碳中和目標下石油與化學(xué)工業(yè)綠色低碳發(fā)展路徑分析

黃晟，王靜宇，李振宇

（1 燕山大學(xué)公共管理學(xué)院，河北 秦皇島 066004；2 多弗國際控股集團有限公司，北京 100124）

2020 年9 月22 日，國家主席習近平在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上首次宣布“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030 年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”。該目標的提出在充分展現(xiàn)大國責任擔當?shù)耐瑫r，也為中國石油與化學(xué)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級、低碳發(fā)展帶來了挑戰(zhàn)與機遇。據(jù)BP《2021 世界能源統(tǒng)計》數(shù)據(jù)顯示，2020 年中國二氧化碳排放總量位居世界第一，減排壓力巨大。2020 年中國石油與化學(xué)工業(yè)CO總排放量約為14.81 億噸，約占全國CO排放總量16%，要實現(xiàn)“雙碳”目標任務(wù)緊迫。石油與化工行業(yè)規(guī)模大、能耗高，碳排放強度高，有可能在“十四五”期間被納入全國碳市場。石油與化工行業(yè)必須以碳達峰、碳中和的目標倒逼自身碳減排意識的增強，積極參與碳排放權(quán)交易市場的建設(shè)，區(qū)域能源結(jié)合開發(fā)低碳節(jié)能工藝，促使行業(yè)朝著產(chǎn)品高端、工藝低碳的路徑前行。

1 典型國家及其石油與化學(xué)工業(yè)面對“雙碳”目標采取的措施

1.1 歐盟國家及其石油與化學(xué)工業(yè)面對“雙碳”目標采取的措施

1.1.1 歐盟碳排放交易系統(tǒng)

2005 年，歐盟碳排放交易系統(tǒng)（EU-ETS）建立，該系統(tǒng)是歐盟在成本效益的基礎(chǔ)上減少受監(jiān)管部門溫室氣體排放的關(guān)鍵工具，覆蓋了約40%的歐盟排放。歐盟碳排放交易體系的成功構(gòu)建離不開能源行業(yè)的鼎力支持，其中石油與化工領(lǐng)域的諸多企業(yè)，如荷蘭殼牌、德國巴斯夫等，都是歐盟碳排放交易系統(tǒng)的積極參與者與推動者。

歐盟碳排放交易系統(tǒng)經(jīng)歷了數(shù)次改革，目前正處于第四個交易階段。第一階段是2005—2007年，在這一階段，覆蓋范圍僅包括二氧化碳排放權(quán)的交易，履約行業(yè)僅涵蓋電力部門和能源密集型工業(yè)部門，包括鋼鐵廠、煉油廠和散裝有機化學(xué)品的生產(chǎn)等。第二階段是2008—2012 年，該階段將航空行業(yè)納入交易體系，同時受控氣體除二氧化碳外，一些國家列入了硝酸生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氮氧化物排放。歐盟碳排放交易體系還將冰島、列支敦士登和挪威納入其中。第三階段是2013—2020年，在此階段，歐盟碳排放交易系統(tǒng)對石油與化工產(chǎn)品生產(chǎn)、鋁及硝酸等的碳排放予以重點關(guān)注，并為其設(shè)定每生產(chǎn)單位的排放上限。第四階段是2021—2030 年，根據(jù)歐盟委員會發(fā)布的《2030 年氣候計劃》，該系統(tǒng)的覆蓋范圍將擴大到海事部門的碳排放，可能還包括公路運輸和建筑部門；同時創(chuàng)建了多元的低碳融資體系，助力電力和工業(yè)部門應(yīng)對低碳轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)。

1.1.2 歐盟典型石油與化學(xué)工業(yè)的碳減排措施

在二氧化碳減排方面，歐盟大部分的能源公司均陸續(xù)發(fā)布“碳中和”的目標以及實施措施，通過發(fā)展新能源業(yè)務(wù)，加強技術(shù)創(chuàng)新及開發(fā)碳捕集、利用與封存技術(shù)等落實碳減排量。典型的企業(yè)有荷蘭殼牌、法國道達爾和德國巴斯夫。

2020 年4 月，荷蘭殼牌宣布在2050 年成為凈零排放的能源企業(yè)。該公司致力于實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過程的凈零排放，降低出售產(chǎn)品的碳排放強度。具體來說，以2016 年數(shù)據(jù)為標準，殼牌計劃到2030 年銷售的能源產(chǎn)品的碳排放強度降低20%，到2035年降低45%，直至2050 年，實現(xiàn)完全凈零排放。除此之外，荷蘭殼牌還為低碳轉(zhuǎn)型目標出臺了完善明確的規(guī)劃，確定了減排方式及優(yōu)先級。殼牌計劃降低公司常規(guī)燃料的產(chǎn)量，分離和重整煉油和化工業(yè)務(wù)，建設(shè)競爭性能源化工一體化園區(qū)。該公司一直積極發(fā)展各類新能源業(yè)務(wù)，包括生物能源、氫能、風能和太陽能等，在巴西創(chuàng)立了一家合資公司Raizen，可以把甘蔗廢料轉(zhuǎn)化為生物燃料；在荷蘭、美國等國家建設(shè)多個風電場，并積極探索太陽能技術(shù)。此外，殼牌重視發(fā)展碳捕集與存儲（CCS）技術(shù)，計劃投資1億美金，用于種植碳中和林、濕地修復(fù)等項目，通過自然方式存儲其他業(yè)務(wù)中無法避免與降低的碳排放。

德國巴斯夫秉持可持續(xù)發(fā)展的理念，提出了氣候保護的目標：以2018 年為基準，到2030 年繼續(xù)減少25%的碳排放，到2050 年，達到二氧化碳接近零排放。巴斯夫還堅持通過革命性技術(shù)創(chuàng)新，比如電加熱蒸汽裂解技術(shù)和天然氣制氫技術(shù)等節(jié)能減排。利用可再生資源電力代替天然氣等化石燃料以及創(chuàng)新商業(yè)模式也是巴斯夫?qū)崿F(xiàn)凈零排放的重要方式。2021年10月19日，由巴斯夫倡議，攜手價值鏈上下游伙伴共同創(chuàng)建的“可持續(xù)發(fā)展共建聯(lián)盟”（Sustainability Covalence）正式成立。該聯(lián)盟致力于通過合作，推動各個關(guān)鍵行業(yè)低碳發(fā)展，推廣循環(huán)經(jīng)濟，為國家實現(xiàn)“雙碳”目標及全球氣候保護貢獻力量。

道達爾自2015年開始實施低碳戰(zhàn)略，致力于降低企業(yè)全價值鏈的二氧化碳排放。為實現(xiàn)2050 年“凈零排放”的目標，道達爾分別在提升能源使用效率、降低能源排放量和發(fā)展碳匯三方面采取多種措施提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低碳排放。2019年末，道達爾同Engie、AWS 等10 個跨國集團組成國際聯(lián)盟，共同致力于開發(fā)氫能、生物燃氣等新型能源。此外，道達爾還致力于發(fā)展碳匯相關(guān)技術(shù)：一方面成立道達爾基金會，提倡重新造林實現(xiàn)天然固碳，投資森林保護和恢復(fù)退化土地項目。另一方面則大力發(fā)展碳捕獲、利用與封存技術(shù)（CCUS），CCUS 技術(shù)研發(fā)的投入成本已占道達爾總研發(fā)預(yù)算的10%。

1.2 美國及其石油與化學(xué)工業(yè)面對“雙碳”目標采取的措施

1.2.1 區(qū)域型碳排放交易系統(tǒng)

盡管美國沒有承擔《京都議定書》規(guī)定的強制減排義務(wù)，但部分地方政府和企業(yè)自下而上地探索區(qū)域?qū)用娴奶寂欧沤灰左w系，如區(qū)域溫室氣體行動（RGGI）、西部氣候倡議（WCI）、美國芝加哥氣候交易所（CCX）等。

