【能源观察家】王能全：清洁转型中的能源安全与石油天然气的地位

文 | 王能全

--读国际能源署2021和2022年版的《清洁转型中的能源安全》

国际能源署认为，清洁转型中能源安全呈现出七大特征，石油天然气安全仍具重要意义，应加大基础设施投资防供应中断并助力能源清洁转型。

俄罗斯与乌克兰之间的战争，将能源安全问题摆在所有世人的面前，用无情和残酷的事实，直观地说明了保障能源安全的极端重要性。不同时期和不同情景下，能源安全有其不同的内涵；能源进口国和出口国，对于能源安全有不同的感受和理解。作为由世界主要能源消费国组成和参与的国际能源署，是能源领域知名的国际组织。2021年7月和2022年9月，为当年举行的20国集团峰会，国际能源署发布了2021年和2022年版《清洁转型中的能源安全》报告，对清洁能源转型中的能源安全问题进行了分析，为20国集团加快清洁能源转型并在清洁能源转型期间如何保证能源安全提出了建议。在当下俄乌战争的背景下，阅读这两份报告，除感受国际能源署的理想与现实外，作为专业的研究人员，对于如何认识能源安全问题，我们应该更加清醒并理性。

清洁转型中能源安全的七大原则

如何定义能源安全，上到不同的国家和国际组织，下到行业专家们，都有自己不同的理解。国际能源署认为，传统的能源安全定义非常简单，就是“确保不间断和可靠的供应、以及关键能源相关商品可负担的价格”，以上三点是能源安全最基本的政策目标。随着清洁能源转型在全球范围的开展和推进，国际能源署认为，传统的能源安全风险并未消失而新的因素又出现。为此，在2021年7月发布的《清洁转型中的能源安全》报告中，国际能源署提出了清洁转型中能源安全的七大原则。

**大原则，能效是“**燃料”，是成本高效的清洁能源转型一个基本的组成部分，可以使能源系统更具弹性和经济性，并降低排放。国际能源署认为，20国集团应加大跨政府间的努力，调动资金，加强效率标准，扩大数字化和其他措施，在2030年之前实现每年4%的能源强度改善，这大约是过去二十年平均改善速度的三倍。2030年后，需要继续关注能源效率，将其作为降低所有终端使用部门能源消耗一种成本效益高的基本方法，并在实现低碳能源未来的道路上，对冲技术和政策的不确定性。20国集团应积极参与对话与合作，以有效实施能效政策和措施。

第二大原则，清洁能源的进展由电力部门主导，可再生能源，是电气化和清洁能源转型的核心。随着过去十年成本的大幅降低，太阳能光伏发电在大多数国家比新的燃煤或燃气发电厂便宜。水电仍然是**的可再生能源，但太阳能光伏是增长的主要驱动力，其次是陆上和海上风电。必须加快部署太阳能光伏和风能，以实现2030年及以后的目标。政府加快可再生能源部署的行动，包括制定有效的政策和监管框架，必要时提供有利的财政激励，以及拍卖和采购计划等市场开发工具。

要推动可再生能源发电的发展，就必须将其安全整合到电力系统中，并获得社会的认可。可再生能源发电的不稳定，使人们更加重视健壮的电网、可调度的发电厂、存储技术和需求响应措施，要求电力系统具有灵活性和弹性。现有的低碳可调度发电，是清洁能源转型道路上电力系统的重要贡献者。在某些情况下，延长这些电厂的寿命可能是具有成本效益的选择，而在另外的情况下，一些电厂可能会进行改造或改变用途，以促进清洁能源的过渡。区域电力市场一体化和互连，可以扩大机会，确保电力系统的灵活性和弹性。

国际能源署建议，20国集团需要增加对清洁发电、网络基础设施和终端使用部门的投资。有利的基础设施和技术，对能源系统的转型至关重要。政府通过提供战略愿景、政策信号和公共财政，来刺激私人投资者的行动，促进创新，从而发挥决定性的作用。政策的设计需要发送市场信号，以刺激新的商业模式和私人投资。筹集资金用于大规模基础设施投资，需要开发商、投资者、公共金融机构和政府之间更紧密的合作。虽然世界各地的大部分能源投资，仍然是根据政府设定的条件进行的，但私人倡议和资本对清洁能源转型至关重要。

