美國(guó)煉化行業(yè)低碳發(fā)展策略與啟示

慕彥君，宋倩倩，王紅秋，付凱妹，雪晶，王春嬌

（中國(guó)石油天然氣股份有限公司石油化工研究院，北京 102206）

溫 室 氣 體 排 放（CO、CH、NO、HFCs、PFCs、SF、NF）是導(dǎo)致全球氣候變化的主要原因之一，它不僅會(huì)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重大影響，還將對(duì)人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展構(gòu)成重大威脅。據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）發(fā)布的《美國(guó)溫室氣體排放清單(1990—2019)》顯示，2007年美國(guó)溫室氣體排放量為74.50 億噸，達(dá)到峰值。作為全球第二大溫室氣體排放國(guó)，2019 年美國(guó)的溫室氣體排放量為65.58億噸[不含土地利用、土地利用變化和林業(yè)（LULUCF）]，約占全球的12.5%。其中，CO是最主要的溫室氣體排放源，約占2019 年美國(guó)溫室氣體總排放量的80.1%（即52.56 億噸）。美國(guó)近30年來在應(yīng)對(duì)氣候變化上的政策雖伴隨著政權(quán)的更迭持續(xù)變化，但其溫室氣體排放總量自2007 年碳達(dá)峰后仍呈明顯的波動(dòng)下降趨勢(shì)（如圖1所示）。

圖1 美國(guó)1990—2019年溫室氣體排放變化趨勢(shì)

為應(yīng)對(duì)全球氣候變化危機(jī)，我國(guó)已于2020年9月作出“雙碳”目標(biāo)承諾，要在2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。煉化行業(yè)作為我國(guó)僅次于電力、鋼鐵、水泥的第四大碳排放行業(yè)，應(yīng)緊抓時(shí)代綠色低碳發(fā)展浪潮，探索新發(fā)展模式，堅(jiān)定不移地推進(jìn)“能源革命”，逐步構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，以推動(dòng)行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展。通過分析研究美國(guó)煉化行業(yè)低碳發(fā)展策略及經(jīng)驗(yàn)做法，對(duì)研判下階段我國(guó)煉化行業(yè)該如何實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展具有重要的借鑒意義。

1 美國(guó)煉化行業(yè)發(fā)展概況

美國(guó)作為世界上最大的煉油生產(chǎn)國(guó)，無論在規(guī)模還是技術(shù)上都一直引領(lǐng)世界石油工業(yè)的發(fā)展。表1所示為2019年美國(guó)不同區(qū)域的煉油廠數(shù)量和煉油能力。從表1可以看出，美國(guó)煉油能力主要集中于五大區(qū)域，位于墨西哥灣的PADD3 不僅是美國(guó)煉油能力最大最集中的地區(qū)而且也是世界最大的煉油中心。截止到2019 年底，全美共有135 座煉油廠，其中煉油能力超過千萬噸的煉油廠共有34座，平柜規(guī)模達(dá)1624.5 萬噸/年，占美國(guó)總煉油能力的58.2%。

表1 2019年美國(guó)不同區(qū)域煉油廠數(shù)量和煉油能力

近年來，美國(guó)煉化產(chǎn)能仍持續(xù)低速增長(zhǎng)，2019年煉油、乙烯生產(chǎn)能力分別增長(zhǎng)達(dá)9.40 億噸、3628.6 萬噸，較2007 碳達(dá)峰年分別增加7.8%和26.3%。在逐步擺脫2008年金融危機(jī)所帶來的影響后，煉油和乙烯裝置的平均開工率均保持在88%以上高位運(yùn)行，原油加工量和乙烯產(chǎn)量也隨著產(chǎn)能的增加而持續(xù)增長(zhǎng)，2019 年分別達(dá)到8.50 億噸和3227.1萬噸（如圖2、圖3所示）。

