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杨上明 申传龙 王凡 | 探索率先突破碳达峰碳中和路径 推动我国石化产业高质量发展
发布日期:2022-03-31 作者:杨上明 申传龙 王凡 信息来源:中咨研究 访问次数: 字号:[ ]

探索率先突破碳达峰碳中和路径

推动我国石化产业高质量发展

杨上明  申传龙   王凡

当今世界百年未有之大变局和新冠肺炎疫情全球大流行交织影响,国际力量对比深刻调整,不稳定性不确定性明显增加。我国在瞬息万变的国际环境下,提出了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标。“十四五”是我国由全面建成小康社会向基本实现社会主义现代化迈进的关键时期、“两个一百年”奋斗目标的历史交汇期,也是新一轮科技革命和产业革命的发力期,我国石化产业应主动作为、创新模式、激发活力,找准新定位、培育新优势、采取新举措,积极探索率先突破碳达峰碳中和路径,推动产业高质量发展。

一、我国石化产业规模持续扩大,产业体系日益完善

石化产业是以石油、天然气为主要原料,生产成品油、烯烃、芳烃等产品的加工工业。“十三五”以来,我国石化产业规模持续扩大,产业布局持续优化,产业体系日益完善。据正规葡萄京娱乐场网站·主頁欢迎您(以下简称中咨公司)统计,截至2021年底,我国千万吨级炼厂增加到33家,原油一次加工能力达到8.83亿吨,乙烯(不含煤制烯烃)产能3182万吨,对二甲苯(PX)—精对苯二甲酸(PTA)—聚酯(PET)生产能力居世界第一位,产值超过千亿元的超大型石化园区达到17家。据国家统计局统计,2021年全国原油加工量7.03亿吨,成品油产量(汽、煤、柴油,下同)3.57亿吨,乙烯产量2826万吨。成品油、乙烯产量较新冠疫情发生前的2019年分别增加8%、31%。

近年来,我国石化产业加快推进绿色低碳发展,着力推进创新驱动发展。“十三五”以来,炼油行业已淘汰落后产能超过1亿吨,主要污染物排放量均下降10%以上;千万吨级炼油装置国产化率已超过95%、百万吨级乙烯装置国产化率已超过80%。此外,突破了48K大丝束碳纤维、低黏度PAO润滑油基础油、尼龙66关键原料己二腈等一批化工新材料和高端专用化学品“卡脖子”技术,培育打造了万华化学等一批单项冠军企业和专精特新“小巨人”企业。

二、“十四五”是我国石化产业高质量发展关键时期

2018年6月,习近平总书记提出“世界处于百年未有之大变局”的重要论断。2020年爆发的新冠肺炎疫情影响广泛且深远,世界经济新旧动能转换和国际格局力量对比在疫情作用下加速,全球经济治理体系加快重塑。“十四五”期间,我国石化产业亟需紧抓关键窗口期,立足新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局,坚定“自主化、一体化、多元化、国际化”发展道路,实现产业高质量发展。

(一)加快转变发展模式,适应新发展阶段

2020年7月,中央政治局会议明确指出我国已进入高质量发展阶段。从高速增长转向高质量发展,意味着传统制造业需要加快转型升级,提高资源配置效率,由“规模扩张”向“结构升级”发展模式转变。石化产业需要加快转变发展模式,推进降本增效、产能产品结构优化升级,提升科技创新能力,增强产业整体竞争力,为我国在全球经济治理体系重塑过程中占据竞争优势发挥更加重要的作用。

(二)优化升级产业链供应链,构建发展新格局

党的十九届五中全会明确提出,要加快构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局。目前,国内经济发展面临需求收缩、供给冲击、预期转弱三重压力,国民经济和产业循环不畅矛盾愈发突出。我国石化产业作为关系国计民生的基础性、战略性产业,已形成较为完整的产业链体系,在增强我国产业链供应链自主可控能力、提升产业链供应链发展韧性方面可以发挥关键作用。

