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鄒才能院士:碳中和正從全球共識向全球行動推進

發布時間:2022年08月09日 | 圍觀人數:2581

      近年來,全球極端氣候事件頻發,對人類造成深遠影響。通過碳減排,共同應對全球性自然災害和極端天氣頻發等環境問題并實現碳中和,已成全球共識,并向全球行動推進。


      當前,世界能源工業正在經歷三場革命——化石能源低碳化革命、新能源規?;锩湍茉垂芾碇腔刍锩?/strong>。化石能源消費結構持續調整,新能源消費占比不斷升高,形成煤、石油、天然氣、新能源四分天下新格局。其中,石油工業正在經歷從常規油氣向非常規油氣的跨越發展,我國非常規油氣已取得戰略性突破,保障了油氣資源供給。世界各國加快以新能源為主的能源結構轉型調整,構建綠色低碳安全高效的新型能源供應體系。能源科技革命助推三場革命,為人類發展提供不竭新動力。


1.世界能源結構形成"四分天下"新格局


      2020 年,全球能源消費中,石油占比約為31%、天然氣占比約為25%、煤炭占比約為27%、新能源占比約為17%,形成煤、石油、天然氣、新能源“四分天下”新格局。中國的地下資源稟賦決定了能源供給以煤炭為主,在能源消費中占比約為56%,石油消費占比20%,天然氣消費8%,新能源消費占比16%,形成以煤炭為主的“一大三小”格局。

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      當前,四種主要能源都進入了各自新的發展時期。煤炭發展進入轉型期,石油發展步入穩定期,天然氣發展邁入鼎盛期,新能源發展跨入黃金期。按當前生產水平,全球已探明的煤炭儲量還可以開采139 年,石油和天然氣的探明儲量還可以開采50 年左右,化石能源資源仍較為充足。


2.世界油氣工業正在從常規向非常規跨越發展


      世界油氣工業已有 160 多年發展史,自1859年世界第一口油井誕生后的 150 多年里,全球油氣工業以尋找常規圈閉型油氣藏為主。近十幾年,隨著勘探開發技術不斷創新,油氣勘探轉變為尋找賦存于烴源巖層系中的非常規連續型甜點區,實現了頁巖油氣大規模商業開發。世界油氣工業正在從常規油氣向非常規油氣跨越,形成了常規+非常規并舉的兩大油氣工業體系。


2.1  全球油氣生產


      近年來,全球油氣產量增長以非常規和海域為主,陸上常規油氣產量下降,非常規油氣產量比例不斷增加。2020 年,全球陸上常規油氣產量 35.24 億噸油當量,海域油氣產量 22.17 億噸油當量,非常規油氣產量 18.85 億噸油當量,在總產量中的占比分別為 46%、29% 和 25%。尤其以美國和中國為代表,致密氣、煤層氣、頁巖氣和致密油發展很快,推動兩個國家的油氣工業都進入了非常規時代。2021年,美國致密氣產量 800 億立方米,煤層氣產量 180億立方米,頁巖氣產量 7572 億立方米;中國致密氣產量 500 億立方米,煤層氣產量 83 億立方米,頁巖氣產量 224 億立方米,致密油產量 300 萬噸。


2.2  中國油氣生產


      我國油氣勘探正在向超深層和非常規發展,塔里木盆地 8200 米以深地層依然發育原生油藏和優質儲蓋組合。輪探 1 井是目前世界最深的古生界油氣藏,完鉆井深為 8882 米,日產原油 133.46立方米、天然氣 4.87 萬立方米。中國石油是全球超深層油氣革命的推動者、實踐者、攻堅者。


