能源格局深刻重塑,“能源不可能三角”在安全穩定、綠色低碳、經濟高效之間尋求再調整、再平衡,如今,能源安全超越能源轉型,成為能源發展的關鍵。在近日舉辦的2023(第十屆)國際能源發展高峰論壇上,與會專家圍繞“務實合作共筑能源轉型與安全發展之路”主題,探討應對能源行業挑戰和實現轉型的方法路線。在此次論壇上發布的《全球能源安全報告(2023)》指出,能源體系建設進入韌性時代,提升系統韌性是全球跨越能源轉型期和動蕩變革期、實現能源安全的指南和橋梁,是應對不確定性、保障能源安全的本質要求。
世界百年未有之大變局加速演進,能源格局深刻重塑,“能源不可能三角”在安全穩定、綠色低碳、經濟高效之間尋求再調整、再平衡。信息技術和新能源技術在重塑能源系統的同時,也帶來新的風險。如今,能源安全超越能源轉型,成為能源發展的關鍵。
中國石油經濟技術研究院發布的《全球能源安全報告(2023)》指出,能源體系建設進入韌性時代。韌性是克服擾動、恢復平衡的能力。能源系統韌性是指能源系統適應內外部擾動和沖擊,并及時恢復正常運轉的能力。能源的可獲得性、可承受性和可持續性是影響能源安全的三大根本因素,而韌性是平衡“三角矛盾”的戰略選擇,應當成為新型能源系統的本質屬性之一。
韌性應成為新型能源系統本質屬性
能源安全是能源發展、能源轉型的前提和基礎,關乎國家發展戰略全局。
中國工程院院士孫龍德介紹,全球能源危機的直接壓力有所緩解,但市場仍然緊張動蕩,宏觀經濟形勢不容樂觀、通脹問題頑固、階段成本上升、債務水平升高,全球能源市場面臨多重風險。中國工程院院士孫煥泉指出,當前能源消費區域差異擴大,能源利用的安全形勢依然脆弱。能源供需形勢更加復雜,從需求上看,歐洲能源需求持續下降,發展中國家成為主要的增長動力,我國對全球能源消費的增長貢獻率超過1/5;從供給側看,油氣貿易格局加速重構,俄羅斯向歐洲及亞太地區的原油出口,美國向亞洲和歐洲的LNG出口均呈現此消彼長趨勢。同時,以俄羅斯、沙特為代表的歐佩克+國家下調石油產量,也會對石油供給帶來一定的影響。
能源安全內涵隨著社會發展和技術進步不斷演變,提升系統韌性是應對日益突出的“三角矛盾”的合理路徑。1973年和1978年兩次“石油危機”,能源安全以石油供應和價格為中心;20世紀80年代,環境問題和“反向石油危機”使業界更加關注能源的使用安全,即生態環境的可持續性,提出“能源不可能三角”;21世紀,全球化和新興經濟體崛起,需求快速增長,頁巖革命導致資源供應格局變化,能源安全風險因素增加;如今,能源轉型等多因素導致的綜合性能源危機,使傳統能源安全與新型能源安全問題交織,能源系統韌性受到高度重視。
當前,在地緣政治格局調整和能源轉型加速的時代背景下,傳統能源安全風險依然存在,新型能源安全風險日益突出,全球能源危機將更加呈現復雜化、綜合化和全球化的特征。影響因素復雜化,即從地緣政治為主轉為多因素復合,危機是自然與人為、傳統與非傳統、黑天鵝與灰犀牛等諸多因素和事件耦合作用的結果;影響對象綜合化,即能源危機已從石油危機轉變為多品種聯動的綜合性能源危機,地緣政治博弈從石油轉向天然氣、關鍵金屬礦產和新能源制造業;影響范圍全球化,即從發達國家為主變為大部分經濟體,全球能源市場高度互聯,局部的短缺會通過價格信號和貿易調整向全球各地蔓延。提升系統韌性是全球跨越能源轉型期和動蕩變革期、實現能源安全的指南和橋梁,是應對不確定性、保障能源安全的本質要求。
堅持先立后破、促進國際合作,是提高能源系統韌性、實現新形勢下能源安全的理性選擇。《全球能源安全報告(2023)》建議從4個方面提升全球能源系統韌性:結構多元,重點推進傳統能源和新能源多能互補;能力充裕,先立后破、不立不破,提升儲備和系統備份;供需靈活,推進市場化和智能化;合作高效,協調能源治理體系,加強利益相關方合作。