圖3 1990—2020年美國(guó)乙烯產(chǎn)能、產(chǎn)量及開工率

考慮到煉化行業(yè)的碳排放量除了受到煉油、乙烯裝置規(guī)模及產(chǎn)量等生產(chǎn)因素的影響外，還與煉廠的能源消耗及能源結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，本文以美國(guó)煉油工業(yè)為例，分析其煉廠能耗水平及用能結(jié)構(gòu)。美國(guó)煉廠復(fù)雜程度較高，其能耗大小主要受裝置規(guī)模和結(jié)構(gòu)等因素影響，圖4所示為1990—2019年美國(guó)煉油工業(yè)能源消耗及能源結(jié)構(gòu)情況（1995 年和1997年煤、天然氣、外購(gòu)電力和熱力未有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；1噸油當(dāng)量=1 噸標(biāo)油=1.4286 噸標(biāo)煤）。從圖4 中可見，煉油工業(yè)能耗于2018 年達(dá)到最高點(diǎn)，折合約1.30 億噸標(biāo)煤。根據(jù)圖2、圖4 分析計(jì)算可得，1990—2019 年，原油加工量從6.8 億噸提升至8.5億噸，煉油工業(yè)能耗總體也呈緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)，2019年能耗達(dá)1.27 億噸標(biāo)煤，與1990 年能耗相比增長(zhǎng)約8.16%，但隨著能效水平的持續(xù)提升，噸原油加工能耗卻下降約13.4%。

圖2 1990—2020年美國(guó)煉油能力、原油加工量及開工率

從煉廠的用能結(jié)構(gòu)來看，1990—2019 年美國(guó)煉廠用能結(jié)構(gòu)整體變化不大，以自產(chǎn)的石油產(chǎn)品（含自產(chǎn)干氣）和天然氣為主，二者占比始終維持在91%以上。其中，石油產(chǎn)品占比持續(xù)下降，天然氣反之，主要源于頁巖氣革命的成功以及對(duì)低碳化石能源使用增加，天然氣在總用能的占比從2004年最低點(diǎn)的19.7%上漲至2019年的26.6%，而石油產(chǎn)品的占比則由1990年峰值的74.9%降至2019年的65.3%。此外，外購(gòu)電力和熱力雖在總用能中的占比不大（僅9%以內(nèi)），但其占比在1990—2019 年也都維持緩慢增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，總計(jì)增長(zhǎng)約3.7%（如圖4所示）。

圖4 1990—2019年美國(guó)煉油工業(yè)能源消耗及能源結(jié)構(gòu)

2 美國(guó)煉化行業(yè)碳排放現(xiàn)狀

煉化行業(yè)的碳排放趨勢(shì)與美國(guó)溫室氣體排放變化趨勢(shì)不同，并未在2007年實(shí)現(xiàn)行業(yè)內(nèi)的碳達(dá)峰，而是在1990—2019 年持續(xù)低速增長(zhǎng)。圖5 所示為1990—2020年美國(guó)煉化行業(yè)碳排放情況[煉油/化學(xué)工業(yè)的直接排放=燃料燃燒排放+工藝過程排放（其中燃料燃燒排放是煉油工業(yè)的主要碳排放源）]，因缺少煉油工業(yè)的工藝過程排放數(shù)據(jù)，故本文僅以煉油工業(yè)的燃料燃燒排放+化學(xué)工業(yè)的直接排放數(shù)據(jù)估算出煉化行業(yè)的總排放量。從圖5中可見，作為工業(yè)過程主要的碳排放源，2019 年美國(guó)煉化行業(yè)源于煉油工業(yè)燃料燃燒和化學(xué)工業(yè)的直接碳排放總量為2.96 億噸，約占全美溫室氣體排放的4.5%、占工業(yè)領(lǐng)域碳排放的35.3%，與1990年的2.84 億噸相比增加約4.2%。其中，煉油工業(yè)化石燃料燃燒碳排放量約1.15億噸，整體呈小幅先增后降趨勢(shì)，與2006 年峰值（1.33 億噸）相比下降13.5%，主要源于能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整、煉廠能效水平的持續(xù)提升，以及低碳節(jié)能技術(shù)的快速發(fā)展。

