摘 要 在综合考量合理用油需求增长、生态环境约束、应对气候变化、产业变革和技术创新趋势等基础上,确定了分别为减量、高效、替代、结构优化和清洁化的我国石油消费总量控制路径。明确了“十四五”(2025)、“美丽中国”愿景(2035)、百年中国复兴之路(2050)各个时段的油控目标。提出了应制定满足能源转型、环境保护、气候变化和核心决策需要的石油消费控制指标体系。
关键词 石油消费总量 一次能源需求 油控路径 实施路线 需求展望
在基准情景、强化政策情景、温控情景3种情景分析中,综合考量合理用油需求增长、生态环境约束、应对气候变化、产业变革和技术创新趋势等基础上,确定油控路径。由于情景分析模型的特点,3种情景在不同阶段的石油消费量有所差别。经过资深专家组的反复讨论,没有机械地采用情景分析模型中的某个情景作为油控路径。而是基于情景分析的结果,综合性地确定我国石油消费总量控制路径。
基于情景分析确定油控路径情况见图1。由图1可知,油控路径在2018-2025年与强化政策情景重合。2025年石油消费量达峰,峰值为7.2亿t。2025-2035年,油控路径基本沿着温控情景达到2035年“美丽中国”的愿景目标,石油消费量为6亿t。2035-2050年,走比温控情景更低的消费量路线和推行更积极的各种措施,2050年石油消费量达到4.2亿t,超过50%的概率达到温控1.5°C目标。
具体而言,从现在到2025年,努力落实强化政策情景中的政策和各项措施,把油控作为协同推进能源转型和“打赢蓝天保卫战”的重要抓手,降低石油消费增速,到2025年实现石油消费峰值7.2亿t,石油占一次能源消费比重为19.4%。
2025-2035年,所有努力由强化政策情景向温控情景跃迁,推进温控情景的所有政策和措施,把油控作为实现“美丽中国”愿景和生态环境质量全面达标的重要抓手之一,确保石油消费达峰后持续下降;2035年我国石油消费下降到6亿t以内,石油占一次能源消费比重为15.1%。
2035-2050年,为实现温控2°C甚至 1.5°C目标努力。经过前期能源转型的努力,我国进入低碳发展快车道和惯性发展期,加之持续性的政策努力,大力推进温室气体深度减排,采用驱油增气的CCUS技术和“碳中和”方案,到2050年我国石油消费下降到4.2亿t以下,石油占一次能源消费比重为11.3%,确保实现2°C温控目标,同时提高实现1.5°C温控目标的概率。2025年,油控路径比基准情景减少石油消费量2000万t,2050年减少石油消费量3.5亿t。2025-2050年基准情景与油控路径石油消费量对比情况见表1。
表1 2025-2050年基准情景与油控路径石油消费量对比 亿t
年份基准情景油控路径石油消费减量20257.407.200.2020307.706.601.1020357.766.001.7620407.805.402.4020457.774.802.9720507.704.203.50
考虑到我国城乡和不同区域石油消费水平存在明显差距,我国应推动东部发达地区石油消费率先达峰,为中西部后进地区合理石油消费需求增长创造空间;应推动交通运输领域石油消费率先达峰,为满足化工领域高端化工产品的石油需求增长创造空间。
油控路径下总能耗和一次能源结构变化情况见表2。由表2可以看出,我国总能耗在2035年左右达到峰值,约57亿t标煤。油控路径下2025年石油消费达峰时,其在总能源占比19.4%,到2035年降至15.1%,2050年进一步降至11.3%。
油控路径的方案是调整能源结构的有效杠杆。2018年我国总能耗46.4亿t标煤,煤炭占比59%,石油占比18.9%,天然气占比7.8%,非化石能源占比14.3%。2025年总能耗53亿t标煤,石油占比19.4%,煤炭占比46.9%,天然气占比13%,非化石能源占比20.7%。到2050年,总能耗回归至53亿t标煤,石油占比11.3%,煤炭占比9.4%,天然气占比15.4%,可再生能源占比63.9%。总能耗在2035年达峰后开始不断下降,与此同时,煤炭和石油在总能源的占比持续下降,可再生能源比例上升,能源结构低碳化、清洁化有了显著的提升。
油控路径下,石油消费达峰时,其在一次能源中占比约为19.4%,显著低于发达国家40%左右的占比。因此,需要加快能源转型,推动替代能源发展。
我国“十三五”时期实施了约束性的煤控、非化石能源、节能强度、碳强度目标和供电煤耗目标。在煤控的方案中,2013年是煤炭消费的峰值。2013-2018年,煤炭下降带来的碳减排红利很快被增加的石油和天然气产生的二氧化碳排放所抵消。
显然,采用油控路径和煤控方案相结合,我国的二氧化碳排放峰值会在2025年左右到来。在表2中的碳排放中,2025年排放量最高,达101亿t。在2025年之后的“煤控+油控”路径中,石油和煤炭带来的碳排放将一路走低。