(三)做好碳达峰碳中和工作,完整准确全面贯彻新发展理念

2021年9月以来,《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》《2030年前碳达峰行动方案》等顶层设计文件相继印发,碳达峰碳中和被纳入经济社会发展全局。“十四五”“十五五”将是我国实现能源、制造业领域深度低碳转型的关键期,国家也将推行强有力的政策措施助力目标实现。我国石化产业应重塑思想观念,主动适应新的形势要求,处理好发展和减排的关系,在发展中推动产业绿色低碳转型。

三、碳达峰碳中和目标下对石油属性的再认识

碳达峰碳中和目标的提出,对于我国石化产业影响深远。一方面,应认真研判、主动适应新环境带来的新要求。另一方面,也要系统分析我国石油消费特征和趋势,对新时期石油属性进行再认识,把准脉络、精准施策。

(一)当前我国石油消费结构仍以燃料为主、材料为辅

二十一世纪以来,我国经济快速增长,国内生产总值从2000年的10万亿元增长到2021年的114万亿元,年平均增速达到12.3%。我国石油消费与经济发展存在非常强的相关性,其随经济保持稳定增长。据行业测算,2021年我国石油消费量超过6.3亿吨,是2000年的近3倍。当前我国石油主要用于能源、化工材料两大领域,比例约为3:1。其中,能源领域主要是作为成品油和燃料用于农业、商业、居民、工业(除化工)、交通等部门。化工材料领域主要用于生产合成树脂、合成橡胶、合成纤维等传统基础材料以及具有更优异性能的化工新材料。

(二)未来我国石油消费将转向能源、材料并重,远期以材料为主

中咨公司预测,能源领域综合考虑经济增长率、汽车保有量、新能源汽车替代等因素,2025年左右我国成品油需求基本达到峰值3.59亿吨,之后逐年缓慢下降,至2035年为3.38亿吨。化工材料领域,由于合成材料相对于钢铁、石材、木材等材料,具有轻量化、可塑性强等优点,且更加符合生态文明建设的方向,未来“以塑代钢”“以塑代木”市场潜力依然巨大。预计2025年、2035年乙烯对化工轻油需求量分别为0.96亿吨、1.45亿吨;PX对化工轻油需求量分别约为0.37亿吨、0.55亿吨。综合考虑各领域需求,预计2025年、2035年国内市场石油消费量分别为6.57亿吨、7.17亿吨,但其消费格局将由生产成品油转向生产化工材料为主。

(三)坚持深度炼化一体化,积极应对消费结构变化

炼化一体化不仅是提高资源综合利用水平的有效途径,也是构建合理完整的石化产业体系、维护国家产业整体安全的重要手段。除成品油外,乙烯、对二甲苯等重要基础化工原料也必须立足国内为主保障供给。未来我国乙烯、芳烃需求仍有一定增长空间,亟需在优化炼油能力结构的同时,结合石化产业布局优化调整,将成品油有效供应能力控制在合理水平的基础上,保障乙烯、芳烃等化工材料用油。

2021年12月召开的中央经济工作会议明确提出,要科学考核,新增可再生能源和原料用能不纳入能源消费总量控制,创造条件尽早实现能耗“双控”向碳排放总量和强度“双控”转变。这为我国石化产业进一步减油增化,将石油资源“吃干榨净”,将石油主要用于生产高附加值的化工材料提供了有力政策支持。因此,我国石化产业转型升级应坚持深度炼化一体化,全力实施“减油增化”,提高化工新材料保障能力,最大程度实现原料、产品、能源的互供互用,上下游协同发展,增强产业整体竞争力,确保到2025年,国内原油一次加工能力控制在10亿吨以内,主要产品产能利用率提升至80%以上,力争2025年炼化一体化率提高到25%以上,2030年达到40%以上。

