我國石化產(chǎn)業(yè)碳達峰、碳中和實現(xiàn)路徑研究

劉紅光，何 錚，劉瀟瀟，王德亮，程一步，王曉明，程 諾

（中國石化集團經(jīng)濟技術(shù)研究院有限公司，北京 100029）

石油化工產(chǎn)業(yè)（簡稱石化產(chǎn)業(yè)，包含煉油和石油基化工）是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)和支柱產(chǎn)業(yè)，也是我國實現(xiàn)減排降碳的重要工業(yè)部門。在“雙碳”目標要求下，石化產(chǎn)業(yè)既要實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展、推動工業(yè)部門低碳轉(zhuǎn)型，又要實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展、滿足人民日益增長的美好生活需要。開展石化產(chǎn)業(yè)碳達峰、碳中和相關(guān)問題研究，提出碳達峰、碳中和實現(xiàn)路徑和關(guān)鍵舉措，對于工業(yè)部門及全社會實現(xiàn)“雙碳”目標具有重要意義。

1 我國石化產(chǎn)業(yè)能耗現(xiàn)狀及碳排放核算

1.1 石化產(chǎn)業(yè)能耗現(xiàn)狀

石化產(chǎn)業(yè)主要為經(jīng)濟社會發(fā)展生產(chǎn)燃動能源、原材料和基礎(chǔ)化學(xué)品，產(chǎn)業(yè)鏈長、工藝流程復(fù)雜，能源消耗總量大、品種多。2019年，我國石化產(chǎn)業(yè)消耗能源約1.7億噸標煤，占全社會終端總能耗的4.9%，主要包括煤炭、石油焦、燃料油、天然氣、煉廠干氣、電力和熱力等（見圖1）。其中煤炭和天然氣既存在用于燃燒的燃料用途，也存在用于制氫的原料用途。

圖1 2019年我國石化產(chǎn)業(yè)能源消費情況

1.2 石化產(chǎn)業(yè)碳排放核算

對于石化產(chǎn)業(yè)碳排放的核算，主要參考工信部印發(fā)的《石油化工生產(chǎn)企業(yè)CO2排放量計算方法》[1]和國家發(fā)改委印發(fā)的《中國石油化工企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報告指南（試行）》[2]，從燃料燃燒、工藝過程排放、制氫排放、間接排放等4個方面，分別進行測算。

目前，我國石化產(chǎn)業(yè)能源消耗仍以化石能源為主，碳排放總量較高。2019年，我國石化產(chǎn)業(yè)碳排放約4.7億噸、占全社會碳排放總量的5%，其中直接排放約3.6億噸，間接排放約1.0億噸（見圖2）。直接排放中，各類化石燃料燃燒產(chǎn)生的碳排放約2.0億噸，催化燒焦等工藝過程產(chǎn)生的碳排放約0.4億噸，化石能源作為原料制氫產(chǎn)生的碳排放約1.0億噸；間接排放主要是外購電力、熱力等對應(yīng)的碳排放。能耗高和化石能源占比大，給石化產(chǎn)業(yè)減少碳排放帶來較大難度和壓力。

圖2 2019年我國石化產(chǎn)業(yè)碳排放結(jié)構(gòu)

2 我國石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢及主要減碳舉措

2.1 石化產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨勢

我國已進入新發(fā)展階段，石化產(chǎn)業(yè)將加快推進高質(zhì)量發(fā)展，在保障國家能源安全、滿足人民日益增長的美好生活需要的同時，將加快從高碳能源逐步向低碳和綠色能源轉(zhuǎn)變，經(jīng)濟可行地實現(xiàn)碳達峰。碳排放多和產(chǎn)能過剩的領(lǐng)域要率先實現(xiàn)碳達峰，產(chǎn)能不足和產(chǎn)品自給率不高的領(lǐng)域?qū)⒑筮_峰，給產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展預(yù)留部分空間。其中，在煉油領(lǐng)域，由于目前產(chǎn)能大量過剩，加之受到電動汽車快速發(fā)展影響，汽柴油需求量已逼近峰值，預(yù)計原油加工量可在“十五五”初期達峰；在化工領(lǐng)域，由于目前我國乙烯自給率只有50%左右，隨著城鎮(zhèn)化進程不斷推進和居民消費結(jié)構(gòu)逐步升級，乙烯及下游高端石化產(chǎn)品需求仍將保持一定增長[3]，特別是高性能纖維、高性能樹脂、膜材料、可降解塑料等高端材料需求將呈現(xiàn)倍數(shù)級增長，預(yù)計主要化工產(chǎn)品產(chǎn)量將在2035年之后才能漸次達峰。因此，在“雙碳”目標下，要統(tǒng)籌考慮經(jīng)濟社會發(fā)展需求和減碳要求，實現(xiàn)煉油和化工錯時碳達峰，科學(xué)規(guī)劃石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，合理安排和推進產(chǎn)能建設(shè)。

2.2 石化產(chǎn)業(yè)主要減碳舉措

石化產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)碳達峰、碳中和的總體思路是，上中下游全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)力，全面推進能效提升，應(yīng)用先進綠色工藝技術(shù)，采用低碳原料，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，加大廢舊石化產(chǎn)品回收利用，建成綠色高效的石化產(chǎn)業(yè)。

1）加大能效提升力度，推進生產(chǎn)過程減碳

未來需要降低石化產(chǎn)業(yè)的單位能耗水平和排放強度。一是要提高新增產(chǎn)能的能效標準，加快先進產(chǎn)能淘汰和置換落后產(chǎn)能的步伐，提升產(chǎn)業(yè)整體能效水平；二是要持續(xù)開展裝置節(jié)能升級改造、流程優(yōu)化、新節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用、熱回收利用等，挖掘節(jié)能潛力；三是要加快研發(fā)和推廣新型綠色高效石化工藝技術(shù)，包括原油直接裂解制烯烴、電氣化乙烯裂解爐、芳烴高效生產(chǎn)和分離工藝等。

