“双碳”目标下我国能源行业高质量发展思考与建议

汪梦诗 金亦秋 张红超 徐 斌 卢 山

（1.中国石油勘探开发研究院；2.中国石油勘探与生产分公司）

1 应对全球气候变化从共识到行动

近百年来，由于人类的社会活动，全球气候发生了很大变化，气温上升明显，极端气候频发，生态环境日益恶劣，对人类的生存与发展构成威胁。控制碳排放、实现碳中和，已成为国际社会的共识，并正在采取积极的行动。

1.1 我国提出“双碳”目标的背景

20世纪，包括温度与降水在内的主要气候特征发生了很大变化，主要表现为[1-2]：一是最近100年来（1906—2005年），全球地表平均温度上升了0.74℃，北半球较高纬度地区温度升幅较大，尤其是北极，升温速率几乎是全球平均速率的2倍；二是极端气候事件（如高温、干旱、洪涝、冰雹、风暴等）发生频率和强度增加，生态系统遭受破坏，冰川融化、海平面上升，自然灾害加重，不仅造成经济损失，更导致全球百万人死亡。这些变化引起国内外各界与专家学者们的高度关注，得出的共识是：18世纪中叶工业革命以来，化石能源大量使用，大气中二氧化碳浓度攀升，导致全球气候系统变暖。据统计，自1850年以来，大气中二氧化碳浓度从280×10-6上升至450×10-6，全球气温上升了0.9～1.2℃，海平面上升了20cm[3]。

为应对气候变化，在全球范围解决二氧化碳浓度超标问题，2015年底，联合国在巴黎召开气候变化大会，通过了《巴黎协定》，确立了2020年后国际社会合作应对气候变化的基本框架，提出“把全球平均气温较工业化前水平升高幅度控制在2℃之内作为长期目标，并为把升温控制在1.5℃之内而努力”。世界气象组织发布的《2019年全球气候状况声明》显示，2019年全球平均温度较工业化前高出1.1℃。这对于人类来说，是一项艰巨的任务，必须要采取更切实的行动。

在这一背景下，我国做出承诺，提出碳达峰、碳中和的目标愿景。2020年9月，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上郑重提出，中国“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。2020年12月，中央经济工作会议进一步明确，将“做好碳达峰、碳中和工作”作为2021年8项重点任务之一。“碳达峰、碳中和”目标（简称“双碳”目标）既体现了中国作为负责任的大国，推动构建人类命运共同体的主动担当和情怀，同时也是全球绿色发展形势的必然。

1.2 “双碳”目标内涵及意义

“双碳”目标中的“碳”主要指的是二氧化碳。碳达峰指人类活动产生的二氧化碳排放量达到历史最高值，由增转降的历史拐点；碳中和是指人类活动产生的二氧化碳数量，与因人类活动而减少的二氧化碳数量达到平衡。碳达峰与碳中和紧密相连，前者是后者的基础和前提，后者是前者的终极目标。

碳中和需要各行各业的参与和配合，长期且分阶段完成。能源行业要实现“双碳”目标，一般可分为3个阶段：第一阶段，要达到基本运营不造成碳排放，即行业在生产过程中不排放二氧化碳；第二阶段，需要达到日常运营的二氧化碳净排放量是零，其他业务（如为其他行业提供的服务、制造的产品）的碳排放量也是零；第三阶段，确保运营生产中其他行业为本行业提供的服务、产品等也是在碳中和条件下完成的。如果所有行业都已实现第二阶段的碳中和，能源行业第三阶段的碳中和目标将自动完成；如果部分行业尚未实现第二阶段碳中和，当能源行业使用了这些行业的产品或服务时，需要做更多的减碳工作获得更多的碳配额来实现第三阶段碳中和。

1.3 世界各国碳中和进展与预期目标

为了达到“双碳”目标，各国正积极探索推进绿色发展路径。截至2021年5月，全球已有32个国家或地区宣布已实现或政府方面承诺实现碳中和目标（图1），乌拉圭、意大利等98个国家和地区正在商议碳中和计划[4]。苏里南和不丹两国因国土面积较小、森林覆盖率高，分别于2014年和2018年率先进入碳“负排放”时代；欧洲各国经济发展程度较高，环保意识强，是积极的碳中和推动者，波兰提出将在2035年实现碳中和，瑞典、芬兰、奥地利、冰岛均承诺在2040年前实现碳中和；发展中国家因发展需求迫切，对化石能源较为依赖，实现碳中和时间跨度相对较长。

图1 全球碳中和承诺时间表[4]