圖5 1990—2020年美國(guó)煉化行業(yè)碳排放情況

2019 年化學(xué)工業(yè)碳排放量總計(jì)約1.81 億噸，與2010 年最低點(diǎn)（1.60 億噸）相比增長(zhǎng)約13.1%，源于化石燃料燃燒和工藝過程的碳排放量分別為1.12 億噸和0.69 億噸。前者燃料燃燒的碳排放量與化工用能變化趨勢(shì)相一致，均呈先增后降再增的態(tài)勢(shì)（如圖6 所示）。表2 所示為1990—2019 年美國(guó)化學(xué)工業(yè)的工藝過程排放量。從表2 可以看出，工藝過程的碳排放總量與1990 年和2007 年相比基本維持不變，主要源于工藝技術(shù)的進(jìn)步，以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整等。其中，CO排放主要來自乙烯和合成氨產(chǎn)業(yè)，特別是乙烯產(chǎn)業(yè)隨著產(chǎn)能的持續(xù)擴(kuò)張引起工藝過程排放的持續(xù)增加，2019 年二者的碳排放量總計(jì)為3300萬噸，占化學(xué)工業(yè)工藝過程CO排放總量的63%，同比增長(zhǎng)4.4%。

表2 1990—2019年美國(guó)化學(xué)工業(yè)的工藝過程排放量 單位：Mt

圖6 1990—2019年美國(guó)化學(xué)工業(yè)用能及燃料燃燒排放情況

3 美國(guó)煉化行業(yè)低碳發(fā)展策略

雖然美國(guó)在應(yīng)對(duì)氣候變化以及降低碳排放方面的態(tài)度較為消極，且隨政權(quán)更迭波動(dòng)起伏，但從20 世紀(jì)70 年代起，美國(guó)就已出臺(tái)了多項(xiàng)能源減排法案及政策措施，逐步形成了較完整的低碳政策體系。與歐盟等實(shí)施碳交易市場(chǎng)的國(guó)家相比，美國(guó)雖未形成全國(guó)統(tǒng)一性的碳市場(chǎng)，但由各州政府主導(dǎo)的區(qū)域性碳交易市場(chǎng)規(guī)模正逐步擴(kuò)大，在積累寶貴經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，還能帶動(dòng)其他各州與城市間的碳減排活動(dòng)。盡管美國(guó)煉化行業(yè)總體碳排放量尚未達(dá)峰，但在較完善的低碳政策和區(qū)域碳市場(chǎng)的推動(dòng)下，憑借其豐富的頁巖油氣資源和先進(jìn)的煉化技術(shù)，煉油工業(yè)在保持持續(xù)發(fā)展的同時(shí)已于2006 年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰；化學(xué)工業(yè)因石化產(chǎn)業(yè)的持續(xù)擴(kuò)能，其碳排放尚未達(dá)峰，但其碳排放增速已顯著低于產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度。主要的減排措施如下。

3.1 強(qiáng)化節(jié)能提效措施，踐行清潔低碳生產(chǎn)

近年來，美國(guó)許多石油公司將生產(chǎn)過程的能源管控作為煉化行業(yè)短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型的重要策略。煉化行業(yè)作為能源生產(chǎn)和消耗大戶，2019年美國(guó)煉化行業(yè)總能耗高達(dá)2.6 億噸標(biāo)煤，1990—2019 年美國(guó)原油加工量和生產(chǎn)總能耗雖增長(zhǎng)了24.9%和8.2%，但通過采取多種有效的生產(chǎn)節(jié)能提效措施，其噸原油加工量的能源消耗卻下降約13.4%。主要的節(jié)能提效措施按類別可大致分為技術(shù)進(jìn)步、結(jié)構(gòu)調(diào)整和管理創(chuàng)新三類，三者對(duì)節(jié)能提效和降碳的貢獻(xiàn)比率分別約占50%、30%和20%。技術(shù)進(jìn)步是煉廠最主要的節(jié)能提效措施，多采用升級(jí)與改進(jìn)煉化技術(shù)、推廣使用先進(jìn)的節(jié)能設(shè)備和熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，以及針對(duì)煉化裝置開發(fā)新型的低碳減排技術(shù)等方式從源頭有效減少總碳排放。