四、碳达峰碳中和目标下石化产业仍面临多重考验

石化产业是关系国计民生的基础性、战略性产业,经济总量大、产业链长、纵横两向带动性极强。在碳达峰碳中和背景下,石化产业既要牢牢扛起确保油气安全稳定供应责任,还要承担起推动“减油增化”的任务,同时也面临多重考验。

(一)能耗相对偏高,落后产能尚未出清

受技术水平、装置设备等因素影响,我国石化产业能耗较世界先进水平仍有一定差距。近年来,我国车用汽柴油质量标准不断提升,炼油企业需要增加烷基化、加氢等生产装置,同时加工重质、劣质原油的数量不断增加,客观增加能耗和碳排放。《石化化工重点行业严格能效约束推动节能降碳行动方案(2021-2025年)》提出炼油行业单位能量因数能耗标杆、基准水平分别为7.5、8.5千克标准油/吨·因数,目前能到达标杆水平的企业仅占25%,还有相当一部分中小炼油企业工艺和技术装备落后,能耗比基准水平高出30%以上。

(二)低碳技术装备研发和储备相对薄弱,经济性相对不足

新能源和可再生能源、低碳技术和低碳产品、二氧化碳综合利用技术是未来碳减排的主要突破方向。目前我国低碳技术尤其温室气体实质减排技术装备研发和储备相对薄弱,自主知识产权技术较少。此外,部分新技术新产品现阶段实施应用成本的较高,经济性不足。

以“绿氢”使用为例,采用“绿电”电解水制一公斤氢气,比传统煤制氢可少约20公斤二氧化碳排放,若炼厂每年使用5万吨“绿氢”替代煤制氢,可以减排二氧化碳100万吨,减排效果十分显著。但是成本方面,按当前电价0.5元/千瓦时来计算,“绿氢”成本价格约30元/公斤,1公斤煤制氢价格不超过10元,仅此一项炼厂每年就要增加成本20亿元。因此,二氧化碳排放成本低、绿电价格偏高的现实情况,使得目前“绿氢”尚难以大范围推广使用。

(三)新能源替代加速,倒逼传统石化企业加快转型

随着新能源汽车、共享出行、无人驾驶等新业态和新模式蓬勃发展,未来成品油需求将锐减,电力和氢燃料将成为交通领域最主要用能。国际石油公司近年来对可再生能源领域投入明显加大,通过资本运作快速进入市场,借助与领先企业的合作实现共赢发展。我国石化企业也要加快业务转型,加大对多元转型路径的研究和投入力度,向综合能源供应商转变。

五、石化产业有条件率先突破碳达峰碳中和路径

碳达峰碳中和对于我国石化产业来说,既是一次重大挑战,也是一次重大机遇。全行业应科学分析、系统谋划、统筹推进,改变依靠大量使用传统化石能源带动产业发展的思维惯性,创新发展模式,率先突破,走出一条“存量减碳、增量近零、碳资源化”的发展路径,推动我国石化产业绿色低碳转型,如期实现碳达峰。

(一)加快“存量减碳”是第一要务

据中咨公司测算,2021年我国石化产业碳排放量约4.1亿吨(含下网电量间接排放),约占我国碳排放总量的4%。其中,炼油排放约2.7亿吨,烯烃、芳烃生产排放约1.0亿吨,其他石化产品生产排放约0.4亿吨,加快“存量减碳”是石化产业实现碳达峰的第一要务。

“存量减碳”即通过优化存量做“减法”,降低已有项目能耗强度和排放强度,为后续产业发展和项目落地腾出尽量多的指标空间。今年1月,万华化学烟台工业园综合智慧能源项目签约,拟通过工业废热回收利用,生产高品位热能供园区项目,同时还可为城市冬季采暖供热。项目实施后预计每年可节约260万吨煤炭,减排670万吨二氧化碳。

