能源转型与石油公司的艰难抉择

牛津大学发布《能源转型与石油公司的艰难抉择》（强烈推荐）

一、概述

在本篇能源视角报告，文章探讨了国际石油公司（IOCs）能源转型面临的挑战。能源需求报告预测，无法利用现有的经济技术实现《巴黎协定》目标，除非趋势发生根本性变化，否则2050年后很长一段时间内将需要大量石油和天然气。然而，加速脱碳也将面临越来越大的政治、社会和金融市场压力，这将对国际石油公司构成了一个重大挑战。这些国际石油公司目前的业务模式和技术与全面脱碳不相容，其未来脱碳趋势也取决于它们能否成为解决方案的一部分。本文分析了国际石油公司在脱碳领域所实施的一系列投资机会，并指出了国际石油公司面临的一些机会和风险。

二、能源转型的挑战

全球自1900年以来对能源的需求年复合增长率为2．8％／年，持续的一个类似的2．2％（目前在21世纪）年化增长速度（图1）。假设复合年增长率降低能源消费量的1．7％，到2050年，我们估计全球能源消费量将超过10万太瓦时（TWh）。主要原因是由于人口增长、收入增长和贫困减少推动。因此，除非世界采取完全不同的方向，否则2050年的能源市场将超过10万太瓦时。

能源行业的广泛共识是，到2050年预期的能源需求增长仅靠目前的可再生技术是无法满足的，化石燃料将继续在能源结构中发挥关键作用。我们通过建模支持这个视角假设。去年风能和太阳能的发电量为1850太瓦时。他们的最高年增长率都在130～140太瓦时／年左右。如果以270太瓦时／年的综合速度计算，他们需要180年左右的时间才能达到50000太瓦时／年，相当于2050年能源市场的50％。其中原因并不是因为可再生能源领域缺乏资金投入。全球目前在风能和太阳能上的投资约为3000亿美元／日，仅次于上游石油（图2）。这一数字会将升至4000～5000亿美元，其中包括为适应可再生能源的间歇性而增加的电网投资。即使投资速度在一夜之间翻了3倍，达到前所未有的1万亿美元／年，我们估计，风能和太阳能仍然需要55年的时间才能达到世界能源结构的50％。在我们看来，这一预测似乎过于乐观，因为它忽略了潜在的成本通胀、电网限制和需求反应，并假定盈利能力足以证明此类投资是合理的。我们自己在图1中的假设包括了风能和太阳能的持续生产力增长，因此到2050年，可再生能源的供应将以年均550太瓦时的速度增长，占全球能源结构的15％左右。我们还假设，在保持20年不变之后，核能将重新开始增长，达到50太瓦时／小时，而水电将继续增长。电力继续以180太瓦时／年的年最高速度增长。然而，我们的模型仍然需要1．2亿桶／天的石油和400万亿立方英尺／年的天然气来满足世界能源需求。在这种情况下，碳排放不会下降。

图1 在2050年能源结构的任何现实模型中，石油和天然气仍然至关重要

图2 每年增加风能和太阳能发电量约270太瓦时、投资额达3000亿美元；与增加±2000太瓦时／年的上游石油相同

根据我们对2050年后石油和天然气仍将保持强劲需求的预测，一些评论人士可能会得出这样的结论：国际石油公司及其油气储量丰富的国家及其国有石油公司只需要对其传统石化能源资产不可阻挡地增长时保持不变。然而，这个结论过于简单。

首先，有一些预测表明，对碳氢化合物的需求将显著下降。如在一个极端假设情况下，各国政府间气候变化专门委员会（IPCC）制定了到2050年必须实现零碳排放的设想，以完成《巴黎协定》中期望达成的政治目标。他们认为不仅要实现能源的脱碳，而且要显著提高能源效率，关键是发展负碳排放技术。“碳追踪”预测，全球对化石燃料的需求将在2023年达到峰值，对金融体系构成重大风险，因为价值数万亿美元的石油、煤炭和天然气资产可能变得一文不值。壳牌预测，到2050年，电力在世界能源结构中的比重将从目前的20％增至50％，这个比例距离零碳排放还有很长一段路要走，但它确实指向了比我们预测的更快的脱碳过程。

