在“中國加速邁向碳中和”系列的開篇文章中,我們暢想了2050年由電動汽車、氫氣煉鋼、光伏發電、綠色儲能等新能源元素主導的碳中和世界,這一愿景的實現也意味著全球需要在2030年將人為造成的二氧化碳凈排放量較2010年減少約45%,到2050年達到“凈零排放”。面對目標與時間的雙重挑戰,碳中和轉型的道路亟待開啟。在各國競相開展具體的研究與落地工作之時,中國也在第七十五屆聯合國大會一般性辯論中率先提出了“碳達峰、碳中和”目標。聯合國可持續發展目標13“氣候行動”也是麥肯錫中國區社會責任重點之一,在此關鍵節點上,麥肯錫在中國區正式啟動中國大規模碳中和轉型研究公益項目,借助麥肯錫全球可持續發展研究的豐富經驗,結合對中國社會、行業和企業的全面理解和深刻洞見,動員全球百余人知識力量,開展橫跨各大主要工業板塊的碳中和轉型趨勢、對策和技術研究,希望能為中國早日達成碳中和目標略盡綿力。

作為該系列文章的第五篇,本文將以油氣行業為樣本繼續展開碳中和轉型研究。隨后我們還將陸續發布一系列文章,內容涵蓋電力行業碳減排路徑剖析、新興技術研討、投資成本預測、國際實踐分享等眾多主題,也會探究傳統碳減排工藝革新、碳捕集利用與封存(CCUS)、氫能等新型碳減排技術的最新趨勢等。在持續推進此項研究的過程中,我們非常歡迎各界專家同仁不吝賜教,您可在留言區提出寶貴意見,也可直接與團隊取得聯系。我們期待與社會各界共同推進綠色中國碳中和轉型之路。

國油氣行業碳減排的必要性

作為傳統化石能源,石油和天然氣一向是碳排放“大戶”。國際能源署(IEA)統計數據顯示,2019年全球二氧化碳排放量為330億噸,主要源于煤、石油和天然氣等一次能源的使用,其中石油和天然氣的碳排放量達到182億噸,占比55%。油氣行業全價值鏈從開采、運輸、儲存到終端應用都會產生大量碳排放,全鏈溫室氣體排放量達到全球總量的40%以上——其中生產階段的排放占20%,使用階段的排放占80%(見圖一)。要實現碳中和目標,油氣行業勢必成為減排主體。

從長期需求來看,全球電氣化與可再生能源的發展會進一步降低油氣需求(見圖二)。麥肯錫全球分析指出,在實現1.5攝氏度控溫目標的情景下,油氣需求在總能源需求中所占比例需要從目前的55%降至2050年的15%,這對油氣行業影響極大。中國的情景與之相仿,國家能源研究所與麥肯錫分析均指出,到2050年中國的石油需求預計將下降70%-85%。因此,能源轉型已成為不可逆轉的趨勢和志在必勝的競賽,油氣行業需要有破釜沉舟的勇氣,在碳中和大勢下尋求撬動轉型的后發力量。

此外,資本市場也會給油氣企業施加減排壓力。投資者對環境問題日趨敏感,國外也出現過股東以維權、撤資等方式要求石油巨頭企業加強環境氣候相關數據和風險的披露,并制定針對性能源轉型和減排計劃的情況。在2018年,全球可持續投資聯盟(GSIA)調查顯示,全球五大市場的可持續投資資產規模達到了30.7萬億美元,占資產管理總規模的三分之一。截至2019年,宣布要不同程度撤資傳統化石能源行業的投資基金逾1000家,資產管理總規模達12萬億美元。在中國,有32家銀行、基金、保險企業加入了聯合國負責任投資原則組織 (PRI),該組織要求在投資過程中考慮環境、社會與治理(ESG)因素,并及時披露氣候變化相關風險。

中國油氣行業碳減排路徑

根據麥肯錫分析,在1.5攝氏度控溫情景下,到2050年油氣全生命周期需減少95%溫室氣體排放。在我們制定的路徑中,油氣終端需求下降是最大抓手,將貢獻80%的溫室氣體減排;中國油氣行業產業鏈(包括采油、運輸和化工)的碳減排措施將貢獻約15%的減排。

油氣行業的溫室氣體排放主要包括二氧化碳與甲烷兩類,二氧化碳排放主要由供熱與供能需求產生,如使用天然氣作為燃料供熱及產生蒸汽、自備電廠發電等帶來的尾氣排放等。以20年為尺度,甲烷的增溫潛勢約為二氧化碳的86倍,是需要優先控制的一類溫室氣體。在油氣產業鏈貢獻的15%溫室氣體減排量60%來自甲烷減排,剩下40%來自二氧化碳減排;其中上游采油減排占比約10%,下游煉油減排占比約30%。(見圖三)

