石油。石油石化产业链的上、下游碳排放占比较高，其中石油开采和炼化是突出的高耗能、高排碳过程；在石油下游应用中，石油燃料属性的利用占据主要地位，而化工品比例占比较低（一般不到 20%）。“双碳”目标下，随着能源消费由燃料向电气化发展，未来石油在终端消费中的燃料属性将被大幅弱化，交通用油等传统石油利用模式将逐步被电气化方式所替代。因此，石油利用过程面临能效提升、大幅减碳和产品结构深度调整压力。
天然气。天然气利用途径主要是作为城市燃气、工业燃料与原料。城市燃气主要用于居民生活、采暖，以及车用压缩天然气（CNG）等；天然气的工业应用主要包括冶金、建材和化工领域；天然气发电主要用于调峰电厂和分布式热电联产。“双碳”目标下，一方面天然气利用过程面临提效降碳挑战，另一方面天然气可在能源主体由化石能源向非化石能源过渡的过程中积极发挥“桥梁”作用。
2 “双碳”目标下化石能源利用面临新挑战
挑战 1：迫切需要煤电灵活调峰平抑可再生能源的间歇性和波动性，保障电力稳定安全。构建以新能源为主体的新型电力系统是实现“双碳”的基础、关键与核心，煤炭的能源地位将从“主体”向“基础”再向“保障”转变。针对可再生能源电力的波动性、随机性、间歇性等特点，长期大容量的先进储能技术尚未出现，燃煤发电需要充分发挥在能源体系中的“稳定器”和“压舱石”作用，在能源结构转型过程中为电网大比例消纳可再生能源提供灵活调峰能力。但是，现有燃煤发电机组是按基本负荷设计的，难以在宽负荷和快速变负荷方式运行，从而造成我国电力系统灵活性资源严重不足，影响电力稳定安全。迫切需要研发和推广燃煤发电机组灵活调峰技术，满足电网对可再生能源消纳的重大需求。
挑战 2：煤炭作为基础工业的主要燃料和原料，迫切需要低碳化和高效利用，保障产业链安全。煤炭是冶金、建材等基础工业的主要燃料和原料。目前，我国工业锅炉及炉窑存量巨大，普遍存在系统热效率低、能耗高、污染严重等问题，同时排出大量 CO2；降低碳排放对产业链生产用能造成挑战。必须加大节能减排力度，提升能源利用效率，从源头上降低碳排放强度。
挑战 3：国际形势复杂，迫切需要煤制油/气化学品补充替代进口，保障国家油气安全。我国煤化工承担着能源安全保障的作用，特别是在当前复杂的国际形势下，煤制油/气化学品、实现油/气补充替代进口，是保障国家油/气安全的刚需。但是，我国煤化工行业存在煤化工工艺流程过长，投资与运行成本过高；生产工艺过程中能耗高、碳排放量大；产品结构不尽合理，在差异化和高端化方面存在不足，产品灵活性不够；煤化工的“三废”（废水、废气、固体废物）处置费用高等问题。在“双碳”背景下，煤化工必须加快转型升级，走工艺低碳、产品高端之路。