第三大原则，发电组合的多样性，是保障电力供应安全的根本，要大幅增加所有灵活性的电力来源，包括电池、需求响应和低碳柔性电厂，并辅以更智能、更数字化的电网。电力系统对网络攻击和其他新兴威胁的抵御能力，需要加强。对能源输送途径、类型和来源多样化的投资，将有助于建立基础设施的冗余，从而抵御新的安全风险。

第四大原则，20国集团需要在清洁能源转型期间保持对化石燃料供应安全的警惕。由于投资不足导致的供应减少，可能会超过对化石燃料需求的减少，化石燃料供应可能集中在少数低成本的生产国。国际能源署成员国的石油安全体系，将继续发挥关键的作用，因为它需要应对市场的变化。20国集团国家应促进石油安全体系的现代化，并继续提高透明、开放和竞争性的能源市场，以解决转型期的能源安全问题。

为了确保利用现有化石燃料资产和基础设施，实现安全和负担得起的能源过渡，必须减少其排放。20国集团国家，需要分享石油、天然气和煤炭资产改造和/或重新利用的经验，以及政策**实践，包括减少甲烷排放和技术投资，以适应低碳燃料，特别是氢、氨和生物燃料，以支持能源系统的灵活性，促进无害环境和公平的转型。

第五大原则，气候变化对能源系统的不利影响，可能引发计划外的停电，破坏公众对稳定和可负担的能源供应的信心，从而阻碍清洁能源的过渡。20国集团国家应建立有利的政策和监管框架，鼓励能源基础设施所有者，针对气候和极端天气变化采取适当的预防措施。

随着电气化程度的提高和可变可再生能源份额的上升，数字化和智能电网成为支持电力系统转型的关键，使数字弹性变得更加重要。20国集团国家，应通过共享事件警报信息和**实践标准，促进数字安全合作，这应包括批准改善支持石油、天然气和电力系统运营的关键硬件和软件供应链安全的步骤。

第六大原则，随着对可再生能源和其他清洁能源技术（如电池和电动汽车）依赖的增加，能源安全从燃料问题扩大到与材料有关的问题。确保具有弹性的全球供应链，应成为20国集团经贸合作的首要内容。

几乎所有清洁能源技术，都需要关键矿产。20国集团国家，需要审查和改进与关键矿产开采、社会接受度和投资相关的政策，公共财政和担保、监管框架和透明度至关重要。20国集团国家，需要加大研发力度，重新利用、再循环和开发一些清洁能源技术及其材料的替代品。制定这一领域的国际框架，将有助于所有20国集团国家确保关键矿产的供应。20国集团国家，现在应该考虑如何更好地鼓励建立和促进有弹性、负责任和一体化的供应链，以避免关键能源矿产的供应中断。代表主要经济体的20国集团，应站在这一问题的最前沿，促进供应链的透明度，促进关键矿产和金属的自由、开放和公平的市场，以实现清洁能源目标所需的能力逐步提高。

第七大原则，以人为本和包容性的清洁能源转型，将确保所有人都能受益。关注人，可以确保转型是公平和包容性的，可以创造新的就业机会，加强能源获得和能源安全，造福所有人。为了设计和实施更好的政策，20国集团国家可以从交流**做法中受益。

清洁转型中石油天然气安全仍具重要意义

传统能源安全中，石油天然气、尤其是石油是重中之重，也是能源安全成为问题的由来。在2021年版的《清洁转型中的能源安全》报告中，国际能源署并没有重点关注石油天然气的安全问题，仅在其第五章讨论了石油安全系统的现代化，非常简短地分析了炼油厂要关注生物燃料等增加的改造，以及国际能源署成员国石油应急系统的重要性。但是，在2022年版的《清洁转型中的能源安全》报告中，第3章大篇幅分析了新冠疫情和俄乌战争下的石油天然气安全问题，这一章的标题更直白的是“全球能源危机的准备和应对”，说明国际能源署已经认识到，清洁转型中的能源安全，离不开石油和天然气。