  1. 處理甲烷排放是無悔抓手,可以通過在日常流程應用新技術來減排。現有技術可以解決70%的甲烷逃逸,但因為監管法律有待完善、高投資回報率要求以及對常規采油操作的打擾,甲烷減排技術尚未大規模應用。現有可供選擇的技術包括:
  • 更換高排放器件:通過更換高排放泵、壓縮機密封件、壓縮機密封桿、儀表空氣系統和電動機等控制甲烷高排放環節,可貢獻甲烷總減排量的30%。然而替換設備質量的不穩定性可能會導致減排量出現一定程度的偏差。
  • 安裝排放控制裝置:通過安裝蒸汽回收裝置、排污捕獲單元、柱塞、火炬燃燒等對甲烷排放環節加以控制,從而減少甲烷排放,占甲烷總減排量的7%。然而排放控制設備(尤其是汽油油氣回收系統)質量的不可靠,以及在安裝、使用新排放控制設備方面的經驗不足會影響總減排量。此外,火炬燃燒是通過燃燒將甲烷轉化成二氧化碳,一定程度上還是產生了溫室氣體。
  • 泄漏檢測和修復(Leak Detection and Repair,簡稱LDAR):通過使用紅外攝像頭等技術定位和修復全價值鏈泄漏,占甲烷總減排量的26%。然而,由于LDAR提供商的服務質量和專業知識參差不齊,需要定期跟蹤泄漏情況,因此勞動強度相對較大。
  • 其他新興技術:如數字傳感器、預測分析、應用衛星以及無人機檢測泄漏、壓縮及液化甲烷氣副產物的微技術、減少甲烷的催化劑等,占甲烷總減排量的4%。然而這些新技術需要較高的安裝成本和人力資本,企業缺乏在這一領域進行投資和創新的動力。
  1. 在油氣產業鏈上游,海上油田貢獻了約80%的二氧化碳排放。上游行業的減排主要依賴流程優化,即提高流程中的能效,并降低化石燃料占比。超過90%的陸上油田已通過電網來為采油設備供電,采油操作本身只在供暖部分排放少量二氧化碳。但是,海上油田仍然燃燒石油和天然氣并產生二氧化碳。能效提高是降低海上油田排放的無悔抓手,也是技術成熟度與資源可用性最高的方式。通過改進設備和流程的設計,并購買節能設備等來提高能效,海上油田的碳排放量有潛力降低15%。針對剩余排放,可以通過海底電纜供電解決,相對海上碳捕集封存,海底電纜供電是技術成熟且較為經濟的碳減排手段。但是海底電纜造價昂貴,就近海油田而言,減排每噸二氧化碳的成本逾100美元。在低油價環境下,油氣企業需要外部激勵來推動他們開展行動。除去海底電纜,海上風能發電也是一種潛在電氣化方式,尤其適用于遠海油田。
  2. 在油氣產業鏈下游的煉油和化工領域,碳減排則需要靠戰略層面布局新興技術來實現,如塑料回收、碳捕集利用與封存(CCUS)和設備電氣化等。然而,這些高潛力碳減排抓手技術尚未完全成熟,因此需要根據地區資源稟賦有針對性地選取并采用。我們建議中國煉油化工企業可考慮以下三種區域類型,進行針對性布局以填補碳減排缺口:
  • CCUS規模潛力區:代表地區為東北、華北、西北和華東,如黑吉遼、京津冀、長三角、新疆和陜西。這些地區靠近油田及其他高碳排放行業,二氧化碳運輸、儲存成本較低,易與周邊產業協同形成規模效應并降低資本開支,因此推薦優先使用CCUS。例如,陜西的煉油產業擁有與煤化工產業的碳減排協同效應,可優先試點開展CCUS規模化。我們預計CCUS規模化每年將為中國油氣產業帶來約2000萬噸二氧化碳減排。
  • 電氣化試點代表區:代表地區為華中和西南,如湖北、四川等。這些地區擁有豐富的清潔能源,且電價較低,可降低電氣化試點的電力成本。例如,四川擁有中國排名第一的水電裝機容量,太陽能和風電的總裝機容量為250萬千瓦;湖北擁有中國排名第三的水電裝機容量,可再生能源的總裝機容量超過1000萬千瓦,可優先試點開展電氣化。我們預計電氣化試點規模化每年將為中國油氣產業帶來約200萬噸二氧化碳減排。
  • 因地制宜戰略區:如山東,該地區既擁有來自太陽能、風能的豐富而廉價的電力,可以進行電氣化試點,也靠近油田(如勝利油田),便于開展CCUS規模化,因此對于碳減排手段的選擇需一事一議、具體分析。

 