區(qū)域溫室氣體行動（RGGI）是美國第一個強制性的溫室氣體排放交易系統(tǒng)，涵蓋電力行業(yè)的二氧化碳排放，該系統(tǒng)于2009 年開始在美國東北部及大西洋沿岸中部10 個州運行。西部氣候倡議（WCI）于2007 年2 月由美國西部七個州和加拿大中西部四個省簽署。此倡議創(chuàng)立了一個涵蓋諸多行業(yè)的綜合性碳市場，并將減排交易氣體的覆蓋范圍從單純的二氧化碳擴展至六種溫室氣體。此外，WCI還將減排交易所產(chǎn)生的部分利潤用于本轄區(qū)的公益事業(yè)，例如創(chuàng)新低碳技術(shù)和提高能源效率等。芝加哥氣候交易所（CCX）成立于2003 年，是全球第一個具有法律約束力、基于國際規(guī)則的溫室氣體交易平臺。該交易平臺會員眾多，涉及行業(yè)廣泛，覆蓋的減排交易項目包括二氧化碳（CO）、甲烷（CH）、一氧化二氮（NO）、氫氟碳化合物（HFCs）、全氟化合物（PFCs）和六氟化硫（SF）六種溫室氣體。

1.2.2 美國典型石油與化學(xué)工業(yè)的碳減排措施

相較于歐洲的能源企業(yè)，美國的雪佛龍、埃克森美孚等盡管也在積極部署低碳發(fā)展戰(zhàn)略，但仍主張把油氣作為業(yè)務(wù)發(fā)展的核心，實現(xiàn)碳中和的目標行動相對保守。除此之外，與直接投資低碳能源相比，美國公司更傾向于通過發(fā)展碳捕捉與封存技術(shù)、生物燃料技術(shù)等來限制二氧化碳排放。

在全世界各國持續(xù)推動能源轉(zhuǎn)型、降低碳排放的背景下，埃克森美孚明確提出到2035 年實現(xiàn)全行業(yè)領(lǐng)先的溫室氣體排放績效，但沒有發(fā)布零碳目標和計劃。?？松梨趫猿滞ㄟ^淘汰落后低效產(chǎn)能、優(yōu)化煉化業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)；開發(fā)應(yīng)用熱電聯(lián)產(chǎn)裝置、優(yōu)化工藝流程；瞄準二氧化碳捕集技術(shù)、發(fā)展負碳產(chǎn)業(yè)；擴大開放合作、加強科技創(chuàng)新，發(fā)展新能源項目等提升能源效率和節(jié)能減排能力。

2021年10月11日，雪佛龍公司承諾到2050年實現(xiàn)凈零排放。與?？松梨诠绢愃疲┓瘕垐猿忠浴叭ヌ蓟睘橹鞯牡吞及l(fā)展路徑，短期內(nèi)采取相對保守的能源轉(zhuǎn)型策略。雪佛龍希望通過發(fā)展具備一定競爭優(yōu)勢的新能源產(chǎn)業(yè)，投資生物燃料技術(shù)、地熱和可再生能源發(fā)電技術(shù)、碳捕捉與封存技術(shù)來解決碳排放強度問題。雪佛龍宣布計劃與斯倫貝謝新能源公司、微軟公司和清潔能源系統(tǒng)公司在加利福尼亞州門多塔啟動一個具有引領(lǐng)性的生物能源與碳捕獲和封存（BECCS）項目，旨在產(chǎn)生碳負電。BECCS 項目將農(nóng)業(yè)廢棄生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可再生合成氣體，合成氣在燃燒室中與氧氣混合用來發(fā)電，并通過地下深層地質(zhì)構(gòu)造封存在此過程中99%的碳排放。

1.3 中國及其石油與化學(xué)工業(yè)面對“雙碳”目標采取的措施

1.3.1 中國碳排放權(quán)交易市場

中國碳排放權(quán)交易市場的建設(shè)經(jīng)歷了從局部試點到全國統(tǒng)一發(fā)展的階段。國家發(fā)展和改革委員會于2011 年10 月發(fā)布《關(guān)于開展碳排放權(quán)交易試點工作的通知》，準許在北京、上海、天津、重慶、廣東、湖北和深圳進行碳排放權(quán)交易試點建設(shè)，截至2014年6月，獲批的7個試點全部正式成立碳交易市場。2017 年，國家發(fā)展和改革委員會印發(fā)《全國碳排放權(quán)交易市場建設(shè)方案（發(fā)電行業(yè)）》的聲明，標志著全國碳交易體系建設(shè)正式啟動。2021 年7 月16 日，全國統(tǒng)一的碳排放權(quán)交易市場正式上線交易，第一個履約周期納入發(fā)電行業(yè)重點排放單位2162 家，覆蓋約45 億噸二氧化碳排放量。

2021年10月，《中共中央國務(wù)院關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》和《2030 年前碳達峰行動方案》的發(fā)布，預(yù)示著中國碳達峰、碳中和“1+”政策體系的建設(shè)與完善。2021 年10 月27 日，在第26 屆聯(lián)合國氣候變化大會于英國格拉斯哥召開之前，國務(wù)院新聞辦發(fā)表《中國應(yīng)對氣候變化的政策與行動》白皮書，加強了全世界對中國氣候行動的了解，分享了應(yīng)對氣候變化的中國智慧與中國方案，對于世界各國共建公平合理、合作共贏的全球氣候治理體系具有重大意義。

1.3.2 中國典型石油與化學(xué)工業(yè)企業(yè)的碳減排措施

長期以來，各大能源化工企業(yè)深入踐行習近平生態(tài)文明思想，大力發(fā)展清潔能源，開發(fā)二氧化碳捕集、利用與封存技術(shù)，為建設(shè)美麗中國、實現(xiàn)“雙碳”目標做出了卓越貢獻。

中國石油天然氣集團有限公司（簡稱“中石油”）將“綠色低碳”納入公司發(fā)展戰(zhàn)略，明確了“清潔替代、戰(zhàn)略接替、綠色轉(zhuǎn)型”三步走的戰(zhàn)略部署。長期以來，中石油大力實施“穩(wěn)油增氣”策略，推動了天然氣產(chǎn)量快速增長；積極推進可再生能源布局，加大地熱資源的規(guī)模開發(fā)和綜合利用；高度重視科技創(chuàng)新，持續(xù)推進科技減排，發(fā)展碳捕集、利用與封存技術(shù)；此外，還致力于通過林業(yè)碳匯等推動產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展。2020 年，中石油全年植樹281.1 萬株，并在大慶油田馬鞍山建成首個“碳中和”林。

石油與化工行業(yè)是我國開展碳達峰、碳中和行動和建設(shè)碳排放權(quán)交易市場的重點領(lǐng)域。2021年3月29 日，中國石油化工集團有限公司（簡稱“中石化”）宣布將以凈零排放為終極目標，力爭比國家承諾提前十年實現(xiàn)碳中和。該公司將氫能視為公司新能源業(yè)務(wù)的主攻方向，計劃在國家“十四五”期間建設(shè)一千座加氫站或油氫合建站，創(chuàng)設(shè)“中國第一大氫能公司”。中石化未來將致力于開發(fā)綠氫煉化產(chǎn)品，提升原料利用的低碳化比例；積極參與全球甲烷減排倡議，多方面減少溫室氣體的排放；大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，降低產(chǎn)品全生命周期碳足跡；建設(shè)齊魯石化-勝利油田百萬噸級CCUS示范項目，為國家實現(xiàn)“雙碳”目標、應(yīng)對氣候變化貢獻力量。