在这一章一开头，国际能源署就指出，由于新冠疫情后经济的迅速复苏和俄罗斯与乌克兰的战争，与石油和天然气供应相关的传统能源安全风险，再次成为人们关注的焦点。虽然能源转型给能源安全带来了新的挑战，但与化石燃料使用相关的传统供应安全风险，尤其是石油和天然气，在确保充足能源供应方面继续发挥着重要的作用。国际能源署认为，即使在清洁能源转型期间，石油和天然气的需求正在强劲复苏，预计这一趋势将继续下去，并将远远高于实现净零路径时所需的程度。能源安全正在演变，能源供应的风险程度和类型正在扩大，要求各国预测和管理现有和新出现的能源安全挑战。加速向清洁能源的过渡，很可能会放大新旧能源安全的因素，这就需要加强恢复和应急反应能力，以确保可负担得起的能源的不间断流动。

国际能源署指出，清洁能源转型的一个重要方面，是消费者如何看待它们的安全性、可靠性和可负担性。价格上涨可能对最弱势的消费者产生不成比例的影响，可能加剧贫困和不平等。如果消费者能够获得帮助，管理好提高能源效率和电气化的前期成本，清洁能源转型可以缓解消费者对石油和天然气价格飙升的冲击。因此，必须以确保能源供应和价格稳定的方式，进行清洁能源的转型。

（一）能源转型过程中石油和天然气仍然具有重要意义

在转型过程中，石油和天然气的消费仍然很重要。国际能源署指出，即使在2050净零路径假设下，亚洲发展中国家对石油和天然气进口的依赖仍然很高，特别是对欧佩克+供应的依赖。

在《2050年净零排放：全球能源系统路线图》中，国际能源署认为，未来世界原油生产可能会越来越集中在少数产油国，主要是石油输出国组织成员国，而全球炼油能力的增加将集中在中东和亚洲。随着全球石油需求下降，欧佩克在全球石油生产中的市场份额将在2050年前增至52%，而近年来这一比例为37%。这种生产的集中可能会限制石油进口国实现供应多样化的努力，这反过来又可能对能源安全产生负面的影响。

此外，在其发布的《2022年东南亚能源展望》中，国际能源署认为，中东和东南亚之间的石油和天然气贸易量不断增加。

（二）制定石油储备制度和引入或加强天然气储气系统

国际能源署认为，在能源转型期间，石油仍将发挥重要作用，即使石油的使用被逐步淘汰，石油供应安全问题也不会消失。相反，市场波动可能加剧，特别是如果由于缺乏投资，需求减少的速度超过供应减少的速度，或者如果剩余供应集中在较少的国家。

国际能源署指出，国际能源署成员国有一项石油储备的规定，要求其成员国有义务确保石油储备至少能满足90天的净进口量，并有一个在石油供应中断时采取集体行动的机制。2022年3月和4月，国际能源署成员国采取的集体行动，是在俄罗斯与乌克兰战争的背景下，为解决石油供应中断而采取的国际协调措施的一个案例。国际能源署31个成员国，同意从其紧急储备中释放远超1.8亿桶的石油。这些行动向全球石油市场发出了一个强有力的统一信号，即国际能源署成员国团结一致并尽其所能，维护石油市场的稳定。这些行动还向世界表明，能源转型期间的石油储备对于确保石油市场的稳定供应仍然至关重要，是在石油供应中断的情况下维护石油安全的宝贵工具。

国际能源署认为，确保各国继续做好准备，应对能源转型期间，特别石油消费更多地集中在新兴经济体时的供应中断。

紧急石油储备，对非国际能源署成员国与国际能源署成员国一样重要，特别是在石油消费量不断增长的地区。石油储备或任何应对意外石油供应中断的机制，都将有助于加强地方、国家和全球的石油安全。包括中国、印度、印度尼西亚和某些其他东盟国家在内的新兴经济体，已开始储备石油，以缓解供应中断带来的风险。