其次，脱碳的压力将会增加，并已经影响到国际石油公司和整个经济领域的投资决策。正如我们最近所指出的，能源转型风险常常被视为一个长期问题，实际上这种观点是误导人的。因为在完成过渡的时间尺度和感觉到其对能源市场影响而表现的时间尺度之间是有区别的。

在一封反复回荡声音的公开信中，英格兰银行行长，法国银行行长和绿化网络金融服务，他们强调减少碳排放的重要性，并警告说这将导致大规模重新分配资本，“如果一些公司和行业未能适应这个新的世界，他们将无法存在。

事实上，越来越多的人认识到，任何一家公司如果不能意识到气候变化担忧和社会对清洁能源的渴望所带来的变化，就可能失去其经营的社会执照、竞争力、吸引和留住人才的能力，甚至是获得资本的渠道。清洁能源发展的车轮已经开始转动。例如，我们去年进行了一项详细的调查，发现金融机构投资者对传统能源行业的兴趣正在下降，对能源转型的担忧正在提高投资煤炭和新的长期石油项目的资本成本（图3）。例如，管理着逾6万亿美元资本的资本机构已同意“剥离”化石燃料行业。石油和天然气公司正面临越来越大的股东压力，要求它们减少业务和产品的排放，并需要披露它们如何才能实现《巴黎气候协定》的战略目标。随着投资者变得更有组织性，这些压力只会加剧。国际石油公司还在努力应对美国越来越多的县和市提起的责任诉讼，这些县和市正在为气候相关问题寻求赔偿。

由于可再生能源、非常规能源、数字技术、电气化技术的进步，以及全球对更清洁、低碳能源日益增长的需求，能源行业已经很好地进入了转型阶段。国际石油公司一直在调整其战略，增加对低碳技术的投资，降低其活动的碳强度，并调整其投资组合，例如增加天然气的份额。国际石油公司还制定了温室气体减排目标，并定期监测实现这些目标的进展，一些公司将高管薪酬与温室气体排放业绩挂钩。他们还将气候相关风险纳入他们的战略，包括在投资决策中使用内部碳价格。然而，投资者、股东、政府和社会普遍认为，变革的步伐非常缓慢，不足以应对一些人所说的“我们这个时代存在的巨大挑战”。

图3 对能源转型的担忧正在加剧石油和煤炭的资本成本

不过，加速转型将对国际石油公司构成重大挑战，打乱它们的商业模式，削弱它们的盈利能力。在不损害盈利能力的前提下，加快向无碳世界转型的双重挑战似乎无法克服。如上所述，一个关键的挑战是吸引必要的资本，以转型一个庞大的10万太瓦时行业，花费2万亿美元／年。少量的资本在这种组合中起不了什么作用。除非它们能获得具有竞争力的回报，否则就不会有更多的资金可用。任何脱碳战略都应以坚实的经济基础为基础。

脱碳和维持高回报投资在现有的技术和商业模式是不可行的，因此投资新技术，尤其是在低碳能源技术，能够产生更高的回报是这些公司的关键目标参与能源过渡或者领导能源过度的重要因素。在审查了全球领先石油公司约3000项不同的专利后，我们发现许多石油公司正在投资提高整体投资组合效率、碳强度和经济效益的技术。2018年，能源行业约8％的专利属于新能源领域（见图4），其余92％的专利是为了提高化石燃料的效率，这表明企业仍然专注于传统业务，考虑到这是它们的核心竞争力，这是可以预见的。企业需要在投资组合的所有领域—石油、天然气、下游产业、化工、可再生能源和新能源—利用这些更好的能源技术开发项目。一旦新一代技术被去风险化，企业就需要接受它们，但这往往需要改变现有的企业结构，引入具有非常不同商业模式、消费者和文化的新业务。

尽管对低碳技术的投资代表着一个新的、扩大的机会集，但必须强调的是，对于国际石油公司能否抓住这些机会并开发确保传统企业生存和盈利的商业模式，仍然存在严峻地挑战。有很多因素可以解释，为什么一些大型国际石油和天然气公司有能力抓住这些机会。例如，大型项目降低成本是成功的关键，国际石油公司有资本扩大其中一些核心技术。除了财务实力，他们还拥有管理和执行大型项目以及控制项目风险的经验。同时也具备将新技术与他们现有的投资组合、基础设施和技术专长集成起来的能力。传统能源公司肯定希望继续保持世界领先的能源公司的地位，而不仅仅维持不衰落。

