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中國油氣供需結構研究綜述

2023-09-01 02:56王震孔盈皓
石油科學通報 2023年4期
關鍵詞:達峰消費量峰值

王震,孔盈皓

中國海油集團能源經濟研究院,北京 100013

0 引言

2020年9月,中國首次向國際社會承諾二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值、2060年前實現碳中和。實現碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革,是一項復雜艱巨的系統工程,面臨諸多嚴峻挑戰,其中能源領域是主戰場之一?!半p碳”目標要求中國能源體系在今后40年內實現史無前例的革命性變革和深度化脫碳,打破以化石能源為主體的既有能源消費模式,轉向以可再生能源為主導的能源消費體系。中國共產黨二十大報告進一步提出要加快規劃建設新型能源體系,這是中國針對“碳中和碳達峰”工作實踐經驗的總結,也是中國能源行業轉型升級的必然要求。

中國是世界上重要的油氣消費國,是全球第一大石油和天然氣進口國,國內油氣消費高度依賴進口。在推進碳達峰碳中和、新型能源體系建設過程中,中國油氣行業機遇與挑戰并存。本文以中國油氣供需結構為研究對象,以雙碳目標為背景,以新型能源體系建設為抓手,分析中國油氣行業供需現狀和未來發展趨勢。首先,分析中國油氣產業的發展現狀。其次,通過對機構能源展望以及相關學者研究成果的梳理,探討中國油氣生產、消費的未來變化以及不確定性。最后,針對中國油氣的供需矛盾,提出優化油氣供需結構的對策和建議,以期為中國油氣行業的可持續發展提供政策參考。

1 油氣在一次能源中的地位與供需現狀

1.1 油氣是中國重要的一次能源

油氣在一次能源消費中的占比長期維持在20%以上的水平,是中國重要的一次能源。2011年,在中國一次能源消費中,煤炭占比為70.2%,油氣合計占比為21.4%,非化石能源占比為8.4%。2011年以來,中國能源消費結構低碳化趨勢明顯,煤炭消費占比較快下降,非化石能源消費占比快速提升,天然氣消費快速增長推動油氣占比穩步上升。2022年,油氣在一次能源消費中的占提升至26.4%,與2011年相比增長5個百分點。其中,原油占比為17.9%,與2011年相比增長1.1 個百分點;天然氣占比為8.5%,與2011年相比幾乎翻番。

1.2 中國石油供需現狀

近十年來,中國原油消費依然保持較快增速。隨著中國工業化進程持續推進,城鎮化水平不斷提升,中國石油表觀消費量由2013年的不足5 億t增長至2022年的7.2 億t,年均增長4.4%。盡管交通用油依然是過去十年中國原油消費增長的主要驅動力,但成品油消費增速出現了明顯的放緩跡象,化工用油量較快攀升。

圖1 中國一次能源消費占比Fig.1 Proportion of primary energy consumption in China

1.3 中國天然氣供需現狀

近十年中國天然氣市場處于高速增長期。2015年至2022年,天然氣消費量年均增長約200 億m3,實現消費量翻番。2016年天然氣消費量首次超過2000 億m3,2019年消費規模就突破3000 億m3,2022年達3663 億m3,與2013年相比增量約1990 億m3,增長129.2%。城市燃氣、工業和發電用氣是天然氣消費増長的主要驅動力。

中國天然氣供應由國產為主快速轉換為國產、進口并重[1]。為了滿足日益增長的天然氣消費需求,中國進口氣量呈現出快速增長態勢。2022年中國天然氣進口量約為1532 億m3,與2013年相比增加超過1000 億m3。同時,天然氣對外依存度也由不足30%快速攀升到40%以上。從進口渠道看,LNG 進口量于2017年超過管道氣進口量,2022年LNG 進口891 億m3,與2013年相比增加約630 億m3,而管道氣進口641 億m3,與2013年相比增加只有380 億m3。

2 油氣在新型能源體系中的作用與前景展望

2.1 中國油氣消費前景研究

近年來,中國油氣市場受到的關注日益提升,眾多國內外研究機構以及學者對中國油氣行業的發展前景進行了針對性的研究。目前,世界上具有影響力的能源展望報告從發布機構大致可以分為:國際機構、政府機構、咨詢公司以及能源巨頭。國際能源署(ⅠEA)與歐佩克(OPEC)是具有代表性的國際機構;代表性的政府機構美國能源署(EⅠA)、中國國家發展改革委能源研究所;發布展望報告的主要能源公司有英國石油(bp)、殼牌(Shell)等。近些年來,中國三大石油公司的研究機構也相繼發布了能源展望報告。還有一些咨詢公司,如ⅠHS、麥肯錫公司等也發布相關展望報告。除了研究機構之外,一些學者也對中國油氣行業的發展前景進行了分析與研判。