1.4 國外經(jīng)驗與中國實踐的差異與啟示

通過對歐盟、美國和中國及其石油與化學(xué)工業(yè)面對“雙碳”目標采取的措施進行橫向比較可以發(fā)現(xiàn)，如表1所示，在國家層面，歐盟、美國和中國都建立了碳排放權(quán)交易市場，但碳排放權(quán)交易市場建設(shè)的完善程度存在一定的差異。比如，在行業(yè)覆蓋范圍上，目前電力是參與中國碳排放交易系統(tǒng)的核心部門，而包括石油與化工在內(nèi)的其他碳排放源較大的行業(yè)都被排除在外，因此碳排放權(quán)交易系統(tǒng)在實現(xiàn)碳減排的目標方面發(fā)揮的作用有限。相比之下，在歐盟及美國，大多數(shù)能源密集型行業(yè)，包括工業(yè)和電力，都被納入了碳排放交易計劃。在企業(yè)層面，大多數(shù)的能源公司都把開發(fā)利用可再生能源，加快太陽能、風能、氫能等新能源產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用與推廣；研發(fā)規(guī)?；奶疾都⒗门c封存技術(shù)作為節(jié)能減排的重要手段，但在實現(xiàn)碳中和的目標行動上有所不同。

表1 典型國家及其石油與化學(xué)工業(yè)面對“雙碳”目標采取的措施

從歐盟和美國的經(jīng)驗可知，建設(shè)一個包含更多行業(yè)的全國性、完整的碳排放權(quán)交易市場是現(xiàn)實之需。中國碳排放權(quán)交易市場覆蓋更多的碳排放產(chǎn)業(yè)和部門有利于構(gòu)建一個更加穩(wěn)定有效的碳減排環(huán)境，是中國實現(xiàn)碳中和目標的有效方式。石油與化工行業(yè)是高耗能、高污染、高排放的“三高”行業(yè)，在低碳發(fā)展中扮演著不可或缺的角色，作為碳排放的大戶，有可能在“十四五”期間被納入全國碳市場。中國承諾從碳達峰到碳中和的時間低于歐盟國家，再加上我國缺油少氣、相對富煤的資源稟賦，決定了中國石油與化工行業(yè)必須結(jié)合能源分布情況和石油與化工產(chǎn)品的碳排放情況，探究一條符合中國國情的低碳發(fā)展道路。

2 典型石油與化工產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝現(xiàn)狀及碳排放

2.1 乙烯生產(chǎn)的工藝現(xiàn)狀及碳排放

乙烯是石油與化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)原料，被稱為“石化工業(yè)之母”，其產(chǎn)量、生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)技術(shù)水平是衡量一個國家石油與化工行業(yè)發(fā)展的重要指標。2020 年，中國乙烯產(chǎn)量達2160 萬噸，同比增長5.2%。迄今為止，世界上主要的乙烯生產(chǎn)是以石油或油田輕烴為原料的，生產(chǎn)工藝有乙烷或石腦油通過管式爐蒸汽裂解制乙烯、重油催化裂解制乙烯、原油直接裂解制乙烯等；非石油工藝路線的乙烯生產(chǎn)主要采用煤（甲醇）制烯烴。其他工藝，如石腦油催化裂解制乙烯、生物乙醇制乙烯、合成氣制乙烯、甲烷直接制乙烯等還處于研究或試驗階段。由于我國“貧油、少氣、富煤”的資源稟賦，我國目前主要的乙烯生產(chǎn)路線有兩種，即以石油為原料的蒸汽裂解制乙烯和以煤為原料的煤（甲醇）制乙烯，目前新建單系列產(chǎn)能規(guī)模分別約為100 萬噸/年和60 萬噸/年。2020 年我國乙烯產(chǎn)能已達到3518 萬噸/年，預(yù)計“十四五”末將達到7350 萬噸/年，其中，煤（甲醇）制烯烴裝置在2019年已投產(chǎn)24套，產(chǎn)能1360萬噸/年。

2.1.1 石油路線乙烯工藝現(xiàn)狀

蒸汽裂解制乙烯技術(shù)的原料適應(yīng)范圍廣闊，乙烷、液化氣、輕烴、石腦油、柴油等均可，原料成本在總成本中的占比高達60%～80%，以石腦油為原料的、典型的裂解產(chǎn)品為乙烯30%左右、丙烯15%左右，是目前乙烯、丙烯生產(chǎn)的主要工藝。

對于一套乙烯蒸汽裂解裝置來說，裂解爐技術(shù)和可操作性是基石。大型化、縮短停留時間、提高裂解深度、增強裂解原料變化的操作彈性已變成裂解爐技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。最近幾年，各大乙烯技術(shù)專利商在爐膛設(shè)計、爐管結(jié)構(gòu)、抑制結(jié)焦技術(shù)等方面均取得了卓越的進展。已建的最大石腦油裂解爐能力為20 萬噸/年，最大的乙烷裂解爐能力為23.5 萬噸/年。分離過程是乙烯生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)，目前全球范圍內(nèi)乙烯分離技術(shù)主要有三大類，即順序分離技術(shù)、前脫乙烷前加氫技術(shù)和前脫丙烷前加氫技術(shù)。經(jīng)過多年的研發(fā)創(chuàng)新，管式爐蒸汽裂解工藝已經(jīng)非常成熟，現(xiàn)有的乙烯生產(chǎn)裝置主要是通過各種先進技術(shù)和工藝流程的組合調(diào)整，進行工藝整體優(yōu)化。未來蒸汽裂解生產(chǎn)乙烯的技術(shù)仍是朝著低能耗、低成本、提高裂解爐對原料的適應(yīng)性和延長運轉(zhuǎn)周期的方向發(fā)展。

2.1.2 非石油路線乙烯工藝現(xiàn)狀

在非石油路線制乙烯方面，我國廣泛采取的工藝流程是煤經(jīng)合成氣和甲醇制烯烴。煤（甲醇）制烯烴可以替代石油產(chǎn)品，減少石油對外依存度，同時在較高油價下具有明顯經(jīng)濟性。代表性的工藝技術(shù)有四種，即UOP/Hydro的甲醇制烯烴（MTO）技術(shù)、Lurgi 的甲醇制丙烯（MTP）技術(shù)、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的DMTO工藝和中國石化上海石油化工研究院的S-MTO 工藝，四大工藝技術(shù)均已實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。其中，2012年期間，中原石化60 萬噸/年甲醇制烯烴裝置首次成功應(yīng)用了S-MTO 工藝，此裝置運行結(jié)果表明，對甲醇原料計雙烯收率達到32.7%，產(chǎn)品總收率達到40.9%，甲醇轉(zhuǎn)化率達到99.9%。

2.1.3 乙烯生產(chǎn)的能耗和碳排放核算

由于煤和石油具有不同的元素組成，煤制乙烯與石腦油裂解制乙烯也具有不同的能耗和二氧化碳排放量。當煤被用作生產(chǎn)烯烴的原料時，與石油或天然氣相比，煤的碳氫比更高。煤炭的組成基本為碳、無機物灰分和少量稠環(huán)芳烴，含氫很低，以煤為原料生產(chǎn)乙烯必然伴隨著氫/碳原子比的調(diào)整，氫的來源只能是通過水蒸氣造氣，工藝方式為高溫煤炭與水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氫氣、一氧化碳，并且產(chǎn)生大量的二氧化碳；而石油組成中氫多碳少，氫/碳原子比為1.6～2.0或更高，其轉(zhuǎn)化過程主要通過長鏈烴、芳烴和環(huán)烴等催化裂化、裂解、重排等獲得目的產(chǎn)物，需要加氫的量大為減少，排放的二氧化碳相應(yīng)就低很多。如表2所示，煤制乙烯的能耗為5.7t 標煤/t；石腦油制烯烴的能耗為620kg標油/t，即0.88t標煤/t。煤制乙烯的能耗遠遠大于石腦油制乙烯。此外，煤制烯烴生產(chǎn)過程中單位產(chǎn)品CO排放量約為11t，是石腦油制烯烴的5～10倍。