总体来说，发达国家将率先实现“双碳”目标，且出现在城市化完成之后。现阶段发达国家已基本实现碳达峰（图2），这主要是由于产业结构调整，如第三产业兴起，促使二氧化碳排放量下降。其次是由于能源结构变化，如美国于2007年基本实现碳达峰，之后的页岩气革命引领了世界能源技术进步和经济发展，也促进了能源结构调整，二氧化碳排放量快速下降，将有力支撑2050年前完成碳中和目标。德国2019年制订的目标是2050年实现碳中和，由于天然气和核能快速发展，碳排放在1972—1979年高位震荡后快速下降，从目前发展情况看，德国将远早于预估时间完成碳中和目标，或者是以极低的碳排放持续数十年，直到完全达到目标。日本在2011年3月福岛核事故后加大了煤炭等化石能源的利用，二氧化碳排放出现增长，但得益于节能减排技术发展、人口减少等原因，2013年后碳排放又逐渐下降。日本能源资源不足，受国际能源市场影响较大，预测将在其承诺的2050年附近实现碳中和目标。

图2 部分国家碳排放进程对比[5]

我国碳排放仍处于快速增长期，这和我国的城镇化水平、第三产业发展及经济增长有很强的关联性[6-8]。邹才能院士团队预测，在最理想的情况下，预计到2060年，我国二氧化碳减排至峰值的20%，剩余排放量主要通过二氧化碳封存及利用、人工碳转化、森林碳汇等方式消纳[9]。

2 实现“双碳”目标能源行业面临的挑战

能源行业是碳排放的主要来源，也是实现“双碳”目标的关键。据中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告[10]，我国能源相关二氧化碳排放量占温室气体排放量的78%，占碳排放量的87%。“双碳”目标对能源行业高质量发展提出了更高的期望与要求。作为国民经济的基础行业和国家支柱性行业，能源行业面临着前所未有的困难和挑战。

2.1 经济发展层面

发达国家和地区在经历两次工业革命后，经济发展到达一定水平，二氧化碳排放随之达到峰值，之后经济增长逐渐放缓，石油、煤炭等能源消耗大幅下降，同时对生态环境的追求使得清洁能源更受青睐，二氧化碳排放逐渐下降。这是一个自然的过程，是经济发展与生态环境博弈到一定程度后的自然结果。

当前中国经济已进入新的发展阶段，一次能源消费量以年均约4%的增长率增长，能源消费尚未达峰[5]（图3），对石油、煤炭等资源的需求量依然很大。根据我国的城镇化率、第三产业占有率、经济增长率预测，未来10～15年能源消费量仍将稳定增长。

图3 中国一次能源消费量变化[5]

欧盟承诺的碳达峰与碳中和实现时间相差70～80年，中国承诺的二者实现间隔仅为30年。中国与欧盟的碳中和路径几乎相同，但完成时间要紧迫得多。这需要国内各行各业，尤其是能源行业站在国家层面上思考如何在降低能源消费总量的同时保证经济持续增长。

2.2 资源层面

据bp世界能源统计年鉴（2021年版）[5]，2020年世界主要国家二氧化碳排放量约为320.0×108t，其中，中国、美国、印度分别以102.3×108t、44.3×108t、23.0×108t位居前三（表 1），中国二氧化碳排放量约占全球总排放量的1/3。二氧化碳主要来源于以煤炭、石油为主的化石能源燃烧[11]。2020年全球一次能源消费量达556.6EJ，其中石油（173.7EJ）、煤炭（151.4EJ）占比高达58%，天然气（137.6EJ）占比约为25%，核能、水电及其他可再生能源总占比略高于15%。全球对能源的需求依然强劲，石油、天然气和煤炭仍是主要能源来源（图4）。

图4 1990—2020年全球一次能源消费结构变化[5]

表1 世界主要国家2020年二氧化碳排放量[5]

中国一次能源消耗量逐年攀升，煤炭占绝对优势（图5），这和我国“富煤、贫油、少气”的资源禀赋是分不开的。能源行业二氧化碳排放量较高，在实现“双碳”目标进程中，需大幅降低煤炭、石油等高碳燃料的消费绝对值和占比，提高天然气、无碳能源的消费绝对值和占比，直至后者完全替代前者。从我国现有的资源占有结构和能源消费结构来看，规模发展清洁能源具有一定的挑战。

图5 2020年中国一次能源消费结构[9]

2.3 技术层面

减少碳排放主要有碳替代和碳捕集两大途径[9，12]。碳替代是用风电、核能等低碳、无碳燃料（统称为新能源）替代煤炭、石油等高碳燃料。目前，新能源开发技术尚未完全成熟，产业链不完整，时间和空间的分布差异较大，可利用的区域和时间有限，不同能源类型发电成本差异明显[13]。输电和储能技术仍处于瓶颈期，暂时没有合适的办法解决能量的过剩和补偿问题，碳替代任重道远。