不同的研究在情景設置上有較大不同,但可以大致分為3 種[17]。第一類基于當前能源、經濟等政策,分析未來能源發展趨勢,可以概括為“延續發展”情景;第二類可以概括為“加速轉型”情景,指各國政府積極推動經濟、能源變革變;第三類則是立足1.5度或2 度控溫目標,反向推導未來能源系統變革,描繪能源轉型圖景的“目標倒逼”情景。

表1 國內外機構預測報告統計Table 1 Statistics of major institutions’ forecast reports

根據以上對情景的分類,在“目標倒逼”情景下,中國油氣消費的達峰時間更早、峰值更低、達峰后下降速度更快。實現碳達峰碳中和是中國重大戰略決策,因此本文主要對不同學者、機構研究成果中的“目標倒逼”情景進行分析。

2.2 石油在新型能源體系中的作用與前景

石油消費從燃料屬性向原料屬性過渡。油品的消費主要分為燃料、原料兩大類。燃料用途主要包括汽油、煤油、柴油、燃料油等,主要用于交通部門;原料用途主要是用于工業領域。中國海油集團能源經濟研究院發布的《2060 能源展望》指出,交通部門石油消費將在2025—2030年間達峰,溫和轉型碳中和情景(CNS)和深度轉型碳中和情景(CND)下峰值分別約為3.8 億t和4.2 億t;工業部門石油消費將在2030年前后達峰,CNS/CND情景下峰值分別約為2.4 億t和2.8 億t。交通部門石油消費在達峰后快速下降,2030-2060年下降幅度超過50%。而到2060年,CNS和CND情景下,工業石油消費相較于2030年僅下降25%和37%,預計工業石油消費占總消費量的60%以上。乞孟迪[18]的研究指出,成品油需求2025年達峰,基礎石化原料乙烯和PX,以及三大合成材料消費峰值將出現在2030年之后。到2050年,交通用油下降至1.4 億t;化工用油由2.5 億t峰值降至2 億t??锪⒋旱萚19]的研究顯示,2021—2030年,在全球貿易和化工需求的強勁推動下,中國石油消費保持增長,2030年左右達峰,峰值約7.8 億t;2031—2050年,交通運輸電動化轉型不斷推進,交通用油持續下降,化工用油保持穩定,2050年石油消費量約3 億t;2051—2060年,石油進一步回歸原料屬性,化工用油成為石油消費主力,2060年石油消費量約2.3 億t,化工用油占比超過60%。

中國石油消費將在2030年前達峰。在中石油經濟技術研究院[2]的可持續轉型情景下,電動車的快速發展將擠壓石油消費的增長空間,石油需求于2030年前達峰約7.8 億t,也使得石油作為燃料的利用空間受限。之后石油消費快速回落,2050年消費約3.8 億t,2060年約2.3 億t。除可持續轉型情景外,中石油經濟技術研究院發布的《2060年世界與中國能源展望》同樣分析了能源獨立情景與新能源加速情景,與可持續轉型情景相比,能源獨立情景與新能源加速情景下中國石油消費的峰值略低、下降速度更快、2060年的消費量略有減少。在中國海油集團能源經濟研究院的CNS情景下,石油消費增速放緩,預計在2025年-2030年間達峰后加快下降,峰值約為7.5 億t。由于工業原料用油和航空用油等核心需求較難被替代,2060年原油消費約3.6 億t。此外,中國海油集團能源經濟研究院發布的《2060 能源展望》分別探討了電力大發展情景(CNS-E)、氫能大發展情景(CNS-H)、CCUS大發展情景(CNS-CCUS)以及深度轉型碳中和情景(CND),與CNS相比,CNS-H、CNS-CCUS情景下石油消費變化有限,但在CND情景下,2060年石油消費約為2 億t,顯著低于CNS情景。在《BP世界能源展望》[8]的凈零情景下,2030年中國石油消費量約為7.9 億t,2060年降至1.3 億t。ⅠHS[13]的研究認為,中國石油消費量在2027年達峰,峰值超過8 億t,2050年下降至4.3 億t。

發電機高壓油頂起系統由高壓油頂起油泵、逆止閥、過濾器、高壓油管、管件、壓力開關和壓力表等部件組成,集成在2 250 mm×1 200 mm×1 800 mm的框內,布置在機坑外。常壓油取自推力油槽內,高壓油通過高壓油泵加壓后輸送至推力軸瓦,每個高壓油供油支管設置有一個單向閥,其系統原理見圖1。