表2 烯烴生產(chǎn)的能耗和碳排放對比

2021 年11 月，為指導(dǎo)各地科學(xué)有序做好高耗能行業(yè)節(jié)能降碳技術(shù)改造，有效遏制“兩高”項目盲目發(fā)展，國家發(fā)展和改革委員會等部門發(fā)布關(guān)于《高耗能行業(yè)重點領(lǐng)域能效標桿水平和基準水平（2021年版）》的通知，對煉油、煤制烯烴（乙烯和丙烯）、乙烯（石腦烴類）等重點領(lǐng)域的能耗情況進行了明確的規(guī)定，如表3所示。通過對石腦油制烯烴和煤制烯烴兩種方式的能耗和基準水平進行對比發(fā)現(xiàn)，煤制烯烴項目的能耗遠高于行業(yè)基準水平。對于煤制烯烴項目，一般認為在油價50美元/桶以上具有良好經(jīng)濟效益，但如果考慮碳排放的成本，是否繼續(xù)大規(guī)模發(fā)展、如何優(yōu)質(zhì)發(fā)展則成為碳減排大背景下的關(guān)鍵問題，也是我國石油與化學(xué)工業(yè)科學(xué)發(fā)展面臨的重大課題。

表3 石油與化學(xué)工業(yè)重點產(chǎn)品能效標桿水平和基準水平

2.2 成品油生產(chǎn)的工藝現(xiàn)狀及碳排放

2.2.1 石油路線成品油工藝現(xiàn)狀

不同煉油廠因原油資源定位、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定位和產(chǎn)能規(guī)模等方面存在差異，加工過程中的單位能耗和二氧化碳排放量也存在差別。成品油生產(chǎn)調(diào)和的典型工藝流程如圖1所示，成品油生產(chǎn)調(diào)合涉及到多種組分和煉油廠幾乎所有的裝置，圖中心部分為直接參與調(diào)合裝置，左下角部分為間接參與調(diào)合裝置。

圖1 參與成品油生產(chǎn)調(diào)合的裝置流程

2.2.2 煤制油路線工藝現(xiàn)狀

煤制油工藝分為直接液化和間接液化。直接液化是將煤制成油煤漿，在450℃和10～30MPa 下催化加氫，得到液化油，然后進一步加工變成柴油、汽油和化工產(chǎn)品。神華集團在2008 年于內(nèi)蒙古鄂爾多斯建成108 萬噸/年煤直接液化裝置，該工程是全球第一套商業(yè)化示范項目，標志著中國成為全球第一個掌握百萬噸級直接液化工程關(guān)鍵技術(shù)的國家，使中國煤制油技術(shù)實現(xiàn)了里程碑式的跨越。

間接液化是將煤氣化、凈化制成合成氣，然后經(jīng)費托（F-T） 合成工藝，在反應(yīng)壓力為2.0～3.0MPa，反應(yīng)溫度低于350℃和催化劑的條件下制合成油及石化產(chǎn)品。2016 年12 月28 日，神華寧煤集團在寧東能源化工基地舉行了400萬噸/年煤炭間接液化項目產(chǎn)出油品慶祝儀式，該項目采用GSP干煤粉加壓氣化技術(shù)和鐵基高溫漿態(tài)床費托合成技術(shù)，是全世界單套裝置規(guī)模最大的煤制油項目。

2.2.3 成品油生產(chǎn)的能耗和碳排放核算

目前，按照國家對油品生產(chǎn)制定的能耗標準，中石化、中石油等大型國有企業(yè)煉油單位產(chǎn)品能耗限定值采用單位能量因數(shù)能耗指標進行核算，限定為不大于11.5kg 標油/(t·能量因數(shù))；新建煉油企業(yè)煉油單位產(chǎn)品能耗準入值采用煉油(單位)綜合能耗和單位能量因數(shù)能耗兩個指標進行限制，其中煉油(單位)綜合能耗不大于63kg 標油/t，單位能量因數(shù)能耗不大于8.0kg 標油/(t·能量因數(shù))。將其與表3中的煉油產(chǎn)品能效標桿水平和基準水平進行比較發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有煉油企業(yè)的單位能量因數(shù)能耗標準同樣遠高于行業(yè)基準水平。

此外，通過對成品油生產(chǎn)的工藝進行分析發(fā)現(xiàn)，如表4所示，石油制成品油行業(yè)平均水平綜合能 耗 為2491MJ/t，約59.6kg 標 油/t （1kg 標 油=41.8MJ）；煤間接液化的能耗水平為4t標煤/t，約為2800kg 標油/t?？梢钥闯觯洪g接液化的能耗較大，二氧化碳排放量較多。煤化工因為原料本身的“缺陷”及工藝流程更為復(fù)雜，所以能耗和碳排放情況比油氣路徑更高。但是，在可再生能源尚未完全替代化石能源之前，從我國的國情出發(fā)，為了突破大量進口原油和國際油價的限制，發(fā)展煤制油技術(shù)仍是我國能源戰(zhàn)略方針的重要方向。

表4 成品油生產(chǎn)的能耗和碳排放對比

2.3 中國能源的消費分布及碳排放情況

2.3.1 能源消費情況及碳排放情況

2019年全球能源消費144×10t油當量，其中石油資源占33%、煤炭資源占27%、天然氣資源占24%、新能源占16%?？梢钥闯觯剂先允鞘澜绲闹髁飨M能源，但在不同的國家，化石能源的消費結(jié)構(gòu)有所差異。美國和歐盟目前的燃料組合有一些相似之處，石油和天然氣占能源供應(yīng)的大部分，而煤炭和可再生能源的份額要小得多。而中國和印度則與之相反，中國和印度目前煤炭能源占一次能源的55%～60%。

2020 年，全球煤炭消費量下降了6.2EJ（1EJ=10J），即4.2%。消費量降幅最大的國家包括美國和印度。其中，美國煤炭消費量下降了2.1EJ，印度下降了1.1EJ，而中國和馬來西亞的消費量分別增加了0.5EJ和0.2EJ。

二氧化碳增加的主要原因是化石燃料的消費。據(jù)統(tǒng)計，長期以來，中國的煤炭消費是二氧化碳排放的第一大來源，如圖2所示。2019年中國煤炭消費所排放的二氧化碳量約占總排放量的75%，而石油、天然氣和其他消費所排放的二氧化碳量分別約占總排放量的13%、5%和7%。其中，石油與化學(xué)工業(yè)的碳排放量不容小覷。

圖2 2012—2019年中國能源相關(guān)的二氧化碳排放量統(tǒng)計

2.3.2 能源分布情況

中國的能源受地理形勢、稟賦程度的影響，形成了獨特的分布格局。圖3為中國主要能源儲量地區(qū)的分布情況。其中，煤炭資源是伴隨著地質(zhì)史上幾次大的聚煤期形成的，儲量豐富，分布廣泛，大致形成了以山西、陜西、河南、內(nèi)蒙古、新疆、河北為主的北部富煤地區(qū)和以貴州、四川、云南為主的南部富煤地區(qū)。石油資源集中分布在渤海灣盆地、松遼盆地、塔里木盆地、鄂爾多斯盆地、準噶爾盆地、珠江口盆地、柴達木盆地和東海陸架盆地，即中國的東北、華北和西北地區(qū)。中國的天然氣產(chǎn)區(qū)，主要為青海、四川、陜西、甘肅、寧夏、新疆以及東南海域，其中除東南海域外，其余大多都處在西北的偏遠地區(qū)。2021 年10 月23 日，自然資源部發(fā)布的《中國礦產(chǎn)資源報告（2021）》顯示，截至2020 年底，中國煤炭、石油、天然氣礦產(chǎn)儲量已達1622.88億噸、36.19億噸、62665.78億立方米。