与石油储备一样，储气库可能是增强天然气供应安全，克服意外天然气供应中断的有效手段。随着天然气作为过渡燃料在许多国家的重要性日益增加，以及为了解决某些国家的特定问题（例如，需求的季节性变化），每个国家都应该考虑，采取或加强有关天然气储存的措施和政策。一种政策选择，是规定天然气储存的最低水平或建立强制性的天然气储备。欧盟国家，正在实施规定最低库存水平的政策。许多新兴经济体没有地下储存库，依赖液化天然气储存来满足峰值需求。可以根据国家的情况采取各种措施，如天然气需求和天气状况的预测（包括季节性趋势）。这些措施的实施，需要政府的明确指导和中长期战略。除了单个国家采取的措施外，还可以酌情开展区域的合作，以加强天然气安全。

（三）从供应和需求两端保障石油天然气的安全

国际能源署认为，加强能源安全，可以通过多种政策措施和行动来实现。政府往往侧重于供应方的措施，然而，仅仅依靠供应方措施无法加快能源转型，政府还需要采取需求方的措施，以扩大和加快能源系统的转型。

鉴于需求方面措施需要消费者采取行动，并可能增加成本，各国政府应向公众仔细解释这些措施的必要性和重要性，以提高公众对能源转型的认识。

2022年3月，国际能源署与欧盟发布了一项10点行动计划，其中包含一系列措施，可在一年内将欧盟对俄罗斯天然气的进口量减少500亿立方米，或三分之一。供应方面的措施包括，不与俄罗斯签署任何新的天然气合同，**限度地增加其他来源的天然气供应，确保天然气储存库在下一个冬天之前填满，以及取消太阳能和风能部署许可程序的障碍。节能措施包括，隔热、设备升级、智能计量和降低室温，可以利用巨大的节能潜力，降低天然气消耗和进口。例如，目前欧盟各地建筑物中的加热恒温器的平均温度超过22°C，将恒温器降低1°C，即可立即实现每年约100亿立方米的节约，同时还可以降低能源的账单。

在关于降低发达经济体石油需求的10点计划中，国际能源署还就降低石油需求如何影响石油市场的不确定性和波动性，提出了具体建议。这些措施建议包括，减少商务旅行、在家工作、使用公共交通工具、周日收取汽车费用以及其他一些措施。虽然国际能源署的建议主要针对的是发达经济体，可能带来石油需求每天减少270万桶，但如果20国集团中的新兴经济体采纳这一建议，可能会减少更多的石油需求。

（四）需要对基础设施进行足够的投资

规划和发展充足的基础设施，用于石油进口和储存、液化天然气进口以及天然气储存和分配，对于确保稳定的能源供应至关重要，特别是能源进口国在能源转型期间，对石油和天然气的需求持续增长。

国际能源署建议，在能源转型期间，维持可持续供应和满足日益增长的需求，需要对基础设施进行足够的投资，规划应得到中长期国家战略的支持，以避免新的基础设施在未来成为搁置的资产。

（五）国际能源署的两方面建议

关于石油天然气的安全问题，国际能源署给20国家集团，在决策和政策执行中提出了两个方面需要考虑的建议：

一是建立石油储备制度，鉴于不断变化的供需趋势，考虑加强天然气储存系统，同时对基础设施进行充分的投资，特别是在需求将继续增长的地区。

二是鼓励在20国集团范围内，广泛实施国际能源署十点计划中提出的供需方面的措施，以解决价格波动、燃料成本和供应短缺问题。

现有化石燃料基础设施的未来价值

在2022年版的《清洁转型中的能源》报告中，有一章非常有意思，即第5章，讨论的是石油、天然气和煤炭三大化石燃料现有基础设施的未来价值。国际能源署认为，清洁转型中建设新的能源基础设施，需要大量的投资，可以充分利用现有化石燃料的基础设施，推动并实现清洁的能源转型。仅从文本的阅读中，我们无法得知国际能源署在这份报告中安排这一章的意图，我们简单的理解是，作为能源领域专业的国际组织，国际能源署更多的可能还是必须面对全球能源行业的现实。