圖2 雙碳約束下未來中國石油消費變化的典型路徑① ⅠEA未對2040年消費量做出明確預測,圖中值為筆者推測值,圖3 類似。Fig.2 Typical path of changes in China’s oil consumption in the future under the constraints of the Dual Carbon Goal

石油消費增長即將見頂,但在較長時間范圍內仍然保持較大的消費規模,石油在能源消費中始終占據重要地位,戰略地位仍不可替代[20]。綜合各種觀點,未來石油的原料屬性將進一步凸顯,但原料用油需求難以彌補燃料用油需求的下降,預計中國石油消費量大概率在2030年前達峰,峰值7.5 億t左右,2060年降至1.3 億~4.3 億t,主要集中在2.0 億t左右。

2.3 天然氣在新型能源體系中的作用與前景

中國天然氣消費增長空間巨大。在中石油經濟技術研究院[2]的可持續轉型情景下,天然氣是碳達峰階段推動經濟社會清潔低碳發展的主體能源,是碳中和階段支撐可再生能源躍升發展的最佳伙伴。2040年前,各領域用氣需求均將保持增長,2040年峰值突破6000 億m3,發電用氣貢獻增量的55%。2040年后,各領域用氣需求均回落,2060年降至3700 億方。與可持續轉型情景相比,在能源獨立情景與新能源加速情景下,中國天然氣消費峰值更低、達峰時間更早、2060年消費量更少。在中國海油集團能源經濟研究院的CNS情景下,天然氣在中短期內仍有較大的發展空間。在工業、交通、建筑等領域,利用天然氣代替煤炭等高碳燃料,仍有較大的需求空間。天然氣消費量預計在2040年前后達峰,峰值約為5500 億~6500 億m3,2060年降至4200 億m3。與CNS相比,CNS-CCUS情景下天然氣的空間明顯擴大,而在CND情景下,電氣化的推進、氫能的規?;l展將促進天然氣消費提早達峰,預計在2030—2035年即進入峰值平臺期,峰值約為5200 億m3,2060年降至2100 億m3,發展空間被顯著壓縮。在《BP世界能源展望》[8]的凈零情景下,2030年中國天然氣消費量約為4700 億m3,2060年降至1800 億m3。ⅠHS的研究認為,中國天然氣消費量在2036年達峰,峰值約4700 億m3,2050年下降至3600 億m3。黃維和等[21]的研究指出,統籌考慮“雙碳”目標、能源安全、資源稟賦、經濟性等因素,“碳中和”目標下預計2035—2040年中國天然氣消費將達到峰值6000 億~6500 億m3,2060年天然氣消費約為3500 億~5300億m3,在一次能源消費結構中占比10%左右,在新型能源體系建設中將發揮重要作用??锪⒋旱萚19]的研究表明,天然氣是可再生能源的“最佳伙伴”,未來將與其融合發展。2021—2035年,天然氣消費快速增長,城市燃氣、工業燃料、發電用氣均有較大增幅,2035年消費量約6000 億m3;天然氣消費在2040年前達峰,峰值近6500 億m3,2036—2050年間預計調峰發電用氣是主要增長來源;2051—2060年,隨著取暖、工業用氣電力替代,天然氣消費平穩下降,2060年降至約4000 億m3。范靜靜等[22、23]研究指出,2020—2030年,天然氣消費將穩步上升;2030年之后,天然氣發展降速,并在2035—2040年間達到峰值,峰值約為6000 億m3;2040年之后,隨著可再生能源在能源系統中的主體地位不斷上升,天然氣將逐漸退出。Xunzhang Pan等[24]研究表明,中國天然氣消費將于2040年達峰,峰值為7800 億m3,2050年下降至6200 億m3。

圖3 約束下未來中國天然氣消費變化的典型路徑Fig.3 Typical path of changes in China’s natural gas consumption in the future under the constraints of the Dual Carbon Goal

天然氣是最為清潔低碳的化石能源,是中國能源行業由高碳向低碳、零碳轉型的重要抓手,在較長時間內仍將持續增長[25-26]。綜合來看,不同機構與學者對中國天然氣消費峰值的預測存在較大差異。中國天然氣消費將在2040年前達峰,峰值在4500 億~7800 億m3之間。在2040年后,不同機構對國內天然氣消費量的預測差距進一步擴大,2060年消費量的預測區間在1500 億~5500 億m3,集中在4000 億m3附近。