图4  8％的领先石油公司的专利正在推动可再生能源的发展，其余92％旨在提高化石燃料的效率

但传统化石能源公司成功远不能保证。例如，如果分散的小规模解决方案更具竞争力。显然，捕捉机会的能力在不同的公司之间并不相同。一些公司可能会认为，大举超越核心业务是极其危险的，会降低它们的盈利能力，从而受到股东的惩罚。其他人可能认为，没有必要的技术和管理技能，无法在完全不同的监管结构和商业模式的新市场中运作。规模和整合方面的论据可能令人信服，因为某些技术符合国际石油公司的经验、当前的商业模式、公司结构和资本配置标准。然而，这些优势并不一定适用于全新领域的技术和机会，特别是需要不同技能集和公司结构的技术和机会。

此外，当能源转型的速度在全球范围内高度不确定且不一致时，转型时机也是关键。正如前面提到的：对不确定性的错误假设可能导致资本配置不当和资产减少。更糟的是，对传统能源的投资不足可能导致短缺，从而加剧现代文明的支柱—光、热、电力和交通的短缺。相反，通过推迟投资决策的观望策略可以为竞争对手创造一个机会窗口。另一方面，过早的投资也会限制未来的选择，并将公司锁定在一个不优化的投资决策中。

三、脱碳时代的机遇

脱碳领域有许多领域，原则上可以为国际石油公司提供新的机遇。正在进行的投资可分为两大类。第一种技术包括电气化和可再生电力等技术，它们是石油和天然气在运输等最终市场的直接竞争对手。对于这些，我们可以预期现有业务模型（和预期收益）与新业务（潜在的较低收益）之间的一些紧张关系，这些业务将蚕食旧业务。第二类包括化石燃料组合的变化，以及允许继续使用石油和天然气的技术。例如，数字化不会解决二氧化碳的挑战，但会避免“浪费”碳预算，并能使项目净资产翻倍，产生更多的资金来资助脱碳。碳捕获、利用和储存（CCUS）将减少预期的排放量，并可能导致负碳排放。蓝色氢（通过甲烷的蒸汽重整）将为天然气的脱碳提供一条新途径。

如下，我们研究可再生能源投资机会的子集。对于上面提到的第一类，我们包括电气化和下一代风能和太阳能的发展。对于第二类，我们包括石油项目的数字化和缩减，化石燃料的再利用和循环，以及CCUS和增加天然气的份额。我们并不认为这份清单是完整的。在核能、藻类生物燃料或氢方面同样有许多有趣的新想法。在选择以下研究对象时，我们考虑了3个因素。首先，国际石油公司正在投资这些技术。其次，技术必须是经济的，或者显然有潜力成为经济的。最后，这项技术必须是可扩展的，才能对能源转型产生显著的影响。

发展挑战

传统能源企业内部开发新技术并不总是可行的。新能源不属于国际石油公司和国家石油公司现有的技能，它们发展迅速主要由灵活的初创企业主导。因此，风险投资可能提供一种更好的方法，使它们能够利用自己的专业知识，降低风险，扩大规模，并将他人的技术商业化。这种投资已经真实发生了，图5列出了国际石油公司最近大约200笔风险投资。大约有70家公司在开发新能源，特别侧重于电力分配、电力移动解决方案和太阳能。英国石油公司的风险投资基金主要用于新能源概念（图5），该公司表示，新技术“在英国石油公司应对双重挑战的战略中发挥了关键作用，即满足世界对更多能源的需求，同时减少碳排放”。包括道达尔（TOTAL）、Equinor和雷普索尔（Repsol）在内的其他15家石油公司也表示，正加大对可再生能源的投资。

图5  新能源是石油巨头冒险的第二大主题

事实上，学术文献发现，在行业正经历快速变革的时期，企业更倾向于冒险策略。例如，勒纳（2013）指出，“企业风险投资基金可以比传统研发更快、更灵活、更便宜地行动，帮助企业应对技术和商业模式的变化。”在某些情况下，这样的基金甚至可以帮助刺激对公司自有产品的需求。尤其重要的是，与内部技术相比，更快的脱离是可能的，因为“投资似乎毫无进展”。来自风险投资的情报收集可以帮助公司“保护自己免受新兴竞争威胁”。