圖3 中國主要能源礦產(chǎn)儲量地區(qū)分布

太陽能、風能等新能源分布存在時空差異性，西北地區(qū)是太陽能資源豐富區(qū)。風能是一種可持續(xù)的、無處不在的、無污染的可再生資源。中國幅員遼闊，風能資源豐富，總存儲容量為32.26×10W，實際可開發(fā)量為2.53×10W。風能資源豐富的地區(qū)主要是新疆、東北大部分地區(qū)、沿海地區(qū)和青藏高原中部。

2.3.3 區(qū)域碳排放與能源分布對比分析

本文整理了2019 年中國30 個省份的二氧化碳排放情況（圖4）和石油與化學(xué)工業(yè)的產(chǎn)值情況（圖5、表5），依據(jù)中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會于2017 年6 月30 日聯(lián)合發(fā)布的《國民經(jīng)濟行業(yè)分類（GB/T 4754—2017）》，石油與化學(xué)工業(yè)的產(chǎn)值統(tǒng)計包括化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)，石油、煤炭及其他燃料加工業(yè)，醫(yī)藥制造業(yè)，化學(xué)纖維制造業(yè)和橡膠及塑料制造業(yè)五大類，數(shù)據(jù)結(jié)果僅作分析使用。如圖4所示，通過對比發(fā)現(xiàn)，二氧化碳排放量前十的省份是山東（937.12Mt）、河北（914.20Mt）、江 蘇（804.59Mt）、內(nèi) 蒙 古（794.28Mt）、廣 東（585.81Mt）、山西（566.48Mt）、遼寧（533.39Mt）、河 南（460.63Mt）、 新 疆（455.28Mt）、 安 徽（408.06Mt），而其中新疆、內(nèi)蒙古、山西、河南等是我國著名的煤炭大省，探明煤炭資源量超過1000 億噸，化石能源較為豐富，為石油與化學(xué)工業(yè)的發(fā)展提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。除此之外，由表5 和圖5 可知，二氧化碳排放量較高的省份，其石油與化學(xué)工業(yè)的產(chǎn)值在全國也位居中上游。山東石油與化學(xué)工業(yè)的產(chǎn)值為1278.85 億元，江蘇石油與化學(xué)工業(yè)的產(chǎn)值為1029.1億元，廣東石油與化學(xué)工業(yè)的產(chǎn)值為740.52 億元，在各省排名中位居前三位。不可否認的是，盡管石油與化學(xué)工業(yè)的碳排放總量無法和電力、鋼鐵等碳排放巨頭相提并論，但是相關(guān)產(chǎn)品的碳排放強度還是較為突出的，能源的儲量情況和石油與化工產(chǎn)品的生產(chǎn)情況在一定程度上影響著各個省份的碳排放。

圖4 2019年中國30個省份的碳排放情況

圖5 2019年中國30個省份的石油與化學(xué)工業(yè)總產(chǎn)值

表5 2019年中國30個省份的石油與化學(xué)工業(yè)產(chǎn)值 單位：億元

如表6 所示，通過對中石油、中石化、中海油、中國神華四大能源化工企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和萬元產(chǎn)值綜合能耗進行對比可以發(fā)現(xiàn)，中國神華的萬元產(chǎn)值綜合能耗遠遠高于中海油和中石化，碳排放強度也較為突出。能源結(jié)構(gòu)布局綠色合理的企業(yè)其萬元產(chǎn)值綜合能耗較低，碳排放情況也更為樂觀。

表6 2020年重點能源化工企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、綜合能耗及溫室氣體排放情況

煤化工工藝上天生的“缺陷”無法改變，但龍頭企業(yè)可以采取充足的應(yīng)對措施來推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與落后產(chǎn)能淘汰，實施節(jié)能減排。因此，石油與化工行業(yè)要堅持綠色低碳的發(fā)展原則，重視資源保護，努力提高能源和材料的使用效率，最大程度減少資源消耗和二氧化碳排放。二氧化碳減排的重點是重點排放區(qū)域，重點排放區(qū)域同時也是乙烯、成品油等石油與化工產(chǎn)品的生產(chǎn)區(qū)域，以區(qū)域為重點開展技術(shù)攻關(guān)，進行工藝流程優(yōu)化和產(chǎn)品優(yōu)化是石油與化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方向。

3 石油與化學(xué)工業(yè)低碳發(fā)展的路徑

3.1 探索產(chǎn)業(yè)高端和工藝降碳的新技術(shù)

3.1.1 采用更加原子經(jīng)濟性的工藝技術(shù)

工藝技術(shù)的更新?lián)Q代，帶來了更加原子經(jīng)濟性的新工藝。采用更加原子經(jīng)濟性的工藝技術(shù)是碳資源高效利用、精細化學(xué)品清潔合成的重要基礎(chǔ)，是石油與化工行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保證。石油與化學(xué)工業(yè)可以通過縮短工藝流程、降低能源消耗提高資源的清潔高效轉(zhuǎn)化水平來杜絕或者減少副產(chǎn)物和污染物的排放。例如，原油直接裂解制乙烯，相比石腦油裂解制乙烯，縮短了工藝流程，降低了能耗；石腦油催化裂解制乙烯，降低了反應(yīng)溫度，提升了雙烯產(chǎn)率；中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所基于“納米限域催化”新概念，實現(xiàn)了煤經(jīng)合成氣一步高效生產(chǎn)乙烯、丙烯等低碳烯烴，從基本原理上淘汰了長期以來煤轉(zhuǎn)化過程使用的費托（F-T）合成工藝，省略了既耗水又耗能的水煤氣變換和水——氫循環(huán)路線，降低了反應(yīng)溫度，縮短了工藝流程，同時極大拓展了烯烴原料來源（如生物質(zhì)、低價值碳源也可以很方便地轉(zhuǎn)化為合成氣），是一種碳足跡更低的乙烯生產(chǎn)工藝。包信和院士及其團隊提出的“納米限域催化”研究成果，也獲得2020年度國家自然科學(xué)獎一等獎。

另外，大力發(fā)展合成氣高選擇性轉(zhuǎn)化制含氧化合物技術(shù)，也是石油與化學(xué)工業(yè)降低二氧化碳排放的原子經(jīng)濟性的生產(chǎn)方式。煤化工生產(chǎn)化學(xué)品，必須要通過氧的參與，但是不管是生產(chǎn)聚烯烴，還是生產(chǎn)成品油，都還需要再去掉氧。碳加氫和碳去氧工藝都非常復(fù)雜，必然會造成大量的能源損耗，排放大量的二氧化碳。因此，如果省去去氧環(huán)節(jié)，充分發(fā)揮煤化工的特點，揚長避短，把氧作為產(chǎn)品的組成部分，研發(fā)生產(chǎn)含氧化合物（如醇醚類化學(xué)品）和可降解塑料（如聚乙醇酸），那么將會較大幅度降低碳排放，形成煤化工綠色發(fā)展的獨特優(yōu)勢。2021年7月6日，中國石化貴州50萬噸/年P(guān)GA項目一期工程開工，就是現(xiàn)代煤化工綠色清潔、高質(zhì)量發(fā)展的引領(lǐng)性工程。

3.1.2 區(qū)域能源結(jié)合優(yōu)化原料配比

據(jù)統(tǒng)計，我國的煤炭、天然氣、風能等資源大多分布在西北、東北和東南海域，分布較為集中，為產(chǎn)業(yè)耦合發(fā)展降碳提供了前提條件。石油與化學(xué)工業(yè)應(yīng)正視乙烯、成品油等產(chǎn)品生產(chǎn)的高耗能、高碳排的工藝屬性，結(jié)合我國的基本國情和能源分布情況，通過加強科技創(chuàng)新和引進國內(nèi)國際的新技術(shù)、新工藝，打破源頭減排和節(jié)能增效的桎梏，開拓二氧化碳資源化利用的新路徑，走出一條高碳產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展、資源循環(huán)利用的發(fā)展道路。同時，積極發(fā)展高端化、高附加值產(chǎn)品，增強競爭力。

