摘要

 “雙碳”目標的提出對我國煉化產業低碳發展提出了更高要求，對煉化產業發展面臨的主要挑戰進行了思考：煉化整體產能仍在擴張，碳減排壓力持續增加；煉化產業節能降碳難度不斷增加，亟需強化碳減排技術創新與應用；“雙碳”目標對技術創新提出了更高要求、技術創新驅動力需進一步增強。進而，針對煉化產業面臨的挑戰和問題，提出加強產能控制和產能優化的宏觀調控，加快煉化產業結構、能源結構調整和轉型發展，加強關鍵核心和前瞻性技術研發與應用等低碳發展思路及有關建議。

關鍵詞： 煉化產業 “雙碳”目標 轉型發展 對策

2020年中國向全世界宣布將力爭實現碳達峰、碳中和的“雙碳”目標。這必將引起一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革。目前，我國仍處于中高速發展階段，作為保障國民經濟發展的支柱產業之一，煉化產業仍具有較大發展潛力。煉化產業基于化石能源的加工利用，產業規模大、能源用量多、碳排放總量較大，著眼于“雙碳”目標的實現，亟需貫徹新發展理念、探索新發展模式，從而實現低碳轉型發展。

1、“雙碳”目標約束下煉化產業發展面臨的形勢

1.1 我國煉化產業碳排放總量較大，實現碳中和時間緊、任務重

根據BP世界能源統計年鑒(2020)，2019年全球CO2排放34.2 Gt，其中我國CO2排放約9.8 Gt，約占全球CO2排放的28.8%，是美國的2倍、歐洲的2.4倍。近年來，世界主要國家和地區的CO2排放情況如圖1所示。

圖1 近年來世界主要國家和地區CO2排放的變化趨勢

 —美國; 

 —歐洲; 

 —中國; 

 —日本

數據來源：BP能源統計2020

由圖1可知，目前主要發達國家已經處于后工業化時期，經濟增長與能源需求基本脫鉤，CO2排放量已經逐步下降，歐洲、美國、日本已分別于1987年、2007年、2008年實現碳達峰。比較而言，我國當前仍處于工業化發展階段，一次能源消費仍處于上升趨勢中，因而碳排放量仍處于增長階段。歐、美等發達國家從CO2排放達峰到碳中和普遍有50～70年的過渡期，而我國力爭到2030年實現碳達峰，再到2060年實現碳中和，中間的過渡期只有30年。因此，與發達國家相比，我國為實現碳達峰到實現碳中和的預留時間相對很短。

根據有關統計數據，2019年我國煉化產業(原油加工及石油制品制造、有機化學原料制造)綜合能源消費量約為0.293 Gt標煤(1 kg標煤=29.3 MJ)，約占全國能源消費總量的6%。初步測算我國煉化產業CO2排放總量約為0.47 Gt，約占全國總排放量的5%。如果不加大減排力度，預計到2030年我國煉化產業CO2排放還將增加50%左右。之后，用30年走完發達國家50～70年的碳中和之路，我國煉化產業需要付出更加艱苦的努力。

1.2 油品需求達峰在即，化工品需求持續增長，煉化整體產能仍在擴張，碳減排壓力持續增加

新能源汽車助推我國傳統交通燃料消費達峰。2020年我國新能源汽車銷量為137萬輛，滲透率達5%，保有量為556萬輛，處于快速增長的起飛期。預計2025年新能源汽車的滲透率可提高至20%，2035年其滲透率可達50%～60%。盡管我國汽車銷量仍有較大增長空間，但從2020年至2030年，新增汽車銷量幾乎全部是新能源汽車，傳統燃油汽車銷量增長乏力。受新能源汽車替代燃油車及燃油車燃油經濟性提高影響，我國成品油消費峰值將提前至2025年前后到來，峰值達360 Mt[1]，參見表1。