图6  5家主要石油巨头的冒险活动

电气化进程

石油公司正在涉足的一个领域是电动汽车充电。快速充电螺栓自然地加入国际石油公司现有的网络服务站和便利店。我们已经看到壳牌收购了Ionity、greenlot和NewMotion等快速充电的公司；以及电力公司Firs tUtility，该公司后来被重新命名为壳牌能源公司。同样，英国石油也投资了ChargeMaster和StoreDot等电动汽车充电公司。2018年，道达尔斥资17亿美元收购了DirectEnergie。随着市场的发展，电气化将有助于推动能源转型，国际石油公司可能会发现经济机遇，尽管这需要开发新的商业模式，并适应新的监管结构。

一些评论人士可能会质疑国际石油公司能否找到价值投资来发展这些新业务，尤其是在上世纪80年代和90年代涉足可再生能源被认为不成功的情况下。作为回应，让我们考虑一下壳牌最近发表的一份声明，该声明为其每年斥资20～30亿美元发展电力业务的新计划辩护：“由于消费者能源需求的变化，预计电力将在一次能源结构中占据更大的比例。”

事实上，壳牌预计，到2050年，电力将占能源结构的50％，而目前这一比例为20％。他们计划到2030年超过30％的业务将是电力。

首先，壳牌的计划表明，一家石油公司自然会面临这样一个问题：是在未来能源体系的发展过程中发挥作用，还是继续局限于目前的活动。

其次，随着消费者和政界人士越来越关注脱碳，我们认为变革的步伐将会加快。因此，电动汽车充电不应被简单地视为IOC现有业务的一个小附加功能，而可能涉及进入一个新的脱碳能源业务，这一业务有朝一日可能占据主导地位。一些石油公司将充电视为分散能源系统的一个切入点，而不仅仅是将其视为一项独立的业务。这是成为虚拟发电商（VPP）和优化分布式能源利用的战略一部分。例如，电动汽车充电、分布式能源发电、电池使用（V2G）和灵活消费之间的连接，可以创建一个新的本地能源系统，挑战现有的电力企业。这将是未来电力部门乃至未来脱碳能源系统的关键部分。石油公司是否会在这一更广泛的转型中拥有相对优势（相对于使用服务站充电而言），还有待观察。

第三，许多扩大电力规模的机会需要比现在更经济，以吸引必要数量的资本。正如本？范伯登（BenvanBeurden）最近所说，壳牌也可能认同这种观点。“如果你想想这个世界将不得不做些什么，它很可能将不得不建造另外5个与我们在过去135年建造的电力系统规模相同的电力系统……与之相关的机会是巨大的，因为我们不会再补贴四五个这样的项目。这背后必须有真正的生意，否则就不会发生。”

值得记住的是，石油公司习惯于两位数的资本回报率，而电力行业的投资者习惯于通过降低回报率来反映更低的风险。各国政府一直乐于降低可再生能源投资的风险，金融风险是一个重要的因数来反映各国多大程度上实现电气化。

最后，间歇性可再生电力的作用越来越大，为天然气创造了一个特殊的利基市场。这是因为太阳能和风能在没有存储的情况下需要备份。如今，天然气发电厂是大多数国家的主要备用选择。天然气是碳含量最低的化石燃料（图7），储量丰富，燃烧清洁，非常适合提供灵活的后备能源。当然天然气也有一些重要的限制。首先，仅仅备份角色并不涉及大量天然气需求。随着可再生能源比例的增加将大大减少燃气电厂的运行时间，为低容量运行的新电厂提供资金将是挑战，并确保电力市场反映灵活性的经济价值。其次，天然气与其他弹性资源竞争，越来越多地来自需求侧反应、电池和水力发电。第三，作为碳氢化合物，天然气将在越来越多的国家受到碳税或其他限制。展望未来，它还将与潜在的脱碳柔性发电（如生物质与CCUS，氢）竞争。