在煤化工領(lǐng)域，可以通過改造煤化工的生產(chǎn)工藝流程，節(jié)能降耗、減少二氧化碳排放。一方面，煤化工可高效利用我國能源分布的地理優(yōu)勢，大力發(fā)展合成氣技術(shù)，煤與富含氫氣的能源共同氣化以調(diào)整合成氣中的碳氫比例。煤炭資源碳多氫少，天然氣資源氫多碳少，采用煤和天然氣聯(lián)合造氣工藝，可以充分利用兩種原料的特點，實現(xiàn)碳氫互補平衡，大幅提高資源利用效率，控制能量消耗與二氧化碳的排放。當然，考慮到我國天然氣供給方面的嚴峻形勢及石油與化學(xué)工業(yè)的基本經(jīng)濟效益，為解決天然氣的來源問題，在西北西南地區(qū)，我國可以結(jié)合“一帶一路”發(fā)展戰(zhàn)略，積極開拓國際市場，在富含天然氣資源的國家，投資建設(shè)相應(yīng)的石油與化學(xué)工業(yè)基地和完備的石油與化學(xué)工業(yè)裝置，優(yōu)先生產(chǎn)一些單價相對較低的天然氣化工產(chǎn)品，使得開采出來的天然氣資源能夠轉(zhuǎn)變?yōu)榧状嫉缺阌谶\輸和利用的產(chǎn)物，而后運送到煤化工基地，從而和煤炭原料結(jié)合，優(yōu)化碳氫配比，降低工藝過程的CO排放。在石油與化工領(lǐng)域，加強技術(shù)創(chuàng)新，突破高端材料技術(shù)瓶頸是實現(xiàn)石油與化工行業(yè)低碳發(fā)展的有效途徑。目前，多個國家正在探索和研究開發(fā)一步法制取乙烯的技術(shù)。此外，石油化工和綠氫化工耦合發(fā)展也是重要的節(jié)能減碳方式。

3.1.3 石油與化學(xué)工業(yè)與綠氫能源耦合發(fā)展降碳

隨著世界向低碳能源體系轉(zhuǎn)型，氫扮演著越來越重要的角色，氫能成為全世界及我國經(jīng)濟低碳發(fā)展的重要方向，以“綠色、零碳”為特征的氫能正在成為引發(fā)全球能源結(jié)構(gòu)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要方式。氫氣可以直接使用，也可以與（生物）碳或氮結(jié)合使用，以便于運輸?？焖俸蛢袅愕臍錃馍a(chǎn)以綠色和藍色氫氣為主，綠色氫是通過電解利用可再生能源制造的；藍色氫是從天然氣（或煤）中提取出來的，置換出來的碳被捕獲并儲存起來（CCUS）。

石油化工、煤化工與綠氫等低碳能源有機結(jié)合，是石油與化學(xué)工業(yè)高效生產(chǎn)石油與化工產(chǎn)品的重要理想路徑。將可再生能源制氫技術(shù)與煤氣化工藝耦合制造石油與化工產(chǎn)品，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的水煤氣變換工藝，消除二氧化碳直接排放的源頭，實現(xiàn)產(chǎn)品工藝生產(chǎn)過程的碳氫平衡，大幅提高煤炭利用的能源效率，顯著降低碳排放量。寧夏寶豐集團創(chuàng)新打造的“國家級太陽能電解水制氫綜合示范項目”就是現(xiàn)代煤化工與綠氫能源耦合應(yīng)用的經(jīng)典案例。該項目用綠氫代替煤炭原料、綠氧代替煤炭燃料生產(chǎn)石油與化工產(chǎn)品，生產(chǎn)1t烯烴消耗的甲醇降為2.7t，能源轉(zhuǎn)化率比行業(yè)平均水平提高了18%，引領(lǐng)了行業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展。未來氫能產(chǎn)業(yè)進入成熟期，可再生能源制氫成本下降并可以大規(guī)模應(yīng)用時，將可再生能源制氫用于石油與化工產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域，可以促進石油與化學(xué)工業(yè)“綠色零碳”發(fā)展，為石油與化學(xué)工業(yè)綠色賦能。中國西北部地區(qū)煤炭、太陽能和風電資源儲量豐富，適宜煤化工與綠氫化工產(chǎn)業(yè)耦合發(fā)展。

3.2 建立綠色集成化工園區(qū)

區(qū)域化、基地化趨勢始終伴隨著美國石油與化工行業(yè)的發(fā)展，資源豐富、物流便利、市場廣闊是美國化工園區(qū)建設(shè)的關(guān)鍵因素。集中建設(shè)、統(tǒng)一供應(yīng)服務(wù)，不僅降低了治理環(huán)境污染的成本，而且能高效地利用資源、物流等。因此，打造綠色集成化工園區(qū)是避免石油與化工行業(yè)粗放式發(fā)展，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必經(jīng)之路。綠色集成化工園區(qū)作為石油與化工行業(yè)發(fā)展的重要載體，是指在園區(qū)建設(shè)的源頭就貫徹綠色、環(huán)保、安全、智能的理念，應(yīng)用循環(huán)經(jīng)濟技術(shù)，以園區(qū)為平臺打造生態(tài)循環(huán)、集約高效、系統(tǒng)智能的產(chǎn)業(yè)鏈條和產(chǎn)業(yè)體系，以便最大限度地降低產(chǎn)品生產(chǎn)的單位能耗、減少污染物排放。綠色集成化工園區(qū)并非是石油與化工企業(yè)簡單的組織聚集，而是一個復(fù)雜的、相互聯(lián)系、相輔相成的有機系統(tǒng)?；@區(qū)的建設(shè)要遵循產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、資源可持續(xù)利用、生態(tài)環(huán)境可持續(xù)平衡、人員自身可持續(xù)發(fā)展、社區(qū)可持續(xù)發(fā)展五項建構(gòu)原則，綜合部署化工園區(qū)原料產(chǎn)品項目、公用工程物流、安全消防應(yīng)急、環(huán)境保護生態(tài)、智能智慧數(shù)據(jù)、管理服務(wù)科創(chuàng)“六位一體”的發(fā)展體系，促進化工園區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