2）大力調(diào)整用能結(jié)構(gòu)，推進產(chǎn)業(yè)源頭減碳

化石燃料燃燒和制氫是石化產(chǎn)業(yè)最主要的碳排放來源，以低碳電力替代高碳電力和化石燃料，以綠氫替代灰氫，是源頭減碳的重要手段。要統(tǒng)籌安全運行和經(jīng)濟可行，加大技術(shù)改造力度，推進加熱爐等裝置用低碳電力替代，減少煤炭、燃料油、天然氣等化石燃料使用，增加綠電綠熱使用。同時，大力推進石化產(chǎn)業(yè)用氫綠色化，替代化石能源制氫，減少碳排放，建設(shè)綠氫煉化產(chǎn)業(yè)[4]。

3）加大產(chǎn)品循環(huán)利用，推進市場消費減碳

從供給端和消費端共同發(fā)力，加快構(gòu)建石化產(chǎn)品循環(huán)利用體系。在供給端，要加大可回收石化產(chǎn)品供應(yīng)比例，以科學(xué)供應(yīng)引導(dǎo)合理需求。在消費端，要強化政策引導(dǎo)和宣傳教育，提升民眾對可回收石化產(chǎn)品認可度、需求度。

4）加大資源綜合利用，推進產(chǎn)業(yè)末端減碳

一方面，要結(jié)合油氣田等礦區(qū)資源，加快研究和推廣二氧化碳強化采油及地質(zhì)封存技術(shù)，既提升油氣開發(fā)利用水平，又實現(xiàn)減碳降碳固碳。另一方面，要加大科技創(chuàng)新及工業(yè)應(yīng)用，推進二氧化碳和綠氫制甲醇、烯烴、芳烴、油品等[5-6]，二氧化碳制甲酸、二氧化碳制可降解塑料等高價值化學(xué)品制備，以及攻關(guān)二氧化碳礦化利用技術(shù)和生物利用技術(shù)[7]，從末端出口上解決二氧化碳排放問題。

3 我國石化產(chǎn)業(yè)碳達峰、碳中和實現(xiàn)路徑

通過研判石化產(chǎn)業(yè)未來規(guī)模和結(jié)構(gòu)特征，分析各類減碳技術(shù)、措施的發(fā)展應(yīng)用潛力及減排貢獻，提出石化產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)碳達峰、碳中和的分階段發(fā)展目標及路徑（見圖3）。

圖3 我國石化產(chǎn)業(yè)碳達峰、碳中和路線

1）第一階段（2021-2030年）——碳達峰階段

主要是控制新增煉油產(chǎn)能、原油加工量和成品油出口量，抑制能源消費總量和碳排放總量；通過淘汰落后產(chǎn)能、加大節(jié)能改造力度、優(yōu)化工藝流程，提升產(chǎn)業(yè)整體能效水平；示范推進電氣化和綠氫、藍氫利用以及CCUS技術(shù)應(yīng)用。通過上述措施，預(yù)計石化產(chǎn)業(yè)可早于2030年實現(xiàn)碳排放達峰，峰值6.0億～6.5億噸。

2）第二階段（2030-2050年）——快速減碳階段

這一階段，電動汽車和氫燃料電池汽車快速發(fā)展，原油加工量逐步降低，石化產(chǎn)品產(chǎn)量先升后降。通過持續(xù)深挖節(jié)能潛力，加快建立循環(huán)利用體系，各類節(jié)能降碳技術(shù)逐步成熟并實現(xiàn)工業(yè)化、多元化，化石燃料和化石能源制氫的綠色替代比例快速提升，CCUS規(guī)模明顯增長，碳排放量快速降低。至2050年，碳排放總量預(yù)計將比峰值水平降低50%以上。

3）第三階段（2050-2060年）——碳中和階段

這一階段，各類化石燃料和化石能源制氫的綠色替代比例將達到較高水平，但催化燒焦等工藝排放以及煉廠干氣燃燒等排放壓減難度較大。隨著二氧化碳資源化利用技術(shù)成熟，CCUS在該階段將發(fā)揮重要作用。到2060年，石化產(chǎn)業(yè)總體實現(xiàn)中和，建成零碳產(chǎn)業(yè)。

4 結(jié)論

1）我國經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展將驅(qū)動石化產(chǎn)業(yè)繼續(xù)保持一段時期增長，科學(xué)合理規(guī)劃石化產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模，推動石化產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，對于石化產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)碳達峰至關(guān)重要。

2）石化產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整對于全社會碳減排具有重要意義，通過減少油品生產(chǎn)、多產(chǎn)綠色環(huán)保石化產(chǎn)品，可以減少全生命周期碳排放，助力全社會實現(xiàn)“雙碳”目標。

3）石化產(chǎn)業(yè)碳中和目標的實現(xiàn)，需要持續(xù)提升能效水平、建立循環(huán)利用體系、大規(guī)模替代化石能源、采用先進綠色工藝技術(shù)等各類手段共同推動，并通過跨行業(yè)協(xié)同，大幅增加綠電和綠氫供應(yīng)，共同推進實現(xiàn)“雙碳”目標。

4）石化產(chǎn)業(yè)工藝流程復(fù)雜，存在催化劑燒焦、工藝尾氣排碳等壓減難度大的過程碳排放源，需要加強CCUS技術(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)碳中和。