图7   天然气排放的二氧化碳比石油少25％，比煤炭少50％

下一代可再生能源趋势

国际石油公司可能会选择进一步进军可再生能源领域，特别是在那些因公司拥有优势而获得高于正常回报的机会的领域，比如先进的工艺技术。新能源技术的回报率是否高于正常水平仍有待观察。但如前所述，国际石油公司正在投资新技术，主要是使用“风险模型”。该模型给国际石油公司带来了灵活性。此外，随着能源行业的发展，支持下一代可再生技术可以使这些公司保持在行业的领先地位，提高它们在利益相关者中的声誉，并提供可能与其基本投资组合相结合的机会。

目前的可再生能源技术不能在合理的时间框架内以合理的成本实现能源转型，那么世界就需要开发出能够做到这一点的可再生能源技术。国际石油公司基于这一点现状还有转型机会。例如在风能领域，他们积极参与开发下一代机载风能技术的竞赛。图8所示，地球大气中的能量随着高度的增加而增加。在300米的时候，应该可以比在80米的时候多获得2倍的电力。挑战在于如何接近这些更高的风速。4000米的地基和700吨的塔已经占了典型的8000米风力涡轮机总成本的35％左右。整个绿色科技产业致力于改善“空中风”，无人机通过缆绳将电力传输回地面。学术文献估计每千瓦的成本可能是传统风力涡轮机的10－50％。最著名的例子是马卡尼公司，该公司在谷歌的支持下，于2017年测试了一架600千瓦的无人机。埃克森美孚（ExxonMobil）已申请专利，将类似的系绳风筝部署在海上，“开启了一个比整个美国装机容量大4倍的资源系统”。与此同时，在2019年2～7月，壳牌与马卡尼签署了的战略合作协议，计划在2019年晚些时候在挪威近海测试这一概念。此前，壳牌还向风筝发电系统投资600万欧元。

图8   风速以及通过延长节功率额定值随着海拔高度的增加而增加

同样，国际石油公司也在资助改进的太阳能技术，以便以更低的成本提供更多的能源。2018年，我们审查了石油公司提交的37项不同的太阳能专利。最令人兴奋的是，Equinor在前沿领域直接投资了Oxford PV公司，该公司在开发钙钛矿太阳能电池的竞赛中处于领先地位。这些晶体化合物具有优异的光电性能、低带隙和较强的电导率。该技术的转换效率已经从2000年代末发明时的个位数飙升至2019年牛津光伏实验室的28％（图10）。

图9   领先的专业致力于改进太阳能电池板的制造，提高他们的生产力，或在沙漠环境中部署它们

图10   Perovskite太阳能电池的效率已经达到28％，运行空间达到30％，这将使它们比传统太阳能效率高2倍

数字化与紧缩：最大限度地提高效率，提高化石燃料的经济效益

如果世界要使用化石燃料几十年，化石燃料行业就必须尽其所能使化石燃料项目尽可能地高效和有利可图。提高石油项目的效率并不能解决能源转型的问题，但是可以减少由于甲烷泄漏、燃除和低效而浪费全球碳预算所造成的损害，盈利能力的提高也将为脱碳筹集更多资金。

所有石油和天然气公司都有责任确保自己公司的运营效率。许多国际石油公司提议到2050年将碳排放量减半，到2025年将甲烷排放量控制在0．2％。Equinor宣称，其投资组合目前的碳强度为10公斤／桶当量，而行业平均水平为18公斤／桶当量。Equinor的目标是，到2030年将二氧化碳强度降至8公斤／桶当量。

实际上，展示这种能力应该有助于获得社会许可证，以便从金融界获得更好的运营条件。

提高效率对经济也有好处。作为一个例子，我们模拟了“前20名”新兴技术对典型离岸项目的经济影响。我们计算了降低F＆D成本25％、降低开发资本支出10亿美元、降低运营成本20％、提高能源效率25－30％、将净现值（NPV）从10亿美元提高一倍至20亿美元（油价为50美元）以及在任何油价水平下将IRR提高4－5个百分点的潜力。这将使项目的盈亏平衡降低15－20美元／桶（图11）。最令人兴奋的技术是数字技术。他们仅通过优化现有资产，如泵、井或采收率，就能产出更多的石油。更高的正常运行时间和更高的采收率，就不需要建造更多的石油项目。

