十分重视企业社会责任建设，早在21世纪初就制定了低碳发展战略，积极参与低碳发展组织，加强企业碳排放管理，披露碳排放数据。2019年，斯伦贝谢公司承诺设定基于科学的温室气体减排目标，确定了至2021年的减排目标，并提交给科学减碳倡议组织(SBTi)。在此背景下，斯伦贝谢公司成立了新能源公司，专注于氢能、生物质能、地热、CCS及锂提取等低碳能源业务。贝克休斯公司设定了2050年前实现净零碳排放的目标，持续缩减油田服务和设备业务规模，重点推进能源转型和可再生能源技术服务业务，其油气咨询公司Gaffney、Cline和Associates率先启动碳管理实践，成为第一批可以提供碳强度、碳解决方案评估及减排认证的咨询类公司。

2）加大低碳技术攻关，促进石油工程业务低碳化。国际油服公司一直重视新技术研发，近些年不断加大低碳技术投资，以减少石油工程服务业务的碳排放。一是围绕提高钻井完井效率和质量、提高单井产量等目标，持续提升石油工程技术水平，以技术创新带动效率和效益提升，进而实现节能减排。二是加大新兴技术融合创新和应用，包括数字化、大数据、云平台及智能技术，以赋能传统技术服务业务，提供更加高效、快捷、安全的综合解决方案，帮助油公司持续提升勘探开发效益。

3）优化业务结构，布局低碳能源服务业务。油服公司充分利用国际大型油公司加大低碳能源业务投资带来的市场机会，积极优化业务结构，布局低碳能源服务业务。斯伦贝谢、贝克休斯等公司引领转型发展，不断加大氢能、CCUS、生物质能和地热等低碳能源技术服务业务的发展力度。其中，斯伦贝谢公司采取其常用的业务拓展策略，与各领域中技术先进或综合实力较强的公司加强合作，成立合资公司共同发展低碳能源业务；贝克休斯公司的低碳能源业务拓展方式则相对稳妥，在现有业务基础上稳步拓展，开展天然气、LNG、数字化、密集监控和碳捕集等能源转型新业务，为多行业提供涡轮机械和过程解决方案、数字解决方案，帮助客户减少碳排放。

5 碳中和约束下我国油气行业的发展建议

目前，我国油气供应安全问题依然突出，油气企业在积极勘探开发国内外油气资源、实施“增储上产”的同时，还需在碳中和约束下，强化节能优先战略，健全企业碳排放制度，在做强主业的基础上，加快新能源与油气业务协同发展，加大绿色低碳技术研发力度，促进企业绿色低碳转型发展。

1）推进油气产业提质升级，发挥国家战略科技力量优势。随着市场竞争的加剧，创新在未来油气业务高质量发展中的核心地位将进一步凸显。碳中和目标下，未来国际油价大概率保持中低位震荡运行，油气勘探开发业务亟需依靠技术创新推进降本增效，提升发展质量。建议国家出台相关政策，刺激油公司进一步加大科研投入，实施油气战略性科学计划和科学工程，把攻克“卡脖子”技术作为创新驱动的突破方向。同时，深化科技体制改革，激发创新活力，推进油气产业实现高质量发展。

2）更加注重油气供应安全，有序推进能源低碳化转型。伴随应对气候变化行动的深入开展，能源消费结构将进一步向低碳化、无碳化发展，这给我国现有以煤炭为主的能源结构带来较大挑战。油气作为能源低碳化转型的过渡桥梁，短期仍有一定的发展空间。特别是在面临百年未有之大变局的外部形势下，能源供应安全特别是油气供应安全仍是我国今后一段时期内能源发展的重要主题。因此，需要落实油气企业增储上产主体责任，深入推进“七年行动计划”，加大油气行业投入力度，大力提升油气勘探开发力度，加强油气自主供应能力，夯筑能源转型过渡桥梁，稳步安全实现我国能源低碳化、清洁化发展目标。

3）力促油气企业减排贡献，加速低碳技术创新。研究制定油气行业减排政策，促进油气企业走绿色低碳发展之路。加强碳达峰和碳中和对油气行业长远影响研究，确定油气行业绿色低碳转型发展的战略目标和路径。推进油气企业温室气体排放和减排管理能力建设，夯实碳排放盘查、核查和监测等基础工作。加快布局油气行业低碳技术，引领油气行业发展新趋势。加大石油工程低碳技术和低碳能源技术创新力度，支撑勘探开发业务低碳发展。重点研发节能与提效、减排与资源化、CCUS等节能低碳技术，助力油公司提升应对气候变化能力，落实温室气体减排行动，保障我国碳中和目标的实现。

4）深化体制改革，加快油气产业转型发展。在碳达峰和碳中和约束下，油气行业要坚定不移地深入贯彻落实“四个革命、一个合作”的能源安全新战略，持续深化油气体制改革，发挥市场在油气产业链资源配置中的决定性作用，更好地发挥政府作用，建立健全竞争有序、有法可依、监管有效的石油天然气体制。同时，鼓励油气企业围绕能源主业开展多元化能源供应业务，积极发展地热、氢能和生物质能等可再生能源，全力保障国家能源安全，促进生产力发展，满足人民群众需要。

6 结束语

目前，全球应对气候变化进入新阶段，大幅减少温室气体排放迫在眉睫，经济低碳化趋势越加明显，尽早实现碳中和已成为国际共识。为实现碳中和目标，能源结构将持续转向低碳化、无碳化，化石能源需求占比将大幅下降，油气需求峰值加速到来。油气企业面临着双重压力，一方面，全产业链面临低碳化转型，加大低碳技术应用，大幅降低油气产业链的温室气体排放；另一方面，油气业务增长空间有限，油公司面临业务低碳转型，加快发展新能源业务，加大低碳能源供应，成为综合能源供应商。因此，制定低碳发展目标和路线图，尽早开展低碳发展转型，在全产业链实现一体化协同低碳发展，将是近期油公司战略转型的重要举措；而油服公司要紧密围绕油公司业务转型，加强低碳技术服务业务优化布局，快速打开低碳业务市场，为油气公司实现碳达峰和碳中和目标提供坚实的支撑。