3 中國油氣供應來源

3.1 原油供應來源

原油產量進入平臺期,但有望長期穩產在2 億t以上。中石油經濟技術研究院的研究指出,中國將持續加大油氣勘探開發支持,推動2040年前石油產量穩定在2 億t。中國海油集團能源經濟研究院認為,中國原油產量在2030年前將保持在2 億t水平,隨后進入緩慢下降期,到2060年降至1.7 億t左右。賈承造[27]研究指出,預測2035年中國原油產量有望繼續維持在在2 億t的水平,但需要技術進步的推動非常規原油增產,低滲透、致密油、頁巖油增產有望超過2000 萬t。潘繼平[28]研究指出,國內石油產量在“十四五”后期達到峰值并保持到2030年前后,隨后5年時間小幅下降,但預計仍將維持2.0 億t以上。

進口在較長時間內依然是國內原油供應主要的來源之一[29]。中石油經濟技術研究院的研究表明,到2040年,原油進口規模仍維持3~5 億t,需立足國內國外兩種資源兩個市場,持續打造開放條件下的能源安全保障體系。中國海油集團能源經濟研究院研究認為,石油對外依存度經歷平臺期后穩定下降,但進口需求長期存在。石油對外依存度在2030年前將小幅上升,隨后持續下降;CNS和CND情景下,2040年石油對外依存度分別為68%/55%,進口量分別為4.1 億t/2.5 億t,2060年將降至52%/16%。

3.2 天然氣供應來源

中國天然氣勘探開發處于早中期階段,增產潛力大。中石油經濟技術研究院的研究認為,國內天然氣產量有望突破3000 億m3。中國海油集團能源經濟研究院指出,在常規天然氣與非常規天然氣“雙輪”驅動下,國內天然氣產量繼續穩步增長,2035年有望突破3000 億m3。中國工程院發布的《油氣工程技術2035 發展戰略研究》顯示,隨著深水、陸上深層-超深層常規天然氣、深層-超深層頁巖氣、深層煤層氣勘探開發技術的突破和完善,2035年中國天然氣產量有望突破3000 億m3,其中致密氣、頁巖氣以及煤層氣等非常規天然氣占比約50%[30]。賈承造[27]研究指出,非常規資源將成為增長主力,預測2035年中國天然氣產量在3000 億m3水平穩產。其中,常規氣產量1400 億m3、致密氣700 億m3、頁巖氣700 億m3、煤層氣200 億m3。潘繼平[28]研究表明,國內天然氣在“十四五”持續加大投入的基礎上,在2030年前將持續保持年均增產100 億m3以上,年產氣量超3000 億m3,之后5 至10年可持續增產至3300 億m3以上,年均增產幅度逐步放緩。黃維和等[21]研究表明,中國天然氣產量2040年后達峰,峰值產量超過3000 億m3,并且有望穩產到2060年,疊加煤制氣、生物質制氣后,國內資源自主供給能力可保持在50%以上。陸家亮[31]、王建良等[32]研究認為,中國天然氣產量具有突破4000 億m3的潛力。

中國天然氣進口量將持續增長[33]。在中國海油集團能源經濟研究院的CNS/CND情景下,2040年天然氣進口量分別為3000 億m3/1800 億m3,對外依存度分別為49%/38%。

未來中國管道氣進口仍有較大增長空間。2022年,中國管道氣進口超過600 億m3,約350 億來自土庫曼斯坦,約150 億來自俄羅斯。截至2022年底,中國天然氣管道進口能力約為1050 億m3/a,其中中亞管道進口能力約550 億m3/a,中俄東線進口能力約380 億m3/a,中緬管道進口能力約120 億m3/a。未來中國管道氣的進口能力有望達到1850 億m3/a,其中中亞管道進口能力有望增長至850 億m3/a。若中俄中線能夠建成,中俄天然氣管道的總進口能力有望達到980 億m3/a[34]。

中國LNG進口能力將持續攀升。截至2022年底,中國LNG接收站的接收能力約為1 億t/a(約1400 億m3/a)??紤]在建以及規劃項目,2025年中國接收站的接收能力有望增長至1.5 億t/a,2040年有望突破2 億t/a[34]。

4 中國油氣行業發展面臨的不確定性

油氣消費前景存在不確定性。綜合以上研究,石油消費達峰時間與峰值幾乎形成行業共識,但達峰后下降路徑存在較大差異。而天然氣消費的達峰時間幾乎形成共識,但峰值消費量差距較大,達峰后的下降路徑差異更大。