图11  深水投资的现金流概况：在原油50美元／桶时IRR为10％

碳捕捉、利用和储存（CCUS）

人们越来越意识到，不大规模采用CCUS技术，本世纪实现保持低于2？C目标的前景非常渺茫。如果化石燃料将继续被使用，重要的是要区分捕捉、储存和利用二氧化碳从而减少排放（与不这样做的情况相比）的技术，以及能够以碳“汇”的方式利用二氧化碳、产生负排放的技术。

CCUS包括一系列技术。基本模型最初被称为CCS，因为它涉及碳的捕获和永久储存（或封存），例如在使用过的油气田。然而，人们对碳的利用越来越感兴趣，因此缩写为CCUS。迄今为止，大多数利用都涉及向现有储量中注入二氧化碳，以提高石油（或天然气）的采收率。目前正在研究利用的新的商业机会。

开发CCUS项目的成本是一个主要障碍，这在很大程度上解释了为什么投资远远低于对全球排放产生影响所需的数量。目前分离二氧化碳的技术成本为每吨50美元，能耗为15～30％，而且存在操作缺陷。包括新基础设施在内的全绿地CCU的成本往往在75～100美元／吨，而“直接空气捕获”的成本则升至200～400美元／吨。这些项目目前无法扩大规模，因为它们没有回报，即使20～50美元／吨的碳排放价格也是如此。但下一代技术可以大大降低成本，并使CCUS经济。

如果全世界要将碳捕捉技术商业化，一些国际石油公司可能会在材料技术上具备领先优势，特别是在液化天然气方面，这需要将原料气中的二氧化碳浓度降低至50％。一些公司还拥有管道，并可以进入可储存二氧化碳的枯竭油田。壳牌公司目前正在将新型溶剂商业化，这种溶剂可以多去除25％的二氧化碳，同时降低30％的能源消费量。下一代技术将会走得更远。第一个例子，化学循环燃烧，在金属氧化物的泥浆中燃烧燃料，产生能量，金属，水和二氧化碳，这些可以立即被隔离。成本降至20美元／吨，只需要大约4～10％的能源罚款，以每吨40美元的碳价提供经济回报。目前已建成40座示范工厂。道达尔目前正在为2023年在中国启动的最大项目提供资金，该项目的发电能力为3兆瓦。另一种选择，氧燃烧，在纯氧大气中燃烧燃料，输出纯二氧化碳。与传统电力相比，成本具有竞争力。Oxy投资了NETPower，于2018年5月在得克萨斯州拉波特（LaPorte）建立了一座25兆瓦的天然气发电厂。

除了这些捕获技术的改进，寻找利用和商业化二氧化碳排放的方法可能会改变游戏规则。一方面，碳利用创造了一个收入现金流，现在存在许多不涉及提高石油采收率的机会。另一方面，当CCUS涉及到生物量时，有可能成为一种负排放技术。最近的研究估计，负排放技术可以吸收7～10吉吨（Gt）二氧化碳，成本低于100美元／吨。这在目前全球能源相关排放的37吉吨二氧化碳中占相当大的比例。如果这些研究被证明是正确的，负排放CCUS将有助于为碳氢化合物的持续使用创造一个缓冲。

再利用与循环利用：循环经济中的机遇

降低燃料使用的另一个机会是回收废品和植物材料。许多公司都在进行这样的项目。埃尼集团的“生态罚款”主要是利用废弃食用油。我们还统计了国际石油公司2018年获得的70项生物燃料专利。

我们认为塑料行业最有潜力。目前，世界上85％的塑料被焚烧、倾倒到垃圾填埋场，最糟糕的是，最终流入海洋。传统的机械回收面临的挑战是，只能在纯、PET和HDPE上进行，市场份额约为21％。另一种选择，塑料热解即将商业化。我们评估了20个技术解决方案，新兴的机会可以将塑料重新转化为石油，同时产生30％的投资回报率。这一点很重要，因为目前中国、欧洲和亚洲新兴市场的石脑油裂解厂每天消耗约900万桶石油来生产塑料（约占10％）。这些蒸汽裂解炉的工作温度在800～1000摄氏度之间，消耗了整个石化行业40％的能源，能源占一个典型工厂生产成本的70％。到2060年，需求有望达到2300万桶／日。但是，如果世界上一半的塑料能被热解，那么它就会停滞不前（图12）；在更激进的情况下可能会减半。