表1 近年我國成品油消費數量及消費預測 Mt

注：數據來源于中國石化集團經濟技術研究院有限公司，2021。

化工產品需求仍將持續增長。未來我國工業發展將由重工業向新基建和高新技術業傾斜，產業環境的新變化將為煉化行業，特別是乙烯產業鏈的下游消費創造更大空間；構建“雙循環”新發展格局等重要戰略部署，將加速填補乙烯產業鏈高端產品空白，降低高端聚烯烴的對外依存度，并加速下游產業升級，進一步拓展消費空間。此外，隨著我國鄉村振興步伐的加快、城鎮化率的提高、人均GDP的提升，化工產品的內生需求將得到快速增長。新能源汽車的快速發展擠兌了成品油消費空間，但催生了高剛性、高抗沖聚丙烯和聚烯烴熱塑性彈性體等助力汽車輕量化發展的新材料和電池材料的消費需求等。

根據有關預測，“十四五”期間，我國煉化產能將保持持續擴張趨勢。預計2025年，我國煉油、乙烯、PX的產能將分別達989.45，63.32，54.11 Mt/a，為2020年的1.1，1.8，2.1倍[1]，見表2。行業產能的持續增加，使煉化產業的碳排放仍處于增長期，未來將面臨巨大的碳減排壓力。

表2 我國煉化產業發展預測 Mt

注：數據來源于中國石化集團經濟技術研究院有限公司，2021。

1.3 煉化產業未來節能減排難度加大，亟需強化創新減排技術的應用

“十二五”以來，隨著煉化產業先進節能技術的持續推廣應用以及節能技改項目的實施，工業能效不斷提高，我國煉化企業煉油綜合能耗從2015年的67.2 kg標油/t(1 kg標油=41.8 MJ)降至2019年的64.4 kg標油/t，乙烯綜合能耗從2015年的597.8 kg標油/t降至2019年的560.0 kg標油/t[2]，見表3。

表3 近年來我國煉化企業煉油和乙烯綜合能耗的變化 kg標油/t

注：來源于2020能源數據。

根據煉化產業用能特點，對碳達峰、碳中和主要路徑進行研究，發現節能降耗仍然是實現煉化產業碳達峰的主要措施之一。綜合權衡資源、能源、環境、效益等因素，未來采用常規技術的節能潛力在減小，節能難度不斷增加。面對實現碳中和目標的嚴峻挑戰，除了節能降耗，還需要結合工藝技術進步，不斷加大產業結構調整和轉型力度，高效推進煉化產業“雙碳”目標的實現。

1.4 “雙碳”目標對技術創新提出了更高要求，技術創新驅動力需進一步增強

技術進步和創新是實現“雙碳”目標的關鍵驅動力和必然選擇。近年來，圍繞低碳轉型和綠色發展，煉化產業領域的低碳技術研發和推廣應用力度不斷加大。這些低碳技術可分為降碳、零碳和負碳3大類。降碳技術主要包括能源系統的優化技術、數字化和智能化技術、高選擇性和低能耗加工技術等，旨在提高能源利用效率，降低加工過程碳排放。零碳技術主要包括低碳燃料和原料替代技術、綠氫技術、綠電蒸汽裂解技術、生物燃料生產技術等，旨在減少化石能源使用，加大綠氫、綠電在原料、燃料方面的利用。負碳技術主要包括碳捕集、封存，及CO2資源化技術、碳匯技術等。

減少生產過程及終端CO2的排放量，需要按照技術進展及成本高低，按照達峰期、降碳期和脫碳期進行有序實施。有關研究表明，如果延續當前政策、投資和碳減排目標，現有低碳、脫碳技術無法支撐我國實現“雙碳”目標，亟需加快低碳技術創新驅動力，實現包括原子經濟反應催化體系、綠氫煉化、高效低碳分離、過程強化、全廠能源管理、二氧化碳資源化利用、生物質原料利用等關鍵核心以及革命性先進技術的創新突破和推廣與應用。