2050年后天然气的二氧化碳排放将占据举足轻重的地位。2035-2040年后,应该开始重新定位天然气在能源利用中的角色。2050年如果1/3的石油和1/2的天然气用于化工原料,则可减少10亿t的二氧化碳排放。如果增加碳汇、发展CCUS技术和生物质发电争取可解决约30亿t碳排放的问题,就可达到21世纪中期“碳中和”的目标。
表2 油控路径下总能耗和一次能源结构变化
实现油控路径目标的重要保障是制定可实施、可测量和可核实的方案、途径、重点领域和主要抓手。
油控路径3个主要的阶段性里程碑是:2025年石油消费达峰7.2亿t;2035年实现“美丽中国”愿景;2050年实现1.5°C温控目标。
2017年我国石油消费量为5.89亿t,交通部门占比57.7%、石化部门占比15.3%、其他多个部门占比27.0%。油控路径下2050年耗油4.2亿t,这三大部门领域的油耗量分别是1.4亿t、1.78亿t和1.02亿t,占比分别为33.3%、42.4%和24.3%,如图2所示。
与基准情景相比,2050年油控路径可减少3.5亿t石油消费,其中交通、石化和其他部门各减少2.32亿t、0.5亿t和0.68亿t,各自贡献66.3%、14.3%和19.4%。2020-2050年,油控路径相比基准情景累计减油53.4亿t,相当于减少9个2017年全年的石油消费量。
总结石油消费控制各部门领域的特点,可以概括为五大控油途径,分别是减量、高效、替代、结构优化和清洁化,五大控油途径的简要定义见表3。需要指出的是,五大途径在某些方面并不能彼此完全分清,存在交叉重叠的地方。
图2 2017年和2050年交通、化工和其他部门石油消耗占比
表3 油控路径的五大减油途径定义
减油途径定义减量通过调整经济结构和产业结构,以及提升规划、管理和消费模式,减少不必要的石油需求高效通过技术手段改进设备和耗油设施的效率,淘汰落后耗油设备结构优化进出口结构、产品结构和生产工艺的优化、淘汰落后产能等替代用其他能源种类和物质代替石油等措施清洁化根据清洁生产和环保标准生产油品和减少污染物处理所消耗的石油
三大部门在五大控油途径的基础上,再细分控油政策、技术、管理和投资等措施加以实施。如表4和图3所示,这五大途径对2050年3.5亿t的总减油量贡献率依次是减量占14.9%、高效占20.0%、替代占47.7%、结构优化占16.0%、清洁化占1.4%。显然,各部门不同减油途径的重要性有所不相同,但替代和高效两大途径共同占控油贡献率的67.7%。
表4 油控路径的五大减油途径和减油量 亿t
途径交通石化其他部门总计减油量(以2050年计)2.320.50.683.5减量降低不合理货运需求;发展紧凑型城市和城市群分布减少高耗能、高耗油产品出口;控制化工产品出口;进口中间石油原料代替进口原油;限制和禁止一般塑料生产使用;提升化工产品回收利用水平减少工业、建筑和农业领域的油耗0.52高效提高汽车燃油经济性提高资源和能源的利用效率提高用油效率标准,减少损耗和浪费0.7替代发展电动汽车和电气化运输;发展替代燃料和燃料电池采用可降解材料替代石油塑料制成产品;生产原料和工艺路线多元化电力替代燃油驱动1.67结构优化优化运输和货运结构;优化城市交通规划和出行结构产品供应渠道多元化;炼化一体化,淘汰炼油落后产能淘汰落后产品0.56清洁化提高油品质量提高石化产业的环保标准;通过回收和循环利用减少各种石化产品垃圾采用清洁燃料0.05
图3 五大控油途径对2050年减油3.5亿t的贡献率
需要说明的是,具体控油路径的实施效果受政策实施的力度、技术进步和管理水平等因素的影响,不排除某些减油效果比预计的要差些,而有的会超过预期。
根据部门控油的贡献和实施难点,部门的重点顺序依次是交通、化工和其他部门。在几个耗油部门中,要把减油贡献率大、可实施程度高和减排减碳效果好的措施确定为抓手,纲举目张,带动本部门的油控工作。
(1)在交通部门,以“禁燃”为抓手。传统燃油被电力、氢能、生物燃料和天然气所替代,推广新能源汽车。构建以电力为基础、轨道交通和公共交通为核心的绿色低碳交通体系。2020-2025年,交通耗油率先达峰。禁燃在2050年控油贡献率占65%,解决城市中长期困扰的空气污染难题和减少二氧化碳排放。
交通部门的用油展望如图4所示。基准情景中,交通油耗在2035-2040年期间进入峰值平台期,约3.9亿t。油控路径下,2020-2025年,推动传统燃油汽车逐步电动化替代,伴随着燃油经济性提升和交通运输结构优化调整,交通用油开始放缓并达到峰值。2025-2035年,汽车电动化的技术条件和基础设施积累成熟,电动汽车发展进入爆发期,结合共享出行、网络化物流等信息化创新模式,交通需求量进一步减少,交通部门用油出现快速下降。2035-2050年,交通油耗继续下降,但速度逐渐放缓。这期间乘用车、商务车电动化速度放缓,但中卡、重卡、水路和航空的燃油替代方案逐渐成熟,推动交通用油继续下降。到2050年下降到1.4亿t,较基准情景下降2.32亿t。
图4 基准情景和油控路径下交通用油需求展望