此外，通過聯(lián)合各煉化生產(chǎn)裝置（如煉油與乙烯蒸汽裂解聯(lián)合、煉油與芳烴聯(lián)合、乙烯裂解和芳烴聯(lián)合、下游化學(xué)品與煉油裝置聯(lián)合等），強(qiáng)化余熱回收、減少重質(zhì)原料使用，以及加強(qiáng)對(duì)“三廢”排放的管控治理等方式進(jìn)行煉廠結(jié)構(gòu)調(diào)整，不僅能優(yōu)化全廠生產(chǎn)工藝流程，有助于提高產(chǎn)品的附加值和經(jīng)濟(jì)效益，還能顯著提升煉廠能源的利用率。管理創(chuàng)新源于采取了智能化數(shù)字煉廠生產(chǎn)模式及先進(jìn)的能量?jī)?yōu)化與管控系統(tǒng)，不僅可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)裝置間各環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)調(diào)控，還能減少不必要的能源損耗并加快煉廠清潔生產(chǎn)步伐。

3.2 調(diào)整煉廠能源結(jié)構(gòu)，提升清潔能源比例

能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整是全美實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展的根本舉措，在碳減排方面的貢獻(xiàn)可達(dá)到一半以上。據(jù)美國(guó)能源信息署統(tǒng)計(jì)，2020 年一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭、石油、天然氣、可再生能源、核電占比分別為10%、35%、34%、12%、9%。自2007 年開始，美國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)正逐步向清潔可再生能源轉(zhuǎn)型，傳統(tǒng)的高碳化石能源逐年下降（2020 年相比2007年下降約6.5%），可再生能源占比持續(xù)增長(zhǎng)（2020 年相比2007 年增長(zhǎng)約6.0%）。對(duì)于煉化企業(yè)而言，其用能結(jié)構(gòu)雖仍以油氣資源為主，但伴隨著頁巖氣革命成功，天然氣在煉廠總用能中的占比逐年提升（2020 年相比2007 年增長(zhǎng)約10.5%），作為最大的減排貢獻(xiàn)來源，其在煉廠總減碳量中的占比可達(dá)40%。與此同時(shí)，提高電力占比的新技術(shù)研發(fā)也在持續(xù)加強(qiáng)，如陶氏化學(xué)和Shell 正共同開發(fā)電裂解爐技術(shù)，將實(shí)現(xiàn)大范圍利用可再生能源電力并為煉化裝置提供蒸汽和熱量，進(jìn)而生產(chǎn)各類化工產(chǎn)品。

此外，美國(guó)煉廠也加大對(duì)清潔能源領(lǐng)域投資，重點(diǎn)發(fā)展氫能業(yè)務(wù)。氫能在美國(guó)已有近50 年的發(fā)展歷史，被視作應(yīng)對(duì)氣候變化、建設(shè)脫碳社會(huì)的重要清潔能源，為加速推進(jìn)氫能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，美國(guó)政府先后推出了《國(guó)家氫能路線圖》《氫立場(chǎng)計(jì)劃》以及“H@Scale 研究計(jì)劃”等政策。煉化行業(yè)作為用氫和產(chǎn)氫大戶，目前主要以甲烷重整制氫為主，該技術(shù)每生產(chǎn)1t 氫氣將產(chǎn)生8～16t CO。據(jù)美國(guó)愛達(dá)荷國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果表明，若采用低碳制氫技術(shù)可有效降低煉廠25%的碳排放，富氫燃?xì)庀到y(tǒng)可降低20%的碳排放。因此，主要能源石化公司紛紛投資低碳零碳制氫領(lǐng)域，持續(xù)加大對(duì)可再生能源、生物質(zhì)、天然氣熱裂解以及化學(xué)鏈等制氫技術(shù)的研發(fā)。