推動能源轉型保障能源供應穩定可靠
能源是經濟社會發展的重要支撐。
2022年,全球一次能源消費總量為604億噸標準煤,形成煤、油、氣、電、核、可再生能源多輪驅動的能源體系。預計到2050年,太陽能和風能發電約占全球發電量的2/3。
孫龍德表示,全球化石能源格局逐步向“東西半球分化”演變。歐洲大幅增加美國油氣進口量,歐美正形成較為穩定的西半球能源供需鏈;東半球形成以中國、印度、俄羅斯及中東地區為主的能源供需鏈。
全球能源市場格局重塑,投資不足導致價格波動性增強。2022年,全球化石能源消費占比仍超過80%,是能源消費主力,但相關投資占比不足40%。
2023年以來,全球能源行業重視油氣業務在轉型中的支柱地位,降低階段減排目標,更看重新能源業務回報率,重塑組織機構,推動可再生能源與油氣協同發展。
中國工程院院士凌文表示,全球能源面臨三大挑戰:一是能源穩定供應挑戰,全球仍有超過10億人沒有電力供應,油氣資源分布不均衡,部分國家和地區能源供應形勢嚴峻;二是能源生產帶來的生態環境問題成為全球性問題;三是全球氣候變化問題,化石能源使用產生的二氧化碳年排放量超過338億噸,必須共同努力實現本世紀中葉全球升溫2攝氏度以內的目標。
埃克森美孚預測,到2050年,全球人口將達到97億,經濟規模將擴大兩倍,能源需求將增長15%,但此情景下,全球能源使用造成的二氧化碳排放量將是2攝氏度溫控目標的2倍以上。
全球主要市場清潔能源變革步伐逐步加快,能源轉型更加注重可負擔性,多樣化和創新是解決清潔能源技術和關鍵礦產供應鏈依賴性問題的最佳戰略。
孫龍德表示,我國能源自給率高,短板主要集中在油氣領域。2022年,我國能源自給率達到86.1%,實現連續6年增長,能源安全形勢總體可控;石油對外依存度突破70%,過去20年,石油1%的產量增速明顯低于5.8%的消費量增速;天然氣對外依存度突破40%,10.2%的天然氣產量增速低于13.9%的消費量增速。當前,我國油田生產面臨“兩低、兩高”挑戰,部分主力氣田進入遞減階段,非常規氣是增產主體但遞減快,油氣進口通道海上占比高,油氣資源儲備有待提升。
當傳統化石能源加速退出、新能源發展尚不充分且不穩定時,會出現保障安全與推進轉型的兩難。因此,能源行業要堅持“先立后破”,既“端好能源飯碗”,又堅定綠色轉型方向,才能保障我國能源本質安全。
其中,要特別關注天然氣產業發展。北京大學能源研究院特聘研究員朱興珊表示,中國新型能源體系演化路徑需要“樞紐”。氫能兼具清潔低碳、可轉化、易儲運多重特性,在新型能源體系中將發揮關鍵作用,但目前氫能的開發利用仍處于起步階段。天然氣在新型能源體系建設中起到“替煤、穩電、孵氫、減碳”的重要支撐作用。在化石能源主導階段,天然氣主要發揮“補位+調峰”作用,保障能源供應,促進新能源規模化發展;在新能源主導階段,天然氣可發揮“調峰+減碳”作用,保障能源系統安全、高效、清潔運行。
技術進步是破解“能源不可能三角”關鍵
能源轉型壓力下,能源行業需要加快技術創新,推動新一輪的技術和產業革命。
孫龍德指出,油氣未來主要向萬米深度(陸上從8000米邁向萬米超深層,海上從1500米水深邁向3000米)、納米尺度(油氣儲集空間由微米尺度向納米尺度延伸)、百年跨度(老油氣田向百年建設邁進)方向發展。
中國科學院院士賈承造介紹,2035年,我國將實現2億噸原油穩產,其中,低滲透油藏、致密油、頁巖油產量從2021年5400萬噸增至7500萬噸,成為原油穩產的關鍵;實現3000億立方米天然氣穩產,包括常規氣1500億立方米、致密氣700億立方米、頁巖氣600億立方米、煤層氣200億立方米,需要通過勘探發現新的大氣田,提高天然氣采收率,在四川盆地、鄂爾多斯盆地建設1000億立方米/年天然氣生產基地。