油氣行業穩產增產面臨不確定性。一是國內油氣勘探開發難度日益增大[35]。目前中國石油資源已經進入勘探中期,尚有開發潛力的常規資源主要位于中西部,且絕大多數是低品質資源,短時間發現新油田、大油田的可能性很??;同時東部老油田普遍存在資源條件逐年變差、成本上升等現象,中后期開發難度日益增加。非常規石油資源勘探開發目前仍處于局部領域探索階段,大規模商業性開采的技術和經濟可行性還有待進一步驗證。二是放開國內油氣勘查開采市場,有利于吸引外企和私人資本流入,提高勘探開發活躍度,增加油氣儲產量,但目前在相關部門推動下國家石油公司退出大量探礦權勘查區,但這些勘查區并未全部重新投放市場,造成全國在登記油氣勘探面積顯著下降[36],全國油氣勘探投入受到影響,進而可能對未來一段時期內實現國內增儲上產任務產生不利影響。三是油氣開采面臨愈加嚴格的環保約束。油氣生產企業既是能源生產者也是耗能和排放大戶,隨著環保呼聲日益高漲、環保法規日益嚴格[37],油氣勘探開發活動面臨越來越大的環保壓力和限制[38]。

油氣進口面臨不確定性。盡管目前全球油氣資源總體豐富,勘探開發潛力依然較大,但分布不均衡,少數國家或地區占據絕對壟斷地位[39-40]。特別是,烏克蘭危機后,歐美對俄羅斯展開全面制裁,將大幅削弱俄羅斯未來油氣供應能力[41],全球油氣供應將會處于一個“脆弱平衡”或“緊平衡”的狀態,市場波動將進一步加劇,進口成本面臨不確定性。此外,中國能源運輸航道封鎖等風險較大[42]。中國超過80%的原油進口需途經馬六甲海峽和霍爾木茲海峽,原油運輸依賴海運,且通道單一[43-44]。天然氣消費仍處于快速增長期,對外依存度持續上升。但目前全球天然氣定價機制尚不成熟,容易受到投機因素的影響大漲大跌,影響中國天然氣進口安全[45-46]。

油氣產業升級面臨挑戰。隨著煉油產能不斷釋放與新能源車銷量快速增長,中國汽、柴油等燃料產能過剩嚴重[47],傳統煉廠轉型升級極為迫切[48-49]。更重要的是,油氣行業特別是石油行業,消費即將達峰,消費達峰后油氣行業部分煉廠、加油站等固定資產將不得不被處置[50]。

5 結論及建議

油氣是中國現階段重要的一次能源,在中國能源系統中的作用短期內難以被替代,將長期在中國能源系統重占據重要地位。國內油氣產量難以滿足需求,進口將在中國油氣供應中長期占據主要地位。當前世界正經歷百年未有之大變局,能源行業步入重大變革期,中國油氣進口、消費以及行業轉型面臨的不確定性因素增大,油氣行業以及政府部門需積極應對。

一是加大儲量動用政策支持力度,持續推動國內增儲上產。持續推動非常規、深海、深層油氣勘探開發聯合技術創新力度,加大油氣探礦權勘查區塊出讓頻次、出讓數目,同時對于臨近區塊的夾縫資源、統一區塊的淺層資源等以協議方式向臨近礦權人、同一礦權人出讓;對于勘探程度低、風險大的區塊,發揮主要國有企業資金、技術與經驗優勢,允許以協議方式向“三桶油”出讓。建議設立難動用油氣儲量開發國家專項工程,加強聯合攻關,盡快形成適應性開發技術系列,利用資源類稅費收入設立開發專項基金、取消特別收益金等措施優化財稅支持政策結構,推動難動用儲量增產上產。

二是優化行業轉型路徑,謹防資產擱淺風險。隨著非化石能源占比的快速提升,油氣消費將受到擠壓,特別是天然氣消費在達峰后可能面臨較快的下降,油氣相關的固定資產存在擱淺風險。對天然氣而言,明確天然氣在不同時期的定位與價值,并制定相應的發展目標以及路線圖;對石油產業鏈而言,嚴格控制新建煉油項目、增加高端高值化工產品,完善煉化產業監管制度,強化高分子材料科技創新。

三是推動產業轉型升級,助力行業高質量發展。作為能耗與碳排大戶,在未來發展過程中,油氣行業必須在增儲上產的同時,解決自身轉型問題,面臨的內外部壓力將不斷增加。完善針對油氣行業的綠色金融政策,通過提供環境保護基金、綠色債券等方式,加強對現代信息技術與產業深度融合工作、綠色低碳轉型業務以及負碳產業的支持力度,鼓勵開展項目示范、模式創新。

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