(2)在化工部门,以“净塑”为抓手。2018年塑料生产耗油约0.8亿t。塑料对陆地和海洋生态造成很大危害,并威胁公众的身体健康,全世界掀起禁塑和限塑运动。2050年通过塑料的减量、替代和回收可以削减0.19亿t石油用量,占化工部门2050年控油贡献率的38%。
化工用油需求展望如图5所示。基准情景中,化工产品产量快速增长将带动化工用油需求持续增加,2015-2030年处于高速增长阶段,之后进入稳步增长阶段,2050年化工用油需求将为2.3亿t。油控路径中,2015-2030年化工用油仍将处于较快增加态势,但通过“净塑”、减少化工产品出口、淘汰落后产能、提高能效等措施,增速将明显低于基准情景。2035年全社会化工用油需求将达峰,峰值为1.9亿t,之后在原料替代和加大基础化工产品进口等措施共同发力之下,化工用油将缓慢下降,2050年有望控制在1.78亿t,比基准情景下降近0.5亿t。
图5 基准情景和油控路径下化工用油需求展望
(3)在其他部门,以“定标”为抓手,制定不同类型的柴油机燃油效率和污染物排放两个新标准。不同种类的柴油机污染严重、能耗低。淘汰落后的汽柴油机(减量)和提高能效、排放标准(高效与清洁利用)可以减少0.36亿t石油消耗,占其他部门2050年控油贡献的52%以上。其他部门油耗在2025-2030年之间达峰。
整体来看,通过禁燃、净塑和定标三大抓手,对2050年油控路径的3.5亿t减油量的贡献率将达到59%。
从我国各地区情况看,由于城乡区域发展差距较大,面临普遍提升石油消费水平与合理控制石油消费增长的矛盾。目前,上海、天津、辽宁等地区人均石油消费量超过1 t,已经与英国、法国等国家水平相当。但在河北、山西、河南、陕西等地区,人均石油消费量仅有0.2 t左右,仍只有全国平均水平的一半左右,如图6所示。
考虑到这种区域差异,东、中部发达城市应先于全国达到石油消费峰值,并且要积极推动石油消费总量下降。东、中部发达城市和重点地区/省会城市应严格控制汽车保有量增长,率先研究出台传统燃油车退出市场的目标和可实施的路线图;这些地区的石化企业应加快淘汰落后炼化生产能力,率先出台全面限制一次性塑料制品的目标和路线图。其他西部发达地区可能会晚于全国达到石油消费峰值,但也要制定相关的油控目标和政策,严格控制石油消费增速,推动石油消费尽早达峰。在不同地区开展试点的基础上,总结经验教训,逐步推广,最后达成全国的油控路线和时间表。
围绕实现石油消费总量控制目标的中心议题,提出控油的指标体系,满足能源转型、环境保护、气候变化和核心决策的需要,并在短、中、长期的发展指南(如“五年计划”、“十五年战略”和“2050年长远目标”)中得到体现。
我国现有的能源指标体系分为全国和部门(行业)指标,以及指标的属性(约束性和指导性)要求。重要的国家宏观指标根据需要可以分解到地方和行业部门。在油控路径下,选择一组指标体系来指导和约束石油消费总量,如表5所示。
图6 我国各地区人均石油消费与人均GDP比较
表5 油控路径下石油消费总量控制指标体系
年份全国宏观指标石油消费占一次能源比重/%石油进口依存度/%能源效率部门指标禁燃化工其他部门202519.472双积分标准部分省市禁燃时间表禁、限塑+回收汽柴油发动机能效标准和排放标准203515.167双积分标准差异化的地方禁燃时间表替代+禁、限塑+回收汽柴油发动机能效标准和排放标准205011.348-全国传统燃油车退出市场销售全面禁塑汽柴油发动机能效标准和排放标准建议要求指导性预警性约束性约束性约束性约束性
指标可以分为政府约束性和指导性指标,部门强制性或建议性指标。笔者建议3项全国宏观指标和3项部门指标。全国3项指标中,石油消费占比为指导性指标,原油进口依存度为预警性指标,将交通部门的“双积分”标准上升为全国的约束性指标。2025年我国石油消费占一次能源比重在19.5%以下,石油进口依存度为73%;2035年,石油占一次能源比重在15.2%以下,石油进口依存度为67%;2050年,石油占一次能源比重在11.4%以下,石油进口依存度为52%。
从保障和增强能源安全的角度,石油消费量占比和对外依存度指标有助于加大节油力度和替代能源的开发利用力度,逐步降低对进口石油的依赖。在交通、化工和其他部门,禁燃、净塑和汽柴油发动机能源和排放标准建议设为部门约束性指标。禁燃和净塑指标可从部门指标上升为全国性指标。
石油消费总量控制的目的是推动我国跨越石油时代,对环境、生态、公众身体健康和气候变化带来正面效应,减少全社会的外部环境成本。在交通部门,促进汽车革命,培育和促进新兴产业发展;在化工部门和其他部门,推动节能和环保技术的研发和产业化,促进新兴产业对油基塑料的替代,推动技术创新产业的发展;在油气开采领域,促进页岩油气开发技术革命。
2015年,我国石油开发利用产生的全社会环境外部成本为2755亿元。由于环境生态和公众身体健康受损以及气候变化风险上升,预计将造成2025年、2035年和2050年的社会总外部成本分别达到5100亿元、5800亿元和11200亿元。实施石油消费总量控制,可以分别在2025年、2035年和2050年减少这些成本达204亿元、1280亿元和5090亿元。