首先，化工園區(qū)的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃是具有高度前瞻性、科學(xué)性和戰(zhàn)略性的宏偉藍圖，指明了化工園區(qū)建設(shè)的性質(zhì)、規(guī)模等。在最初的化工園區(qū)規(guī)劃選址階段，應(yīng)按照協(xié)同、合作、共享的一體化設(shè)計理念，以提高效率和綠色生產(chǎn)為基礎(chǔ)，結(jié)合化工園區(qū)建設(shè)的特點，充分考慮原料、產(chǎn)品、市場之間的關(guān)系，合理謀劃能源供應(yīng)、產(chǎn)品生產(chǎn)、設(shè)施建設(shè)、物流運輸?shù)确矫娴牟季郑詫崿F(xiàn)公共工程設(shè)施的資源共享，提升化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)度，降低園區(qū)資源的使用成本，推動化工園區(qū)產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展。其次，在化工園區(qū)的綜合一體化管理控制方面，要致力于減少產(chǎn)品在全生命周期內(nèi)對環(huán)境的影響，嚴格遵循源頭規(guī)劃引導(dǎo)、中期綠色生產(chǎn)、末期綜合治理的基本原則，對項目準入、生產(chǎn)技術(shù)等實施嚴格的監(jiān)督管控。要守住入園項目第一道門檻，從根本上運用循環(huán)經(jīng)濟的理念，優(yōu)先發(fā)展工藝流程節(jié)能減排、生產(chǎn)過程集成優(yōu)化、項目規(guī)模合理規(guī)范、技術(shù)設(shè)計先進科學(xué)的石油與化工產(chǎn)品。此外，要加強園區(qū)的環(huán)保設(shè)施建設(shè)，構(gòu)建安全節(jié)能的污染物治理體系。園區(qū)可以通過對“廢水、廢氣、廢渣”進行統(tǒng)一集中處理，最大限度降低污染物排放水平和治理成本。最后，搭建智能化的綠色化工園區(qū)平臺，建構(gòu)規(guī)劃、生產(chǎn)、管理、環(huán)保、安全、應(yīng)急六位一體的有機系統(tǒng)是實現(xiàn)化工園區(qū)高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇。以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐，圍繞安全生產(chǎn)、環(huán)境保護、應(yīng)急聯(lián)動、運輸管理、辦公運營、服務(wù)保障等領(lǐng)域，建設(shè)園區(qū)科技創(chuàng)新平臺、應(yīng)急管理和風險評估中心，通過數(shù)據(jù)整合與平臺搭建進行智慧管理，可以有效降低石油與化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的風險，減少化工園區(qū)對環(huán)境的污染破壞，提高石油與化工產(chǎn)品的綠色競爭力，實現(xiàn)園區(qū)資源配置的優(yōu)化，促進石油與化工行業(yè)綠色、安全、高效的發(fā)展。

3.3 加大可再生能源的綜合利用

不可否認，石油與化工行業(yè)節(jié)能減排的推進不能脫離我國的基本國情，低碳社會的發(fā)展也不能以犧牲經(jīng)濟發(fā)展為代價，實現(xiàn)這一目標的重要方式是加大可再生能源的綜合利用。大力開發(fā)利用可再生能源，減少化石能源消費，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，部署清潔高效、綠色低碳的能源體系，是中國減少二氧化碳排放，實施碳中和行動的重要途徑，也是中國應(yīng)對氣候變化威脅的主要手段?？稍偕茉础L能、太陽能、地熱能和生物能源等，是能源發(fā)展的主力軍，可以助力石油與化工行業(yè)實現(xiàn)低碳減排。其中，風能和太陽能正是研究人員關(guān)注的焦點。2020 年間，全球風能和太陽能發(fā)電增加了238GW，中國的風能和太陽能發(fā)電量增長約占全球的一半，其中風電容量（72GW）的擴張尤其引人注目。這得益于中國對新的風能和太陽能發(fā)電能力的開發(fā)和投資的大幅增加，有助于降低全球風能和太陽能的成本，促進可再生能源在能源消費中的穩(wěn)定增長。石油與化學(xué)工業(yè)從高碳化石能源向綠色低碳可再生能源轉(zhuǎn)型是發(fā)展的現(xiàn)實之需，在條件允許的區(qū)域，通過煤化工與風電、光伏發(fā)電、水電等耦合，直接使用可再生能源發(fā)電或可再生能源發(fā)電——電解水制氫，以替代或部分替代燃煤發(fā)電和煤制氫，可以大幅提升石油與化學(xué)工業(yè)的綠色低碳化水平。此外，基于我國能源分布的獨特優(yōu)勢，國家可以建設(shè)可再生能源基地，比如在西北地區(qū)建立以太陽能資源利用為主的西北可再生能源利用基地，在東南沿海建立以海上風電為主的東南沿海可再生能源利用基地等，充分利用我國的地理優(yōu)勢，構(gòu)建石油與化學(xué)工業(yè)低碳發(fā)展的基石。

3.4 發(fā)展碳捕集、利用與封存技術(shù)

碳捕集、 利用與封存（carbon capture utilization and storage，簡稱CCUS）技術(shù)是當前多個國家重點研發(fā)的溫室氣體減排技術(shù)，也是中國減少碳排放、保障能源安全和實現(xiàn)碳中和的重要手段。在石油與化工行業(yè)，可以充分利用生產(chǎn)過程副產(chǎn)高濃度二氧化碳的特點，加大二氧化碳利用與封存技術(shù)的前沿性研發(fā)，建設(shè)二氧化碳捕集、利用與封存的完整工業(yè)鏈條。在二氧化碳捕集環(huán)節(jié)，要把提高二氧化碳捕集效率及規(guī)模，降低捕集成本作為研究的重點，通過吸收法、吸附法、膜分離法等手段，將各類混合氣體中的二氧化碳進行富集，為二氧化碳的利用和封存做好準備。在二氧化碳利用階段，可以把捕集的高濃度CO作為基礎(chǔ)原料，進一步加工應(yīng)用于日常生活及石油與化工產(chǎn)品的生產(chǎn)活動中。在日常生活方面，二氧化碳可用于生產(chǎn)碳酸飲料、啤酒以及糧食的保鮮儲藏等，比如，華能集團北京高碑店熱電廠的碳捕集示范項目，每年可以捕集3000t CO，其中，可用于精細生產(chǎn)的食品級CO經(jīng)過加工再利用，能夠滿足北京碳酸飲料市場的需求。在工業(yè)方面，著重在二氧化碳制芳烴、二氧化碳制甲醇、二氧化碳制乙醇、二氧化碳制乙二醇、二氧化碳制成品油、二氧化碳制烯烴等方面開展聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，開發(fā)世界前瞻技術(shù)，為行業(yè)探索二氧化碳資源化利用的現(xiàn)實路徑，促進資源的循環(huán)利用。二氧化碳封存與埋藏技術(shù)是實現(xiàn)二氧化碳大規(guī)模減排的重要方式。在石油與化工產(chǎn)品的生產(chǎn)流程中，將捕集的不易利用的CO運輸?shù)介_采完的枯竭油田、氣田、廢棄煤礦和地下深部咸水層，利用技術(shù)手段將其長時間與大氣隔離，不僅可以埋藏和封存二氧化碳，還可以進行驅(qū)油和驅(qū)氣，提高油氣的開采率。例如，2021年7月5日，中石化啟動的齊魯石化-勝利油田百萬噸級的碳捕集、利用與封存（CCUS）項目可實現(xiàn)二氧化碳捕集、驅(qū)油與封存的一體化應(yīng)用。預(yù)計未來15 年，勝利油田將累計向油層中注入二氧化碳1068萬噸，實現(xiàn)增油227萬噸。另外，中國海洋資源豐富，二氧化碳海底封存潛力巨大，我國要高度重視海洋技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，突破制約海洋資源利用的科技瓶頸，在渤海、東海、南海等地進行二氧化碳的海洋封存。

3.5 加強甲烷等非二氧化碳溫室氣體的管控

甲烷是僅次于二氧化碳的全球第二大溫室氣體，其二十年水平的全球增溫潛勢（GWP）是二氧化碳的84 倍，一百年水平的全球增溫潛勢（GWP）是二氧化碳的28倍，減少甲烷等非二氧化碳溫室氣體的排放是應(yīng)對氣候變化的重要手段，也是實現(xiàn)碳中和的有效途徑。出臺明確的政策法規(guī)是控制甲烷等溫室氣體排放的前提，應(yīng)盡快完善甲烷減排的法律法規(guī)和引導(dǎo)性政策，擬定甲烷減排的規(guī)章制度，組織編制石油與化學(xué)工業(yè)甲烷減排的體系規(guī)劃，制定石油與化學(xué)工業(yè)甲烷排放的技術(shù)標準，比如修訂煤層氣、煤礦瓦斯的排放標準等，約束石油與化工行業(yè)的甲烷減排。完備的監(jiān)管體系建設(shè)是控制甲烷等溫室氣體排放的保障，建議建立完善的甲烷監(jiān)測評估體系和甲烷排放核算體系，充分利用無人機、遙感等技術(shù)開展甲烷排放監(jiān)測工作，確保監(jiān)測結(jié)果的真實性、準確性和全面性；重視對甲烷固定排放源的監(jiān)管，減少油氣開采加工、運輸儲存等環(huán)節(jié)的甲烷泄漏。先進的減排技術(shù)創(chuàng)新是控制甲烷等溫室氣體排放的核心。排放監(jiān)測技術(shù)的落后會制約甲烷減排行動的落實，目前歐洲的TROPOMI 和Prisma 衛(wèi)星都能監(jiān)測甲烷的排放，加強甲烷排放監(jiān)測技術(shù)的研發(fā)，擴大甲烷減排技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模，建立常態(tài)化的泄漏檢測修復(fù)機制，實施總量控制、在線監(jiān)測、源頭減排、實時預(yù)警、全面協(xié)調(diào)的甲烷減排措施有助于石油與化工行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