      2020 年,我國石油產量為 1.95 億噸,其中致密油 270 萬噸、頁巖油 150 萬噸、稠油 1500 萬噸、油砂 200 萬噸;天然氣產量 1925 億立方米,其中致密氣 470 億立方米、頁巖氣 200 億立方米、煤層氣67 億立方米。非常規油氣占比逐漸增加,2020年產量達 8000 萬噸油當量,占油氣總產量的 23%,其中非常規氣占油氣總產量的 38%,非常規油占比為11%。非常規油氣將成為我國穩油增氣的戰略資源,其中,非常規油成為產量穩定的砝碼,2030年占比可能為 20%;非常規氣成為產量增長的主力,2030 年占比有望超過 50%。非常規油氣革命或可助推世界油氣工業再發展 150 年以上。


3.全球主要國家和地區加快能源結構轉型


3.1  歐洲化石能源匱乏,大力發展新能源


      歐洲能源供給不足,消費總量已達到峰值。1981 年,歐洲能源產量 9.9 億噸油當量,消費量16.6 億噸油當量,對外依存度 40%;2020 年,能源總產量 10.0 億噸油當量,消費量 18.6 億噸油當量,對外依存度 46%。歐洲化石能源匱乏,主要靠大力發展新能源,能源總產量 1997 年達到峰值 13.1 億噸油當量,其中可再生、核能和水能產量分別 2.0億、1.8 億和 1.4 億噸油當量,合計占比達 40%。

      歐洲新能源消費量在全球新能源消費總量中占比達 28%,為世界最高。1965—1985 年,天然氣消費量快速增長,由 0.32 億噸油當量增至 7.60 億噸油當量,增長 22.8 倍;1975—1985 年,核電消費量快速增長,由 0.17 億噸油當量增至 1.66 億噸油當量,增長 8.8 倍;2000—2020 年,可再生能源消費量快速增長,由 0.16 億噸油當量增至 1.97 億噸油當量,增長 11.3倍。

      氫能發展方面,2020年7月8日,歐盟正式對外公布《歐洲氫能戰略》,計劃未來十年內向氫能產業投入 5750億歐元(約合人民幣 4.6 萬億元),其中 1450 億歐元以稅收優惠、碳許可證優惠、財政補貼等形式惠及相關氫能企業,剩余的 4300 億歐元將直接投入氫能基礎設施建設。規劃到 2030 年前,投入 240 億~ 420 億歐元用于綠氫電解設施的建設,投入 2200 億~ 3400 億歐元用于增建 80 ~ 120 吉瓦的風光發電。歐盟副主席蒂莫曼斯說:氫能是清潔能源的搖滾明星,歐洲必須確立領先地位。


3.2  美國大力發展非常規油氣和新能源,實現能源獨立


      美國作為能源高消費、高產量型的發達國家,化石能源資源充足,能源供需均衡。1973 年,美國能源產量 14.3 億噸油當量,消費量 17.6 億噸油當量,對外依存度 19%。當年,時任總統尼克松提出能源獨立戰略,著力布局大力發展非常規油氣和新能源。2019 年,美國能源產量 22.6 億噸油當量,消費量 22.2 億噸油當量,產量超過消費量,依靠非常規油氣產量增長,用了不到半個世紀實現了能源獨立。2020 年,美國能源產量 21.4 億噸油當量,消費量20.6 億噸油當量,自給率 104%。


      非常規油氣理論創新和技術突破,推動油氣產量大幅上升,助力美國實現能源獨立。2019年,美國頁巖氣產量7140億立方米、致密油產量3.8億噸;2020年,頁巖氣產量增長到 7330億立方米,致密油產量回落到 3.5億噸。據EIA預測,基礎情景下,到2025年,美國頁巖氣產量將達8500億立方米、致密油產量達4.3億噸;到2050年,頁巖氣產量可超過1萬億立方米,致密油可穩產至2044年。美國的非常規油氣資源開采可持續發展幾十年。