3.3 擴(kuò)大生物燃料生產(chǎn)，推廣廢塑料循環(huán)利用

為降低運(yùn)輸部門的溫室氣體排放以及石油的對(duì)外依存度，美國(guó)政府于2005 年制定了可再生燃料標(biāo)準(zhǔn)（RFS）計(jì)劃，強(qiáng)制要求所有汽柴油生產(chǎn)商或進(jìn)口商，必須將可再生燃料混合到運(yùn)輸燃料中或通過獲得可再生識(shí)別號(hào)（RINs）以完成當(dāng)年的可再生燃料配比責(zé)任量（RVO），同時(shí)要求美國(guó)環(huán)保署在2009—2022 年間每年設(shè)定RFS 量以確保可再生燃料的推廣與使用。目前，美國(guó)多數(shù)石油公司利用其在煉油領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，通過加快調(diào)整煉廠裝置配置、改造旗下傳統(tǒng)煉油廠等方式，逐步擴(kuò)大生物柴油、生物航煤、燃料乙醇等生產(chǎn)規(guī)模。如美國(guó)的菲利普斯66、瓦萊羅能源、馬拉松石油、霍利（Holly）能源、PBF 能源等公司均提出增產(chǎn)生物燃料的計(jì)劃，尤其是提高生物柴油產(chǎn)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自美國(guó)2007 年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰后，因使用生物液體燃料已累計(jì)減少的溫室氣體排放近9.8億噸。

廢塑料回收產(chǎn)業(yè)不僅可在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中節(jié)省高達(dá)88%的能源消耗，而且還能每年為美國(guó)產(chǎn)生約60 億美元的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)美國(guó)廢料回收工業(yè)協(xié)會(huì)（ISRI）統(tǒng)計(jì)，2019年全美各類廢棄物回收總量達(dá)1.4 億噸，預(yù)計(jì)可減少約4.5 億噸溫室氣體排放。其中，廢塑料（PET瓶）回收總量接近85萬噸，按照回收1噸廢塑料瓶可減少1.53噸溫室氣體估算，可減少溫室氣體排放約130萬噸。為應(yīng)對(duì)白色污染和可能加征的塑料稅，美國(guó)一些主要能源石化公司正積極致力于建立“產(chǎn)-銷-用-回收”的閉路循環(huán)模式來加快推廣廢塑料的循環(huán)利用，如Honeywell 公司將低密度聚乙烯（LDPE）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）廢塑料通過裂解-煉油加工/蒸汽裂解的方式來生產(chǎn)油品及各類化學(xué)品。此外，為緩解中國(guó)“禁塑令”政策對(duì)美國(guó)出口廢棄物產(chǎn)生的影響，美國(guó)將進(jìn)一步擴(kuò)大其廢棄物循環(huán)利用規(guī)模，據(jù)美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)（ACC）統(tǒng)計(jì)，全美近三年已新建64個(gè)回收利用項(xiàng)目，價(jià)值約60億美元，每年可回收利用超過100萬噸塑料廢棄物。

3.4 淘汰落后低效產(chǎn)能，逐步優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

美國(guó)煉化行業(yè)經(jīng)過近160年的發(fā)展，現(xiàn)已步入產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化調(diào)整階段。主要能源公司通過開展資產(chǎn)剝離與優(yōu)化組合、削減傳統(tǒng)煉化領(lǐng)域投資、逐步淘汰落后低效產(chǎn)能等措施，加快煉化業(yè)務(wù)的整合與優(yōu)化，如?？松梨凇⒖捣萍把┓瘕埖扔蜌夤揪掷m(xù)壓降其煉油能力來減少碳排放總量。據(jù)EIA統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2019年美國(guó)煉油能力為9.49 億噸/年，重組規(guī)模達(dá)2575 萬噸；在2015—2019年間煉廠數(shù)量由141座縮減至135座，淘汰落后低效煉油產(chǎn)能約839 萬噸，煉廠平均規(guī)模也由640.4萬噸/年增至702.8萬噸/年。