碳捕集是利用吸收、吸附、循环或膜气体分离等技术，将二氧化碳从排放源中过滤出后，长期封存在合适的场所。碳捕集后有两种选择：一是继续将其封存在合适的场所，如枯竭油气田、盐水层、废弃煤矿等，即CCS技术；二是将收集来的二氧化碳转化、循环利用，产生经济效益，如油田驱油、合成可降解塑料、食品保鲜和储存、改善盐碱水质、种植植物等，即CCUS技术。CCUS是CCS的延伸，两项技术发展至今已近50年。

目前，全球二氧化碳埋存潜力巨大，接近13×1012t。应用CCS和CCUS技术，年捕集能力仅为4000×104t，主要应用于二氧化碳驱油。分析CCS与CCUS技术难以推广的原因，主要表现在成本压力大、安全风险高、商业推广难等方面。全球正在运行的规模CCUS项目仅有20余项[14]，主要集中在美国、加拿大等发达国家，这些国家支持政策配套，推动了CCUS等相关技术的规模发展。我国二氧化碳年捕集能力不足百万吨，还未形成完整的二氧化碳捕捉、运输到封存的产业链，缺乏大型示范工程经验积累，与发达国家相比差距明显。

国际大石油公司近年来非常重视绿色低碳发展，采取系列措施推动转型发展：一是以bp、壳牌、道达尔等为代表，动态优化调整上游业务布局，聚焦天然气、新能源等低碳业务，打造综合性能源公司；二是以雪佛龙、埃克森美孚为代表，坚守主营主业，大力发展天然气和碳捕获，实现全产业链发展；三是以康菲等为代表，大力发展本土核心油气业务，收缩国际业务，稳步转型。

国内三大石油公司及时调整完善发展战略，探索绿色低碳商业模式，强化创新发展。中国石油天然气集团有限公司（简称中国石油）在2021年工作报告中将“绿色低碳”纳入战略体系，明确了公司转型发展的重点方向，提出加快碳中和林建设、推动CCUS技术发展、推进绿化经营及做强绿色金融等[15-19]。中国石油化工集团有限公司（简称中国石化）着力构建以能源资源为基础，以洁净能源和合成材料为两翼，以新能源、新经济、新领域为重要增长点的“一基两翼三新”发展格局。中国海洋石油集团有限公司（简称中国海油）启动碳中和规划，成立海油发展清洁能源公司，大力推动海上风电，探索分布式能源、地热能、氢能等清洁能源的开发和利用。

3 实现“双碳”目标能源行业发展面临的机遇

“双碳”目标的提出，是挑战更是机遇。我们需要用对立统一的视角和辩证的思维去看待和思考能源行业当前面临的挑战，在危机中育新机，于变局中开新局。

3.1 政策层面

应对气候变化的《巴黎协定》代表了全球绿色低碳转型的大方向，各国统一行动，相继出台一系列政策，如美国发布《清洁未来法案》，提出国家清洁能源新标准；欧盟通过“碳边界调整机制”议案，致力于防止“碳泄漏”。欧美多样化、清洁化的能源结构，以及较成熟的碳排放权交易市场，在一定程度上冲击了我国传统能源产品的出口，为我国加快发展新能源产品、激发低碳零碳市场活力创造了机遇，各种能源替代技术将会不断涌现。

与此同时，我国加快构建新型能源治理体系，陆续出台相关政策为能源行业纾困。十九大报告提出了“推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系”，科技部正加快推进《碳中和技术发展路线图》编制，“十四五”规划明确提出“制定2030年前碳排放达峰行动方案”[20]，为我国能源清洁低碳转型发展提出了新的方向。能源行业需顺应世界科技发展和能源革命大势，加快推进我国能源生产和消费结构从以煤炭为主向以清洁低碳、无碳能源为主的跨越式发展。

3.2 市场层面

实现碳中和需要大规模资金投入，如欧盟通过财政补贴、税收优惠等措施，推出了5750亿欧元的氢能投资计划；沙特阿拉伯与美国公司合作，投资70亿美元致力于建设全球最大的绿色制氢项目；德国针对煤电转型实施了每千瓦装机225～390欧元的补偿措施；多国为推动汽车电动化，出台了减免购置税、增加用户补贴等行业扶持政策[21]。