當前,我國非常規油氣開發取得重大進展。2022年,致密氣、頁巖氣、煤層氣產量合計872億立方米,占全國天然氣產量的40%。預計2030年非常規天然氣產量將達1500億立方米,占全國天然氣產量的50%。未來非常規油氣勘探開發面臨深層、新層系、新地區,以及陸相/海陸過渡相等新領域的技術挑戰。
我國已成為全球陸上最大的深層超深層油氣勘探生產區,深層超深層是未來主要勘探領域之一。近20年新發現的海相大油氣田幾乎全部位于盆地深層超深層,中深層、深層和超深層已成為石油和天然氣探明儲量主體,但存在鉆井、物探、測井、壓裂等工程技術難題。
2022年全國油氣產量增量的60%來自海洋。中國海油副總經理霍健表示,穩定可靠的能源供應需要海洋油氣的支撐。預計到2060年,全球40%以上的石油、20%以上的天然氣來自海洋。此外,全世界波浪能、溫(鹽)差能、潮汐能、海流能等海洋可再生能源總儲量發電裝機容量約800億千瓦,技術可利用的儲量發電裝機容量為64億千瓦,與當前全世界發電裝機總功率大致相當。
2023年11月15日,中美兩國發表關于加強合作應對氣候危機的陽光之鄉聲明,提出“兩國爭取到2030年各自推進至少5個工業和能源等領域碳捕集利用和封存(CCUS)大規模合作項目”。CCUS在“雙碳”進程中具有不可替代的重要作用。國外實現了百萬噸級商業化運行,我國已投運和規劃建設中的CCUS示范項目規模明顯擴大,逐步從中小規模邁入百萬噸級大規模示范階段,二氧化碳捕集源涵蓋電力、化工、鋼鐵、水泥、建材多個行業。我國二氧化碳驅油埋藏潛力約為51億噸,地質封存潛力在1.21萬億~4.13萬億噸,預計到2050年CCS/CCUS實現的年減排量約為10億噸。
在新能源方面,我國引領全球風能與太陽能發展,新能源汽車突破行業爆發臨界點,氫能成為終端深度減碳的關鍵選項。
氫能是可再生能源消納與儲能的重要方式,也是終端深度減排不可或缺的能源品種。朱興珊表示,氫能產業制氫環節發展迅速,儲運環節發展較慢,目前受限于用氫規模和距離,主流運氫方式是長管拖車運輸,長期來看管道輸氫才是最經濟的運輸方式,也是實現氫能規模化發展的關鍵,需構建高密度、輕量化、低成本、多元化的氫能儲運體系。凌文表示,煤制氫是目前成本最低的大規模制氫方式,煤制氫結合CCS技術,可以實現能源生產和利用全過程的二氧化碳凈零排放;利用棄風棄光制氫,可以為現代煤化工提供低成本和零碳排放的氫氣,大幅降低碳排放。
絲路基金有限責任公司副總經理丁國榮介紹,低碳化、數字化、去中心化是綠色能源投資的重點方向。
在低碳化方面,風光替代化石燃料是近年來推進能源低碳化轉型的主要方式;陸上乘用車交通電氣化快速推進,高能量密度用能場景(重卡、航運、航空、工業、鋼鐵等)電氣化仍面臨一定挑戰;綠氫、藍氫快速降本,解決好氫的儲運問題是未來氫產業發展的關鍵。
在數字化方面,數字孿生、大數據分析等技術在風電、光伏、充電樁的智能化運維領域應用日益廣泛;發達國家分布式屋頂光伏市場快速擴大,催生了一批以數字化應用賦能用戶分布式光伏系統遠程設計銷售的創新企業;基于大數據和自然語言處理技術的輔助決策工具有望在能源行業特定場景中得到應用,有助于提高運營效率;基于傳感器、物聯網和大數據的工業智能監控系統有助于提高能效、減少能耗。
在去中心化方面,新能源發展改變了傳統的電力市場結構,更分散、更靈活、更不穩定的風光發電占比逐步提升;用戶端的分布式電源模糊了傳統意義上用電側和發電側之間的邊界;能源行業的去中心化發展,疊加物聯網等技術進步,孕育出包括虛擬電廠在內的一系列新商業模式。