從煉廠的加工原料結(jié)構(gòu)方面分析，隨著美國(guó)在水平鉆井和水力壓裂技術(shù)領(lǐng)域取得重大突破和快速發(fā)展，頁巖及致密巖的開采難度和成本大幅下降，國(guó)內(nèi)低硫輕質(zhì)油（API為40～50）的產(chǎn)量也隨之大幅提升。低硫輕質(zhì)原油作為煉化行業(yè)的首選原料，其產(chǎn)品不僅具有較高的回收率，還能有效減少加工過程產(chǎn)生的碳排放。在原料日趨輕質(zhì)化的大環(huán)境下，美國(guó)各大煉廠通過降低重質(zhì)原油進(jìn)口，并逐步加大投資和裝置改造進(jìn)程以提高輕質(zhì)原油的處理能力。此外，美國(guó)煉廠集中度較高且多采用煉化一體化的發(fā)展模式，50%以上的煉廠都配套下游化工裝置，這不僅有助于物料間的互供利用，提高資源的利用率和產(chǎn)品附加值，還為低碳生產(chǎn)貢獻(xiàn)力量。

3.5 大力發(fā)展CCUS產(chǎn)業(yè)，搶占技術(shù)制高點(diǎn)

二氧化碳捕集、利用和封存（CCUS）技術(shù)作為當(dāng)今最具潛力實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的減排技術(shù)，美國(guó)已亟早布局并建設(shè)多套商業(yè)化運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目，目前多以發(fā)展驅(qū)替利用技術(shù)為主，作為全球較早進(jìn)行CO驅(qū)油（EOR）技術(shù)研發(fā)的國(guó)家，美國(guó)現(xiàn)有128 個(gè)CO驅(qū)油項(xiàng)目在運(yùn)，約占全球EOR總量的93%；在CO封存技術(shù)方面美國(guó)也處于全球前列，2019年美國(guó)CO累計(jì)封存高達(dá)5800 萬噸，目前有10 個(gè)在運(yùn)項(xiàng)目，約占全球CO封存總量的40%以上。此外，美國(guó)還高度重視該技術(shù)的研發(fā)及示范項(xiàng)目建設(shè)工作，僅2020年就投入超過2.7億美元，新增12個(gè)CCUS商業(yè)項(xiàng)目，使其在運(yùn)項(xiàng)目增至38個(gè)，約占全球運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目總數(shù)的一半，CO捕集能力超過3000萬噸/年，主要涉及水泥制造、燃煤和燃?xì)獍l(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、乙醇生產(chǎn)和化工生產(chǎn)等行業(yè)。未來，在北美預(yù)計(jì)還將有9 項(xiàng)規(guī)劃在研CCUS 項(xiàng)目在2022—2026年陸續(xù)建成投產(chǎn)。

CCUS 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在美國(guó)國(guó)內(nèi)主要受政策等因素影響，其中“45Q稅收抵免”和《加州低碳燃料標(biāo)準(zhǔn)（LCFS）》等政策有效推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。同時(shí)，在美國(guó)能源部的支持下，建立了Kansas 和Nebraska 綜合存儲(chǔ)中心、Wabash carbon SAFE 二氧化碳封存樞紐等國(guó)內(nèi)共享封存設(shè)施，為CCUS技術(shù)的應(yīng)用及示范工程建設(shè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在國(guó)際合作方面，通過采取政府間合作的方式與日本MEIT簽署了關(guān)于CCUS 領(lǐng)域的合作備忘錄（MOC），成立國(guó)際組織與研發(fā)中心，積極在CCUS技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域開展合作。