4 推動石油與化學(xué)工業(yè)碳減排的對策

4.1 國家政策層面

中國始終高度重視應(yīng)對氣候變化，是氣候行動的積極推動者和堅定踐行者。為了盡快實現(xiàn)碳達峰、碳中和的目標，中國必須從政策層面規(guī)范、引導(dǎo)、支持石油與化工行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展，加快推進碳排放權(quán)交易體系的覆蓋范圍，將更多高耗能、高排放的行業(yè)納入碳排放權(quán)交易市場。預(yù)計石油與化工行業(yè)有可能在“十四五”期間被納入到全國碳排放權(quán)交易市場。碳排放交易的有序開展，離不開法律制度的保障，每個碳排放權(quán)交易系統(tǒng)都必須建立在強有力的法律基礎(chǔ)之上。歐盟碳排放交易系統(tǒng)的成功得益于其交易體系的設(shè)計和相關(guān)強制性法律法規(guī)的約束。在歐洲，歐盟碳排放交易系統(tǒng)是歐洲環(huán)境立法的一部分，歐盟委員會負責執(zhí)行歐盟碳排放交易系統(tǒng)立法，并有權(quán)對違反規(guī)定的成員國實施處罰。中國應(yīng)根據(jù)國際市場的發(fā)展趨勢，學(xué)習發(fā)達國家的成熟經(jīng)驗，盡快出臺相對完整的碳排放交易法。以全國碳市場的法律法規(guī)和政策為導(dǎo)向，加強政策跟蹤，進一步明晰國務(wù)院各部門、地方主管部門、石油與化工行業(yè)的任務(wù)分工，充分調(diào)動各方積極落實各項管理任務(wù)職責。具體有效的獎懲措施是減排和污染監(jiān)管的關(guān)鍵，在石油與化學(xué)工業(yè)碳減排處罰措施的設(shè)計上，建議對未履行減排義務(wù)的排放企業(yè)處以一定的罰款，使碳減排成為石油與化工行業(yè)低碳運行的“剛性約束”。應(yīng)出臺環(huán)境友好型自然資源稅法，以增強綠色投資，確保石油與化工產(chǎn)品的清潔生產(chǎn)。

4.2 社會文化層面

為應(yīng)對碳達峰、碳中和目標帶來的巨大挑戰(zhàn)，石油與化工行業(yè)要堅持以建設(shè)富強、民主、文明、和諧的社會主義現(xiàn)代化國家為己任，以落實創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的新發(fā)展理念為方向推進石油與化工行業(yè)的文化建設(shè)。“我們既要綠水青山,也要金山銀山。寧要綠水青山，不要金山銀山，而且綠水青山就是金山銀山”。這是全球生態(tài)文明建設(shè)的中國智慧，可以為世界各國攜手創(chuàng)造生態(tài)文明的美好未來、推動構(gòu)建人類命運共同體做出貢獻。因此，社會要營造綠色低碳發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)合創(chuàng)新的氛圍；高校、企業(yè)和科研單位要協(xié)同攻克“卡脖子”技術(shù)，引領(lǐng)石油與化學(xué)工業(yè)的發(fā)展；石油與化工行業(yè)要秉持綠色化工、節(jié)能提效、智慧低碳的理念，主動落實生態(tài)文明措施，創(chuàng)新商業(yè)運營模式和生產(chǎn)方式，安全高質(zhì)生產(chǎn)，樹立敢于擔責、開拓創(chuàng)新的企業(yè)形象。

4.3 科技創(chuàng)新層面

加強科技創(chuàng)新，開展關(guān)鍵和前沿技術(shù)研究是引領(lǐng)石油與化學(xué)工業(yè)發(fā)展、促進石油與化學(xué)工業(yè)碳減排的第一動力。“十四五”時期是加快構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系的關(guān)鍵五年，是實現(xiàn)碳達峰目標的窗口期，要緊跟碳達峰碳中和的目標和進程，加快構(gòu)建人與自然和諧發(fā)展的石油與化學(xué)工業(yè)建設(shè)新局面。伴隨著5G 技術(shù)、人工智能技術(shù)的高速推廣，石油與化工行業(yè)必將迎來更深層次的變革發(fā)展，掌握新興前沿技術(shù)的國家企業(yè)必然會處于市場競爭的優(yōu)勢地位。因此，石油與化工行業(yè)要抓住能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期開拓創(chuàng)新，充分響應(yīng)國家政策法規(guī)的要求，把創(chuàng)新作為未來發(fā)展的核心驅(qū)動力，持續(xù)推進數(shù)字化、智能化體系的建設(shè)完善，把提質(zhì)增效的基點牢固建立在技術(shù)創(chuàng)新上。大力推進利用數(shù)字技術(shù)為產(chǎn)業(yè)賦能，加快成熟石油化工技術(shù)的孵化，加強可再生能源利用技術(shù)的推廣，積極研發(fā)生物質(zhì)制造技術(shù)、廢棄化學(xué)品循環(huán)利用技術(shù)、CO資源化利用技術(shù)等，加強碳捕集、利用與封存技術(shù)的科技攻關(guān)，建設(shè)零碳、負碳產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)。通過系統(tǒng)集成、流程優(yōu)化、資源綜合利用等途徑，提升石油與化工行業(yè)的整體技術(shù)水平，大幅降低行業(yè)能耗和二氧化碳排放，為消費者提供更多清潔低碳的能源。

5 結(jié)語

碳達峰、碳中和目標的提出給石油與化工行業(yè)帶來了新的機遇與挑戰(zhàn)，創(chuàng)建清潔低碳、安全智能的生產(chǎn)體系是大勢所趨。從乙烯、成品油等終端產(chǎn)品的工藝比較中可以看出，石油與化工行業(yè)是一個高耗能、高碳排的行業(yè)。要想真正改變當前高耗能、高碳排的狀況，必須把石油與化學(xué)工業(yè)的建設(shè)看作一個有機的整體，把減排、經(jīng)濟、效益放在石油與化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的第一位。我國獨特的能源分布情況為實現(xiàn)資源的綜合利用提供了條件，二氧化碳減排的工作重點是重點排放區(qū)域，重點排放區(qū)域同時也是乙烯、成品油等產(chǎn)品的生產(chǎn)區(qū)域，以區(qū)域為重點進行優(yōu)化，包括工藝流程優(yōu)化、產(chǎn)品優(yōu)化、建立綠色集成化工園區(qū)等。另一方面，還要從創(chuàng)新和技術(shù)上著手，大力發(fā)展可再生能源利用技術(shù)，碳捕集、利用與封存技術(shù)，甲烷減排監(jiān)測技術(shù)等。石油與化工行業(yè)要在借鑒發(fā)達國家二氧化碳減排措施的基礎(chǔ)上，立足本國國情，加強核心技術(shù)攻關(guān)，將政策扶持、科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展有效結(jié)合，以便在新一輪能源革命和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級中處于優(yōu)勢地位。