国际石油公司正在探索这个机会。自2018年以来，OMV的再油计划正在Schwechat炼油厂进行试验。英国石油公司在1Q19中指出，“我们把化学回收看作是塑料循环的游戏吊牌……我们希望在2025年前将这些技术商业化。”25家道达尔公司已经申请了专利，用于回收纯聚乙烯，并将其转化为“具有优异机械性能的聚乙烯混合物”。2018年，埃克森美孚公司也申请了8项与热解有关的专利。

图12 到2060年，即使市场增长，热解也能将塑料中的油减少5％

对国际石油公司来说，在经济上是有意义的是促进对现有化石燃料产品的更大再利用，以降低他们对投资新建绿地设施的需求。反过来，该趋势将降低必须使用的资本数量，提高未来使用资本的回报，从而取悦资本市场，因为化石燃料行业的资本成本正在上升。

天然气和脱碳气体

许多国际石油公司和国家石油公司承认，它们的投资组合正在缓慢地从石油转向天然气。他们还强调了天然气取代煤炭在电力领域的重要性。图1中天然气的上升所产生的二氧化碳比保留今天煤炭、石油和天然气所占的份额要少20％。这有助于解释为什么他们支持二氧化碳价格，以刺激转向天然气。然而，正如Stern27所指出的那样，为了提高天然气在能源结构中的比重，该行业需要发展脱碳技术，展示它将如何发展超越传统天然气的商业规模项目，还包括沼气、生物甲烷和转化甲烷制得的蓝色氢。

因为全球对天然气的依赖将更加严重，国际石油公司的技术将至关重要。在这一领域的领先者中，埃克森美孚（ExxonMobil）和壳牌（Shell）在2018年都为天然气加工技术申请了60多项不同的专利，其次是沙特阿美（Aramco）、雪佛龙（Chevon）和道达尔（TOTAL）。例如，处理天然气的复杂性很容易被低估，因为处理天然气需要去除杂质，如二氧化碳、H2S酸性气体、硫醇、羰基硫化物和二硫化碳。此外，天然气价值链是复杂的，这为沿着价值链进行集成创造了机会。

四、转型中的石油公司：机遇与风险

我们并不幻想上述能源技术清单已经完成。例如，在核能、藻类生物燃料或氢方面有许多激进的新想法。该报告对能源的洞察，并不是对能源领域所有令人兴奋的技术进行全面审查。相反，它试图在简要回顾所选技术的基础上提出几点：

目前的技术无法以完全脱碳所需的速度吸引到必要的资本。能源转型正在推动，并将继续推动包括石油和天然气公司在内的投资者开发新的低碳、零碳和负碳技术。国际石油公司将寻求最大限度地提高其基本业务的效率，并将其投资组合转向天然气（最终脱碳天然气）和电气化；一些国家将寻求开创下一代技术，加快脱碳步伐。开发这些新技术和商业模式的竞争已经开始，并将随着能源转型的加速而加剧。

国际石油公司正在寻求与脱碳目标大体一致的不同机会。一些投资将有助于维持现有业务和降低排放（与正常业务相比），例如通过提高效率、捕获和储存碳、减少甲烷排放和脱碳天然气。国际石油公司在这些领域具有比较大的优势。与此同时，国际石油公司还在一些领域进行投资，比如可再生能源和能源市场的电气化，这些领域的脱碳包括替代化石燃料。这对国际石油公司来说也是发展机遇，但国际石油公司面临与许多其他公司竞争，比如电力行业，尤其是数字世界。此外，这些领域与国际石油公司目前的业务竞争，对后者的未来提出了质疑与挑战。

国际石油公司支持的是风险模式下的新技术，而不是公司内部的。这意味着技术可以被监控，经济可以被冷静地评估，当机会被消除风险时，领先的想法可以被放大。相反，“快速失败”并转向其他机会可能是有利的。