4 對(duì)我國(guó)煉化行業(yè)的啟示

歷經(jīng)70 多年的發(fā)展，我國(guó)已成為僅次于美國(guó)的世界第二大石化大國(guó)，2020年我國(guó)煉油能力和乙烯生產(chǎn)能力分別達(dá)8.9億噸和3408萬噸，下游有機(jī)原料、合成材料等產(chǎn)業(yè)規(guī)模也均保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，煉化行業(yè)已由“大”的快速發(fā)展階段逐步進(jìn)入“強(qiáng)”的新發(fā)展階段。然而，產(chǎn)業(yè)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)張勢(shì)必會(huì)引起碳排放量的增加，根據(jù)石油與化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院發(fā)布的煉油排放因子0.325t CO/t 原油加工量和乙烯排放因子1.9t CO/t 乙烯進(jìn)行估算，2020年我國(guó)煉化行業(yè)CO排放量為2.87億噸左右，約占我國(guó)石化行業(yè)CO排放量的26%，占我國(guó)碳排放總量的2.5%。未來，在“雙碳”目標(biāo)的大背景下，我國(guó)煉化行業(yè)必將面臨發(fā)展與減碳的雙重挑戰(zhàn)。通過全面分析研判美國(guó)煉化行業(yè)的低碳發(fā)展策略和經(jīng)驗(yàn)做法，對(duì)我國(guó)煉化行業(yè)得到以下幾點(diǎn)啟示。

4.1 堅(jiān)持節(jié)能優(yōu)先原則，助推行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型

節(jié)能是一種重要的“能源”，也是短期內(nèi)減少CO排放的有效途徑。我國(guó)煉化行業(yè)節(jié)能潛力巨大（能耗每降低1kg 標(biāo)油，可減碳約3.08kg），應(yīng)將節(jié)能提效作為煉化行業(yè)實(shí)現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的第一戰(zhàn)略。在政策層面，可借鑒美國(guó)政府陸續(xù)出臺(tái)的提高能源使用效率的相關(guān)政策法規(guī)，如《美國(guó)清潔能源與安全法案》《低碳經(jīng)濟(jì)法案》等，逐步健全完善我國(guó)節(jié)能法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)體系，進(jìn)一步加強(qiáng)能量的管控治理與督查，重新修訂煉廠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，突出標(biāo)準(zhǔn)的引領(lǐng)和約束作用，嚴(yán)控新建煉廠/裝置的能耗總量，同時(shí)杜絕各類原料及資源的無效使用和排放。在企業(yè)層面，應(yīng)樹立節(jié)能優(yōu)先的原則，全面提升員工的節(jié)能意識(shí)，推動(dòng)踐行勤儉節(jié)約之風(fēng)；通過逐步優(yōu)化全廠生產(chǎn)工藝流程，強(qiáng)化余熱回收和能級(jí)利用，優(yōu)先選用新型的節(jié)能設(shè)備及工藝技術(shù)等節(jié)能提效措施，最大限度地降低能源消耗。

4.2 提升清潔能源占比，實(shí)現(xiàn)原料多元發(fā)展

大力發(fā)展清潔能源并推動(dòng)原料低碳化、多元化是煉化企業(yè)低碳發(fā)展的必經(jīng)之路。中長(zhǎng)期內(nèi)（未來10～15年），石油仍將是煉化行業(yè)的主要原料，應(yīng)合理控制煉化產(chǎn)能發(fā)展規(guī)模，嚴(yán)控行業(yè)碳排放總量。我國(guó)雖不像美國(guó)擁有豐富的油氣資源儲(chǔ)備，但可憑借國(guó)內(nèi)自身豐富的煤炭資源優(yōu)勢(shì)，加快破解制約煤化工低碳發(fā)展的技術(shù)瓶頸，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)煤炭資源的清潔高效利用；通過進(jìn)一步加大天然氣開發(fā)力度，逐步提升天然氣在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重。當(dāng)前在煉化生產(chǎn)過程中，化石燃料燃燒排放占總排放量的一半以上，可采取高碳燃料向低碳/無碳燃料轉(zhuǎn)型和“綠氫煉化”發(fā)展模式，加快布局可再生能源發(fā)電-綠電制氫-儲(chǔ)氫-綠氫利用等項(xiàng)目，同時(shí)增加綠電、綠氫等低碳能源占比，逐步降低過程用能的碳排放。此外，持續(xù)擴(kuò)大乙烷、丙烷和丁烷在原料中的份額；加快纖維素、木質(zhì)素等非糧生物質(zhì)資源的推廣應(yīng)用；突破甲烷、二氧化碳等碳一資源應(yīng)用的技術(shù)瓶頸等手段，以在未來煉廠的生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)石油、油田輕烴、乙烷、生物質(zhì)、廢高分子材料、CO、CH等原料的多元化供應(yīng)格局。