做好“存量减碳”,一是要继续加大安全环保不达标的落后产能淘汰力度,加快推动200万吨/年及以下常减压装置、30万吨/年以下乙烯装置等落后产能出清,推进企业优胜劣汰。二是要加强已投产项目过程节能改造力度,积极采用热泵等节能技术装备,加强工艺余热余压回收,提升能量梯级利用水平。三是要鼓励发展整体煤气化联合循环多联供系统(IGCMS)等煤炭综合利用技术,进一步提升煤炭清洁高效利用水平;四是已建成项目要降低高碳能源用量,推动原料轻质化,持续实施煤改气、绿电替代,促进煤炭消费尽早达峰。通过上述途径,力争到2025年,规模以上工业单位增加值能耗较2020年下降13.5%,炼油、乙烯能效水平达到标杆水平的产能比例均超过30%。

(二)实现“增量近零”是关键路径

“增量近零”即充分利用可再生能源快速发展契机,在新上石化项目中,尽量提高可再生能源使用占比,最大程度降低项目直接和间接产生二氧化碳。2020 年,我国可再生能源开发利用规模达6.8 亿吨标准煤,相当于替代煤炭近10 亿吨,减碳效果十分显著。“十四五”期间,我国可再生能源装机规模将进一步扩大,到2025年,可再生能源的发电装机占我国电力总装机的比例将超过50%。用好可再生能源,实现“增量近零”是石化产业实现碳达峰目标的关键路径。

今年2月,中国石油吉林石化转型升级项目全面启动,项目包括新建120万吨/年乙烯等21套炼油化工装置,中国石油拟在吉林油田建设200万千瓦风光发电项目,为转型升级供应可再生能源电力,理论上每年可减少170万吨二氧化碳排放。该项目是中国石油第一个全部使用“绿电”的石化项目,为后续项目起到很好示范作用。

做好“增量近零”,一是要加快风电、光伏、核能等清洁能源和新石化产业项目协同布局,形成多能互补、就近消纳的能源产业新格局,探索利用核电为项目供热供电。二是要以降低能耗和减少碳排放为目标,持续研发低碳、零碳新技术、新工艺,包括以废弃塑料、生物质、天然气等为原料直接制备化学品技术,加快产业化推广应用。

(三)推动“碳资源化”是重要支撑

“碳资源化”即将石化项目排放且有利用价值的二氧化碳,通过捕集与封存、生产高值化学品等方式进行消纳。近年来,我国科研机构和相关企业持续开展了传统石化厂+CCUS、二氧化碳制生物可降解材料、二氧化碳制甲醇、绿色航煤、淀粉等技术突破,目前均取得了一系列进展。

2021年9月,连云港石化基地“二氧化碳制绿色甲醇项目”签约,项目设计回收利用15万吨/年二氧化碳生产10万吨/年甲醇,经过上下游一体化装置的深度加工,最终产出2万吨光伏级EVA树脂,全部用于生产光伏发电膜材料,可间接减排二氧化碳 55 万吨/年,相当于3.7万公顷森林种植面积,具有良好的社会效益和生态效益。

特别要指出的是,氢气作为一种来源丰富、绿色环保的工业原料和新型能源,以“绿氢”为重要介质,通过颠覆性技术实现二氧化碳资源化利用,对推动我国加快实现碳达峰碳中和目标具有重要战略意义。我国目前氢气消费总量约3300万吨/年,主要用于石化、化工、焦化等行业领域。炼厂每年使用氢气量超过1000万吨,除通过重整、干气制氢外,还需要大量使用煤或天然气制“灰氢”作为补充。前文提到,碳排放成本低、绿电价格高是目前“绿氢”尚难以大范围推广使用的重要原因。建议有关部门抓紧探索制定“绿电”“绿氢”交易核算、碳排放抵扣等支持政策,合理规划产能布局,提高“绿氢”全生命周期经济性,加快构建基于氢气和二氧化碳的化工新材料产业体系,有力推动石化产业高质量发展。

注:本文发表于《中国投资》2022年第5、6期合刊。文中图片来源于网络。




 
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