脱碳领域带来了新的机遇，但问题依然是，石油公司是否比其他公司更有能力与其他新能源技术领域创建成功且可持续的新商业模式。基于他们的专利和冒险活动，国际石油公司似乎在某些技术的领先前沿。他们似乎很有能力利用自己雄厚的财力来扩大技术规模，并利用现有的投资组合来整合一些新技术。但加速向低碳技术转型的战略存在严重风险，能源转变可能会对它们的盈利能力产生负面影响，尤其是在新的商业模式尚未得到验证的情况下。石油和天然气企业的并购步伐并不一致，一些企业只会认为，超越核心业务的举措缺乏吸引力。随着能源转型的推进，我们可能会看到各公司在战略和方法上出现更多分歧。

投资于低碳技术的国际石油公司面临挑战是，要证明自己比其他公司更有能力在一个脱碳的世界取得成功。我们认为，国际石油公司还没有向金融市场、股东和更广泛的社会提出强有力的理由，如果真的有这样的理由的话。这有助于解释为什么股东经常奖励公司高股息和大规模回购计划；他们不相信国际石油公司能够领导这一转变，甚至在没有重大转变的情况下生存下来。本报告分析，国际石油公司需要吸引大量资金，并大举投资于低碳术，以推动脱碳进程。

转型是一个数十年的过程，需要数十年的领导力和连贯的叙事，以及一致的沟通策略。我们认为，在后者领域，该行业迄今为止也没有取得成效。强调这些新低碳技术的重要性，以及国际石油公司如何在这一领域发挥主导作用，或许能让投资者兴奋起来，并让更广泛的社会相信，国际石油公司是解决方案的一部分，而不仅仅是问题的一部分。

五、结论与未来研究

首先，每个国际石油公司有一个核心问题需要考虑解决，如何适应能源转型：面临需要新的实践、法规、价值观、观念和商业模式，以及新技术，国际石油公司决定进化在现有社会技术制度，还是选择一个根本性的变化。公司对此的看法将决定其对能源转型挑战的反应。研究其他部门和公司的经验，它们最近不得不解决同样的问题。特别是，由于脱碳政策和技术变革的结合，电力行业发生了翻天覆地的变化。上个世纪的市场、法规、商业模式、企业文化和企业结构在今天已经完全不合适了。依赖化石燃料的公用事业公司市值大幅下跌，并进行了企业重组，将其“坏银行”资产和业务从前景较好的业务中剥离出来。其他人更早地看到了变化，或者在需要时更快地适应。与此同时，新进入者变得越来越重要，尤其是在面向客户的可再生能源和分布式能源服务领域。这些变化远远超出了新的投资机会；在一个低碳和数字化的世界里，它们需要对能源和社会进行根本性的反思。

第二，我们强调，仅靠可再生能源技术和电气化还远远不能实现能源领域的全面脱碳。甚至欧洲电力协会（Eurelectric）也认识到，到2050年，电力不太可能满足欧洲60％以上的能源需求。Eurelectric的目标是到2045年实现电力的完全脱碳。国际石油公司有机会开发非电动零碳技术来填补这一空白。研究不仅应该关注对特定技术的潜在投资，还应该关注它们如何适用于将电力与脱碳化石燃料结合起来的新脱碳能源系统（英国目前的热脱碳提议也是如此）。

第三，包括与我们自己在内的大多数能源行业预测，与巴黎气候目标这一观点之间存在矛盾。现有技术和投资激励措施不足影响这一目标实现。政策应积极促进对新的低碳、零碳和负碳技术的研究，并支持采用支持脱碳的新商业模式进行试验。现在是与政策制定者合作的时机，例如，在整个经济中推动提高碳价格和碳强度目标，并推动公私伙伴关系促进创新。

最后，国际石油公司迄今的重点是多样化和适应，在能源过渡速度高度不确定的情况下，这似乎是一项明智的战略。国际石油公司应该在他们看到真正的机会并处于有利地位的技术上加大投入。但目前仍非常不清楚，这些投资是作为长期愿景的一部分，还是作为特别措施的一部分。具体来说，国际石油公司在一个无碳世界的长远未来是什么？国际石油公司把自己变成新型公司，不会发展或减少在石油和天然气业务，但是新业务也没有看到明显优势或者更高汇报。又或者能看到未来的石油和天然气脱碳有更大的竞争优势，但脱碳技术商业化道路还在摸索，这些都是国际石油公司迟早要面对的一些关键问题。