汽车产业是我国经济增长的支柱产业之一。2017年,第二产业对GDP的拉动贡献率为2.5个百分点;汽车工业总产值占GDP的7%,传统汽车产业的利润额占工业的9.2%,贡献最大。我国传统汽车生产和销售量2018年以来开始下降,而新能源汽车逆势增长,成为汽车产业新的经济增长点。电动汽车的发展带动了电池、配件等整个产业链的兴起,对电力行业也产生巨大的积极影响,促进了可再生能源的发展。其他辅助服务,如电网的配电业务、充电桩和充电站等服务业也得到快速发展。交通部门的电气化将给现有的交通系统(包括道路交通、航运和航空)和能源系统带来巨大变革,也将为我国在交通业、制造业、能源业和服务业带来跨越式发展。
在石油消费的各个部门、环节和终端设备利用方面,为了减少石油消费、污染物排放和碳排放,都需要研发和推广新型能效和环保技术设备。从生产端来说,开发非常规油气资源带来石油开采领域革命性进展。技术、设备、管理和投资等方面都会随之产生新的进展和改革,非常规油气革命的影响是深远的。在利用二氧化碳驱油增气的开发上,一些新业务和新行业存在巨大发展潜力,是目前CCUS技术开发领域最有实际应用的技术。
参考文献:
[1] 中国石油消费总量控制和政策研究项目组.中国石油真实成本研究[R].2019.
[2] 美国劳伦斯伯克利国家实验室,中国石油消费总量控制和政策研究项目组.国际石油消费趋势与政策回顾[R].2019.
作者单位简介:中国是世界第二大石油消费国和第一大石油进口国。石油是中国社会经济发展的重要动力,但石油的生产和消费对生态环境造成了严重破坏;同时,石油对外依存度上升也威胁着中国的能源供应安全。为应对气候变化和减少环境污染,自然资源保护协会(NRDC)和能源基金会中国(EF China)作为协调单位,与国内外政府研究智库、科研院所和行业协会等10余家有影响力的单位合作,于2018年1月共同启动了“中国石油消费总量控制和政策研究”项目(简称油控研究项目),促进石油资源安全、高效、绿色、低碳的可持续开发和利用,助力中国跨越“石油时代”,早日进入新能源时代,为保障能源安全、节约资源、保护环境和公众健康以及应对气候变化等多重目标做出贡献。
Oil Control Research Project Group
Abstract Based on the comprehensive consideration of the growth of reasonable oil demand, ecological environment constraint, coping with climate change, industrial transformation and technological innovation trend, the total oil consumption control path in China was determined as reduction, efficiency, substitution, structural optimization and cleanness. The oil control targets of the 14th Five-year Plan (2025), the vision of "beautiful China" (2035) and the century-old road to China's rejuvenation (2050) had been defined. It was suggested that an oil consumption control index system should be developed to meet the needs of energy transformation, environmental protection, climate change and core decision-making.
Key words total oil consumption, primary energy demand, oil control path, implementation road, demand expectation
中图分类号 F407.22
文献标识码 A
引用格式:油控研究项目课题组.中国石油消费总量控制路径与实施路线图[J].中国煤炭,2020,46(2):28-34.
Oil Control Research Project Group. China's total oil consumption control path and implementation roadmap [J].China Coal,2020,46(2):28-34.