以下，是我们组织的这份报告中国际能源署对石油和天然气基础设施的分析，其中关于煤炭的部分省略。

（一）现有化石燃料基础设施可以满足能源安全和脱碳需求

在当前全球能源市场价格大幅度波动的背景下，各国政府正在通过供应来源的多样化，以及在现有能源基础设施中使用低碳燃料，减少对化石燃料的依赖。国际能源署认为，创建新的基础设施需要大量的投资，并且由于需要获得不同的许可和批准，而带来延误的风险。重新利用现有基础设施，提供了加速清洁能源转型的可能。例如，现有的热能资产，可以提供可再生能源所需要的灵活性，与传输、储存和需求响应等其他能源相补充，同时如果使用低碳燃料进行运行，还可获得减排的效益。

现有基础设施的退役，可能会给当地社区带来经济混乱，因为这些社区的就业和收入都依赖于这些基础设施。在过渡期间利用现有的基础设施，可以带来许多好处。值得注意的是，对现有基础设施进行再利用或改造，可以保留基础设施的大部分价值，同时保留基础设施所在社区的就业机会和税基。例如，目前一些石油和天然气生产国，正在发展或寻求发展CCUS、氢气和海上风能产业，利用现有的石油/天然气生产（包括海上）的技能和知识基础。

国际能源署建议，政策制定者，应该评估利用现有能源基础设施扩大低碳燃料部署的机会，然后才允许所有者在整个价值链上，回收或拆除现有基础设施。对现有能源基础设施采取这种前瞻性和以人为中心的办法，可节省大量费用，提高能源系统的适应能力。

（二）石油基础设施的过渡

与其他化石燃料一样，石油工业将受到产品需求减少和脱碳活动需要的双重影响。随着总体投资的下降，市场竞争日益激烈，只有那些资源成本低、对成本和环境绩效有严格控制的企业，才能生存下来。

陆上石油生产基础设施，包括油井、集输管道和加工基础设施，几乎没有转变为其他用途的空间。海上石油生产设施，特别是平台，有可能被改造为海上风能或水产养殖基地。原油和成品油管道，有可能转化为二氧化碳或氢气运输基础设施。此外，港口、码头、仓储设施和船舶等海上运输基础设施，也有一定的过渡空间，可以用来处理氢、生物燃料和氨。例如，液化石油气罐很容易转移到氨的存储。电动船只的兴起，还需要港口的充电基础设施。

炼油厂已经开始转型，全球约有48.3万桶/天炼油能力已转变为生物燃料调合厂，不久的将来还将再增加70.2万桶/天。利用现有炼油厂产能来生产生物燃料的中间体，可以减少生物燃料相关的投资需求。生物燃料在交通燃料中所占比例的提高，还需要更复杂的调合和储存操作。

除了完全的场地转换外，炼油厂也越来越多地参与可再生原料与石油的协同加工。炼油厂进入生物燃料生产，还涉及中游、营销和调合等活动，以及所需基础设施的改造或建设。然而，因为不可能为所有炼油厂获得足够的原料，并不是所有的炼油厂都能转化为生物燃料的生产。

炼油厂的另一条途径是循环经济。作为一个拥有合适设备、高技能工人、研究人员和工程师的复杂工业部门，沿着塑料到塑料或塑料到燃料的路径，炼油厂可以开发塑料废物和废油的化学回收技术。

为了生产低碳燃料，现有炼油厂需要进行大量投资。在电解燃料的生产中，电解生成的氢与一氧化碳（来自储存的碳）相结合，生成合成气，然后合成气通过费托工艺转化为合成油，并成为可再生运输燃料或石化原料。在使用地质方式储存碳可能性不大的地区，这条路径可能很有价值。

炼油是世界上**的氢消耗部门，氢气需求几乎完全来自石油（石脑油重整）或天然气（蒸汽重整）。到2026年，欧洲与炼油厂相关的电解项目，预计将超过500兆瓦，每年生产约3.7万吨绿色氢气，仅占炼油行业氢气总需求的0.1%。另外1200兆瓦的项目，尚未进入最终投资决策阶段，不过，如果提供优惠的政策，这些项目可能会在相同的时间与上述项目同时投产。