      美國能源轉型的中長期戰略是減少原煤、穩定原油、加快天然氣、做大新能源,始終致力于加大新能源發展,歷屆政府堅持戰略一以貫之。1992 年,克林頓政府首次提出依靠可再生能源和節能實現能源獨立;2001 年,布什政府提出發展氫能源作為美國的主要能源,并于次年出臺《國家氫能發展路線研究報告》,掀起氫經濟革命;2019 年,特朗普政府全力推動可再生能源發展,開展新能源技術研發,發布美國《氫能經濟路線圖——減排及驅動氫能在全美實現增長》,規劃到 2050 年氫能占美國能源需求的 14%,繼續鞏固美國能源領導地位;2020 年,美國能源部長丹·布魯耶特提出重點推動下一代能源創新,以新能源獨立戰略引領世界;2021年,美國國務卿布林肯發表演說時呼吁美國在新能源領域追趕中國;2021 年,拜登總統上任第一天即簽署行政命令重新加入《巴黎協定》,隨后發布行政命令禁止在所有公共土地和水域獲得新的石油天然氣許可,并宣布美國于 2035 年實現零碳排放、2050 年實現凈零排放。


3.3  日本、韓國大力發展氫能


      日本和韓國化石能源資源匱乏,能源對外依存度高達 87% 和 84%。日本制定三階段建設氫能社會發展藍圖,韓國致力打造氫經濟。


      日本是能源高消費、產量極低型的發達國家,能源需求穩定,化石能源嚴重匱乏,能源消費長期依賴進口,新能源快速發展。2020 年,日本能源產量 0.5億噸油當量,消費量 4.0億噸油當量,自給率僅13%。2011年福島核泄漏事故后,日本政府被迫棄核轉氫,大力發展氫能,制定三階段建設氫能社會發展藍圖:第一階段 2014—2025 年,擴大氫能使用范圍,提高燃料電池裝機量,規劃到 2020年裝機 140 萬臺、到 2030 年裝機 530 萬臺;第二階段 2026—2040 年,全面發展氫發電產業,建立大規模氫能供應系統,全面利用海外生產、儲存、運輸氫能;第三階段 2040年起,建立零碳供氫系統,全面實現零排放制氫、儲氫、運氫。同時,日本燃料電池汽車將加速氫能應用,豐田氫燃料電池汽車已經量產,規劃到 2030 年氫燃料電池車數量增加到80萬輛,到2050年全面普及。

      韓國作為發達國家,能源需求增長較快,供應長期依賴進口。2020 年能源產量 0.44 億噸油當量,消費量 2.8 億噸油當量,自給率僅 16%。2019 年,韓國實現氫能汽車銷售量全球第一(國內 5000 輛、出口 1724 輛)、氫能發電裝機全球第一、新建加氫站全球第三(中國 30 個、德國 22 個、韓國 18 個)。2020 年,韓國國會通過全球首部《促進氫經濟和氫安全管理法》,制定氫經濟計劃,包括設立國家氫經濟委員會,培育氫能專業公司,氫能供應設施部署,培養人才、制定標準、編制統計數據,支持國際合作、海外拓展,氫能安全管理、設備檢驗、進口檢驗、安全教育等。韓國通過三個方面,著力培育氫能產業:一是加強科技攻關,計劃投入 3000 億韓元(約合 18 億元人民幣),提高氫能零配件技術研發能力,建設氫能研發生態系統;二是加大政府投資,2022年政府與企業合作投資23億美元,推廣1.6萬輛燃料電池汽車,建設 310 座加氫站,實施油氫混合加氫站改造;三是實施財政補貼,實行車輛購置補貼、稅費減免及高速公路費、停車費減免等。


4.能源科技革命為人類發展提供不竭新動力


      全球能源發展經歷了從薪柴到煤炭再到油氣的轉換過程,目前正由化石能源向新能源演變。人工取火是人類最早的“技術革命”,將人類帶進光明和文明時代,薪柴作為第一代主體能源,促進了人類及農業的發展。18 世紀 60 年代至 20 世紀中期,由于煤炭生產和使用技術日趨成熟,促進了蒸汽機的廣泛應用,使煤炭成為世界主要能源和“工業糧食”,推動制造業、冶金業、開采業、運輸業、紡織業等快速發展,加快了社會工業化發展。1859 年,美國人埃德溫·德

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