2、國外石油公司低碳轉型趨勢

2.1 實施戰略轉型，剝離高碳排資產，發展可再生能源

國際上，殼牌公司、英國石油(BP)公司、道達爾公司、挪威國家石油公司等均已確立了2050年實現碳中和的目標，圍繞提高能源利用效率、開發高效清潔產品、開展低碳能源技術研發等，相繼制訂了戰略轉型計劃。例如：殼牌公司將電力、氫氣、生物燃料等作為增長業務，將油氣核心業務調整為轉型業務，其石油產量每年將下降1%～2%；BP公司計劃在未來10年將其油氣產量削減40%，將可再生能源(風能、太陽能和水力發電)產量擴大20倍；道達爾公司計劃于2025年將可再生能源總發電量提升至25 GW等。國外各大石油公司的低碳發展方向參見表4。

表4 國外大石油公司低碳發展方向

2.2 加快低碳創新技術在生產過程應用

近年來，國外石油公司開始積極探索以“綠氫煉化”為低碳化轉型賦能，其中歐洲公司部署“綠電-綠氫-煉化”一體化示范項目步伐明顯加快。2020年11月，BP公司宣布與全球領先海上風電開發商丹麥可再生能源集團Orsted公司合作，將在德國西北部的Lingen煉油廠開發“零碳”氫氣，利用海上風電生產“綠氫”，替代現有的天然氣制氫產能。近期，國際能源化工公司巴斯夫正在與沙比克公司、林德公司等合作打造電加熱中試裝置；陶氏化學公司正在與殼牌公司合作開發電加熱裂解技術，以顯著降低乙烯裝置碳排放。

2.3 加大CCUS技術開發及應用力度

BP、道達爾、沙特阿美等公司均表示將不斷增加碳捕集與封存利用(CCUS)技術的研發經費投入；?？松梨诠疽残紝⑵渫顿Y重心用于開發突破性的CCUS技術，旨在降低該技術的復雜性和成本，并最終促進這一關鍵技術在全球推廣。

3、煉化產業低碳發展的主要方向與思考

通過分析煉化產業實現“雙碳”目標所面臨的形勢，結合產業未來發展趨勢，重點圍繞產能優化和調控、產業結構調整以及關鍵技術研發等方向對煉化產業低碳發展進行了思考。

3.1 加強產能控制和產能優化的宏觀調控

近年來，圍繞煉化產業產能優化和產能控制，國家陸續出臺了“產業結構調整指導目錄”“煉化產業產品淘汰目錄”“關于加強高能耗、高排放建設項目生態環境源頭防控的指導意見”等一系列政策和指導意見?！笆奈濉?期間，煉化產業要繼續加大淘汰落后產能步伐，通過建立產能市場化調控機制，嚴格控制行業新增產能。首先，要確保新增產能先進性，通過完善煉化產業準入許可條件，大幅提高新建產能的安全、節能、環保準入門檻；要求新項目按照國內領先、國際先進標準進行前瞻性設計，產品結構清潔化、高端化。此外，建立市場化退出機制，通過完善以產能規模為唯一標準的產能調控方式，提高環保、能耗等約束標準，推進淘汰高能耗、高污染、低效益的老舊工藝和落后產能；將能耗和環保評價標準與稅費征收相結合，通過市場化手段倒逼低效產能退出市場，推動新舊動能轉換。探索建立“去產能”市場交易體制，新上石化項目實施等量替代或減量替代，減少重復建設；鼓勵跨地區企業間的產能指標交易，做好產能交易與能耗、排放交易制度的銜接等。

通過貫徹落實產能優化和控制相關政策、建立市場化調控機制，堅持宏觀調控不放松，持續加強煉化產能優化的宏觀調控。

3.2 加快煉化產業結構、能源結構調整和轉型發展

有關研究表明[3]，我國實現碳達峰目標的主要路徑中，產業結構調整、能源結構調整對碳減排的貢獻共計達到50%左右。結構調整和轉型發展將成為實現“雙碳”目標的重要抓手。

3.2.1 持續推進煉化產業結構調整 

“雙碳”目標下，煉化產業將繼續向園區化、規模化、清潔化、高端化、一體化方向發展，推進產業結構調整和提升重點基地競爭力仍是實現“雙碳”目標的舉措之一。

隨著多個煉化項目的建成投產以及天然氣、電力等替代能源應用規模的不斷提高，煉油產能過剩問題日益突出，除淘汰落后產能及加強產能宏觀調控外，還需繼續深入做好單廠煉油轉化的具體方案研究，把握投資強度、適用性、下游產品方案以及技術經濟可行性等。此外，通過采取總流程優化、系統工程優化、氫氣和蒸汽系統優化、環保措施的集成等措施，加強煉化一體化企業的整合優化，為碳減排提供支撐。