能源行业的投资方向将带来新的产业和增长点，包括清洁能源、智能电网、电动汽车等有助于降低二氧化碳排放的产业，实现经济与环境双赢[22]。在实现碳中和的进程中，会越来越重视效率的提升和能量的节约，如汽车的产品升级、新能源电池和充电桩的“改头换面”、电能的储集及削峰填谷式差价生产等，会大幅增加新能源产业链投资机会。同时，碳配额在不同行业、不同公司间也会形成交易，碳排放高的行业可能需要向有剩余碳配额的行业购买碳配额，并在自身产业建设中，更多地考虑碳排放因素。未来碳中和市场需要全行业参与，共同推进3个阶段目标的实现。这些都为能源行业开放合作，在投资结构重构中充分利用自身行业优势，抓住机遇点提供了良好的市场契机。

3.3 行业层面

能源行业既是能源生产大户，也是能源消耗大户，我国一些油田能源消耗成本接近操作成本的30%，距离实现第一阶段目标还有很长距离。“双碳”目标的实施将会倒逼能源行业转型发展，淘汰低效落后产能，升级换代，全面提升能源利用效率，激发创新活力。

传统能源行业在发展新能源方面具有很强的资源和技术优势。以中国石油为例[23]，除拥有丰富的油气资源外，还具有发展地热、风能、太阳能等新能源的地缘优势。玉门油田作为中国石油油田转型升级的典型代表，努力打造“绿氢”示范工程，向资源综合开发利用转型发展。此外，新能源技术与传统能源技术具有一定相似性、发达国家碳中和前期探索和经验等，都将为传统能源公司发展新能源提供借鉴，有助于节约人力、财力、物力。新能源对传统能源的替代虽然还有很长的路要走，但近5年新能源成本大幅降低，部分地区已达到或低于化石能源发电成本[9，13]，发电量逐年攀升，尤其是核电、风电、太阳能的发电量，竞争优势逐渐显现（图6）[24]。

图6 2010—2019年中国能源发电量变化[24]

4 建议

能源是经济社会发展的动力，是国民经济和社会发展的重要物质基础。能源行业转型发展对我国实现碳达峰、碳中和目标具有重要的推动作用。无论是主动应对还是被动应付，都是挑战和机遇并存、先机与危机共生，关键在于如何积极有效应对挑战、把握机遇。为此提出以下思考和建议：

（1）全面考虑我国经济发展、资源禀赋、产业结构、技术瓶颈等现状，统筹做好化石能源和非化石能源协同发展。一是重视资源节约集约利用，充分调研并借鉴世界各国节能减排和生态文明建设实践经验，特别是已经实现了经济增长与碳排放和能耗脱钩的北欧5国（挪威、瑞典、丹麦、芬兰和冰岛），提高能源利用效率，早日实现经济和生态可持续发展；二是加强顶层设计，统筹各省构建区域化、本土化的新能源供应体系，引入市场力量，优化布局风、光、电、核、生物质能等新能源技术和储能技术攻关以及商业化、经济化应用，有序推动低碳能源对高碳能源的替代，实现能源消费结构调整；三是立足自身能源业务发展和行业优势，突破CCS、CCUS等关键核心技术攻关和现场示范工程建设难点，发挥天然气、氢能等清洁能源的比较优势，力争早日实现化石能源清洁化、清洁能源规模化、多种能源综合化、终端能源再电气化。

（2）全面考虑全球技术变革和市场需求，大力推进智慧能源建设。一是构建煤、油、气、电多种能源互补格局，实现多种能源系统在能源供给侧、输/配侧、需求侧互联互通，规避能源供应风险，提高综合用能效率；二是建立完善可再生能源消纳市场机制，利用多点信息监控和大数据平台，实行可视化能源管控中心与移动运维工作站协同作业，敏捷运营，解决能源消纳、补偿问题，实现产消双向灵活联动；三是深化绿色低碳能源与其他产业深度融合，如“低碳能源+建筑”“低碳能源+新材料”“低碳能源+制造”“低碳能源+交通”，构建新形态的能源生产和消费模式；四是坚持行业创新和金融体制改革融合，加强碳金融产品研究和风险控制，强化国际交流合作，发挥碳交易市场的作用，加速碳达峰，推进碳中和。

（3）全面考虑我国国情及新能源现阶段成本等因素，借鉴发达国家能源行业实践经验，争取我国相关政策支持。一是加大对传统能源产业转型升级的政策扶持、立法保护和市场引导力度，健全能源转型投资融资政策体系，最大限度释放市场活力，重点包括节能减排，能效提升，天然气开发利用，氢、风、光、热等新能源替代，CCS、CCUS技术等方面；二是加强碳市场顶层设计，尽快出台碳排放交易管理条例，制定与碳相关的关税、准入政策和产品标准，强化碳市场监管与规范，有序推动全国碳市场建设；三是完善绿色金融政策体系，出台绿色金融发展支持政策，推动各行业环境成本内部化，促进3个阶段目标的实现，推动能源行业碳中和目标的实现。