對油氣企業啟示

  1. 制定目標未來已來:深入理解“十四五”時期國家碳減排目標與宏觀經濟形勢對中國油氣產業鏈的影響,并結合企業業務現狀、碳排放現狀,發掘高吸引力的碳減排機會,從而制定未來3-5年、5-10年乃至到2050年的具體碳減排和轉型目標。
  2. 設定戰略危中有機: 分析傳統油氣資產在低碳環境下的風險,鞏固優化油氣資產質量,最小化碳減排對盈利能力的影響。對于在海外有上游或下游資產的油氣企業,更要盡早厘清企業在當地的碳排放水平以及可能對應的碳稅。對于新增長機會,要通過分析潛在收益來確定重點發展方向,并制定進入方案或提速擴張方案。對于前景明確的新技術、新方案,加速布局,聯動戰略、運營、市場和組織,贏得先機;對前景尚未明朗的顛覆性技術(如可控核聚變),緊密團結生態圈開展系統性研究,研判下一代科技對行業整體和企業本身的影響,為能源未來做好準備。在投資戰略方向上,需自上而下開展管理,確保投資組合與戰略計劃緊密結合,并明確投資績效目標和管理機制,推動資產配置優化提升。
  3. 運營策略,效益為先: 為了實現碳減排目標,在資產層面制定具體減排措施,并計算其減排潛力和投資回報情況,即經濟效益、投資成本、運營成本和對應風險的預估,形成邊際減排成本曲線,并找出最可行、最經濟的碳減排路徑,同時積極為參與碳交易市場做好準備。在日常管理中,評估氣候風險對公司的潛在影響,并設立管理機制應對氣候風險。
  4. 賦能轉型,管理支撐:為長效持續推進減排優化,油氣企業對內需將目標下放,提升轉型能力,擁抱革新思維,對外需釋放轉型信號。首先,企業要在部門層面制定明確的碳減排目標和里程碑,保證上下思維一致,確保戰略落地執行。第二,在各部門提高企業轉型能力,包括制定高質量人才管理機制,以獲得市場化、創新型、國際化的人才儲備。第三,利用組織架構調整和企業文化升級雙管齊下,平衡新老業務之間的沖突,激發員工變革熱情。第四,制定企業宣傳策略,對外體現碳減排的產品差異化,以合理角度來說服投資者、客戶及政府支持減排計劃,向國際社會展現中國油氣企業的碳減排決心,讓民眾了解企業的社會責任實踐。

 

企業、行業和地方都應基于對油氣行業全價值鏈的通盤考量制定碳中和轉型目標。由于各環節的資產、市場或運營情況存在差異,因此在不同環節有必要采取不同的政策路徑。低碳技術的研發和儲備,如新一代清潔高效可循環生產工藝、節能減碳及二氧化碳循環利用技術、化石能源清潔開發轉化與利用技術等如果能獲得支持,企業就有動力增加科技創新投入。在合適的區域,應大力推進二氧化碳捕集、驅油和埋存先導性工程示范,推廣綠色產品、綠色工廠和綠色園區,鼓勵企業開發優質耐用可循環的綠色石化產品,開展生態產品設計,制定低碳標準,提高低碳化原料比例,減少產品全生命周期碳足跡,帶動上下游價值鏈碳減排。應加強行業內的監督與對比分析,對于業內標桿企業、先進轉型行動主動給予有針對性的補貼支持;同時應突出地方責任、強化績效考核,完善政策措施、探索試點經驗。若當地油氣產業及煉化、電力、水泥等碳排高、難排減的行業較為發達,可試點布局開展CCUS驅油大型園區,擴大規模效應,在降低當地企業使用碳減排技術邊際成本的同時創造工業發展的新引擎,在全國形成先行示范效應。

結束語

實現“零碳中國”,需要未來十年持之以恒的關鍵舉措與實際行動。我們認為,碳中和轉型早已不是“可選項”,而是如箭在弦的“必選項”。我們希望通過即將推出的一系列文章為盡快落實碳中和轉型提供思路和洞見,觸發更多思維激蕩和觀點碰撞,與社會各界協力構建零碳社區,推動各方共同努力實現深度變革。

在近期的一系列微信推文中,我們將就電力行業碳減排及新型碳減排技術(碳捕集利用與封存、氫能等)展開深度論述。歡迎行業同仁在留言區與我們交流觀點,或直接與團隊取得聯系。

 

更多相關文章詳見:

氣候風險及應對:自然災害和社會經濟影響

“中國加速邁向碳中和”發軔篇:解鎖產業綠色發展的密碼

“中國加速邁向碳中和”鋼鐵篇:鋼鐵行業碳減排路徑

“中國加速邁向碳中和”水泥篇:水泥行業碳減排路徑

“中國加速邁向碳中和”煤化工篇:煤化工行業碳減排路徑

中國發展高層論壇2021|邁向2060碳中和:城市在碳減排化進程上的作用

作者

洪晟為麥肯錫全球資深董事合伙人,常駐上海分公司;
汪小帆為麥肯錫全球董事合伙人,常駐上海分公司;
廖緒昌為麥肯錫資深項目經理,常駐香港分公司;
陳持平為麥肯錫客戶發展經理,常駐北京分公司。

作者感謝馮梓君、高雅、黃逸楠、李星澤、李雅婷、廖建凱、林天惠、盧奕丞、謝瑢、楊旭晨、姚宇涵、葉婧文、于冰清、袁子葳、張明亮、趙佳茵對本文的貢獻。(排名按照姓氏順序)

自2021年起,麥肯錫中國區以每年投入相當于全體員工1%工時的公益服務為目標,聚焦聯合國可持續發展目標“優質教育”“氣候行動”與“性別平等”,提供跨行業連接、戰略賦能和洞見分享平臺,鼓勵員工與各界伙伴的深度參與。