4.3 強(qiáng)化科技創(chuàng)新引領(lǐng)，破解低碳技術(shù)難題

低碳/負(fù)碳技術(shù)是制約煉化行業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的瓶頸問題。近年來，歐美等國(guó)際石油公司都已加大對(duì)綠色低碳技術(shù)的研發(fā)投入，著力推進(jìn)零碳制氫、氫燃料電池、CO捕集、CO化工利用、CO電化學(xué)等技術(shù)的研發(fā)與示范，并加快CO驅(qū)油與封存、富氫氣體回收以及富氧燃燒等技術(shù)的示范與推廣。科技創(chuàng)新作為推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要舉措，應(yīng)著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，進(jìn)一步加大研發(fā)投入強(qiáng)度，成立各技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)，突破制約我國(guó)煉化產(chǎn)業(yè)綠色低碳發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)問題，超前布局開展CCUS、分子煉油、原油制化學(xué)品、無碳/低碳制氫和氫能綜合利用等低碳/負(fù)碳技術(shù)研發(fā)。此外，應(yīng)順應(yīng)時(shí)代綠色低碳發(fā)展浪潮，緊抓“十四五”“十五五”最后的發(fā)展窗口和機(jī)遇期，持續(xù)踐行“減油增化”發(fā)展模式，逐步提升化工需求占石油消費(fèi)的比例，全面推進(jìn)示范型高質(zhì)量煉化一體化基地建設(shè)，并加快發(fā)展化工和新材料業(yè)務(wù)及新型綠色低碳石化工藝等。

4.4 盡快摸清“碳家底”，適時(shí)納入碳市場(chǎng)

碳排放數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是踐行“雙碳”發(fā)展目標(biāo)的根本前提。結(jié)合美國(guó)煉化企業(yè)低碳發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，在國(guó)家層面不僅構(gòu)建了完備的碳排放核查體系，并且還具有準(zhǔn)確的碳排放監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；在企業(yè)層面，如ExxonMobil、Chervon 等許多大型石油公司也都配備了自身的碳核查機(jī)構(gòu)及數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)團(tuán)隊(duì)。因此，我國(guó)煉化行業(yè)也應(yīng)統(tǒng)籌管理并運(yùn)用數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能，依托各企業(yè)積極開展自身的碳盤查、碳核查工作，盡快摸清行業(yè)“碳家底”，開展能耗產(chǎn)出效益評(píng)價(jià)測(cè)算，堅(jiān)決淘汰高耗能高排放項(xiàng)目和裝置，提前為納入全國(guó)碳市場(chǎng)做足準(zhǔn)備。我國(guó)已于2021年7月中旬正式啟動(dòng)全國(guó)碳排放權(quán)交易市場(chǎng)（CCETC），歷經(jīng)半年的市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)，整體運(yùn)行平穩(wěn)，企業(yè)減排意識(shí)不斷提升，市場(chǎng)活躍度穩(wěn)步提高，在控制和減少溫室氣體排放以及加快綠色低碳轉(zhuǎn)型方面已取得初步成效。未來，我國(guó)將在發(fā)電行業(yè)碳市場(chǎng)運(yùn)行良好的基礎(chǔ)上，逐步擴(kuò)大覆蓋范圍。煉化行業(yè)作為我國(guó)八大高耗能排放行業(yè)之一，必將在“十四五”時(shí)期擇時(shí)納入碳市場(chǎng)，這不僅有助于煉化行業(yè)嚴(yán)控碳排放總量，提前制定相應(yīng)的低碳發(fā)展戰(zhàn)略、明晰自身的碳排放空間，還將促使產(chǎn)業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級(jí)步伐，為推動(dòng)煉化行業(yè)盡早實(shí)現(xiàn)“雙碳”發(fā)展目標(biāo)作出重要貢獻(xiàn)。