在能源转型期间，石油零售行业（即石油营销和分销）也将发生重大的变化，其中许多已经为电动汽车提供充电设施。依据运输行业的电气化路径，未来它们还可以进行电池交换操作和提供氢燃料服务。

（三）调整天然气基础设施的用途

低碳气体，包括生物甲烷、低排放氢、合成甲烷和符合CCUS的甲烷，将在脱碳途径中发挥关键的作用。

在国际能源署的净零情景下，低碳气体占2050年最终能源消费中气体燃料总量的近75%，占电力部门所消费气体燃料中的绝大部分。这就是说，低碳气体使气态燃料在最终能源消费总量中的份额接近今天的水平，并在工业、长途运输和季节性能源储存等难以减少的行业中发挥关键的作用。在电力部门，低碳气体将在一个由可再生能源主导供电的系统中，提供灵活的后备供应。

现有的天然气基础设施，可以通过提供网络接入、降低运输成本并最终促进其融入更广泛的能源系统，快速部署低碳气体。

在上游层面，天然气和凝析气田、枯竭气藏及其相关的地面基础设施，可用于二氧化碳存储，从而能够部署基于CCUS的解决方案，可以从甲烷中生产氢气。

庞大的天然气输送和分配管道系统，可以被用来输送低碳气体。由于生物甲烷和合成甲烷的化学与物理性质几乎相同，它们可以与传统甲烷完美地互换。不过，需要制定标准，以确保互连系统的天然气质量统一，并减少任何偏离这些标准的风险。

由于生物甲烷生产高度分散，它必须被送入分销网络系统。从长时期周期看，由于生物甲烷的高渗透性，需要在传输和配送网络之间进行更紧密的整合。双向压气站将实现从分配到传输网络的反向流量，保持每日的平衡，为季节性天然气储存场地（通常连接到传输系统）提供生物甲烷的通道。

混合，可以为低排放氢提供一个临时的解决方案，直到专门的氢运输系统被开发出来。根据气体传输系统的特点，可以以2-10%氢气体积的速率混合，而无需对管道系统进行实质性的改造。聚合物管道系统的耐氢性通常更强，可能允许最多20%的混合，只需对管道基础设施进行最小或可能不进行任何的改造。

天然气管道可以重新使用，用作氢气的输送。与新建的氢管网相比，管道改造的成本要低得多，生产周期也短得多。

有研究表明，管道转换成本占新氢气管道成本的21-33%，这些成本节约可以带来更低的运输费用，提高氢气的成本竞争力。

可以通过利用现有的地下储气库，来提高低碳气体的季节性和短期供应的灵活性。全球地下储气库的能力接近4300亿立方米，约占全球天然气需求的10%，其中多孔地层（枯竭油田和含水层）占90%以上，盐穴占剩下的10%。

生物甲烷和合成甲烷，与天然气具有相同的物理和化学特性，非常适合储存在地下设施中。在地下的盐洞中储存氢，是一项已被证实的技术，现有的盐洞可能被转化为储存氢气（尽管这还有待证实）。在多孔的储层中储存纯氢，还没有实际经验，需要进一步研究。

简短的点评

本文是阅读国际能源署两份报告的介绍类文章，在准备过程中，随着我们对国际能源署两份报告的阅读，感受是十分的复杂。鉴于本文的篇幅已经很长，我们不再想写长篇的点评，简单的看法是，通过这两份报告，一是可以了解清洁转型过程中，国际能源署对能源安全关注的重点，虽然从学术的角度很多内容我们并不赞同；二是作为国际组织，国际能源署的有关观点和建议，能因时、因势而变，这一点是值得肯定并赞赏的，是作为咨询机构提出政策建设时应有的立场和态度。

最后需要指出的一点是，文中一再提到的净零情景，指的是2021年5月18日，国际能源署发布的《2050年净零排放：全球能源系统路线图》，国际能源署自己称这份报告是其“历史上最重要和最具挑战性的”报告。这份报告发布后，2021年我们撰写并刊发了多篇文章，对其进行介绍、分析并点评，各位如有兴趣可以参阅，本文不再讨论。

【能源观察家】王能全：清洁转型中的能源安全与石油天然气的地位