有關研究表明：每回收再生1 t塑料制品，可以相應減少0.36 t的CO2排放，再生資源回收利用將成為碳減排的重要路徑之一。部分發達國家明確規定塑料包裝中可再生成分比例，綠色循環經濟的發展將顯著影響石化產品從需求到供應的整個產業鏈。為此，結合綠色循環經濟發展，開發塑料回收利用的新方法、新途徑和新工藝，保持化工產能適度增長；開發高性能塑料、橡膠和纖維新品種、新牌號，以及各種高功能性膜材料、電子化學品、生物基材料等，引導產業結構調整與升級。

此外，生物基燃料和材料是以生物質為原料生產的替代產品，其全生命周期碳減排效果較為顯著。隨著全球范圍內大型能源化工公司的業務多元化轉型，生物燃料產量及規劃目標不斷增加，歐美地區不斷有煉油廠轉型或與生物煉制相耦合來生產生物柴油、生物噴氣燃料等。此外，低成本纖維素乙醇、生物燃料氣體電力和生物化工材料PLA(聚乳酸)、PHA(聚3-羥基烷酸酯)等產品技術也在不斷發展和創新。應對全球氣候變化，對煉化產業結構調整即是壓力，也是機遇。

3.2.2 能源結構向低碳化、電氣化轉型 

加快實施清潔用能替代、優化能源結構、構建清潔低碳的能源體系是煉化產業實現“雙碳”目標的重要舉措。根據國家統計年鑒，2019年我國能源消費總量4.86 Gt標煤，其中化石能源占比高達84.7%；而煉化產業能耗中，化石能源占比高于上述比例，減少化石能源占比，提高電能占比，可有效減少碳排放。根據國際可再生能源機構(IRENA)報告[4]，近十年來光伏發電、光熱發電、陸上風電和海上風電的平準化度電成本分別下降82%，47%，39%，29%。隨著技術進步，預計新能源成本很快可與化石能源競爭，可加速推動能源系統綠色轉型。由于能源供給側向綠色電力轉變，所以需求側的脫碳首先意味著終端電氣化。有關研究顯示[5]，終端電氣化率在2060年將達到70%，其中工業部門將達到69%。隨著煉化產業結構優化升級，電氣化技術將向綠色、智能方向發展。

未來應重點關注高效電轉蒸汽、大規模電制氫、高溫電加熱工藝等技術，研發核心技術裝備并推廣應用。同時，應加強電能替代技術與人工智能的融合應用，不斷提升終端電能消費設備數字化、智能化水平，助力電能在終端用能結構中的占比持續提升。穩妥推進行業“煤改氣”“煤改電”，減少煉化產業用電中的煤電比例，將煤炭消費控制在合理區間，降低碳排放強度。結合當地資源條件和企業自身用電需求，積極發展風電和光伏發電等新能源業務，支撐綠氫業務規?；l展。

3.2.3 產業轉型和跨界發展 

“雙碳”目標促使煉化產業加快業務轉型，對涉及資源型基礎設施、高新技術等一些新領域進行跨領域、跨地區、跨行業的開發。

國際上，殼牌公司、BP公司、道達爾公司、挪威國家石油公司等均相繼制訂戰略轉型計劃。中國方面，中國石油天然氣股份有限公司確定了“清潔替代、戰略接替、綠色轉型”的三步走總體部署，開發風、光、地熱資源，推動風、光、電融合發展，向油、氣、熱、電、氫綜合能源公司轉型；大力推動CCUS等碳移除技術的發展等；中國石油化工股份有限公司將氫能作為主要發展方向，打造中國第一氫能公司，加快向“油、氣、氫、電、服”綜合能源服務商轉型，并與新能源公司深度合作，利用各自優勢共同發展新能源業務等；中國海洋石油集團有限公司(中海油)宣布實施綠色油田+海上風能戰略，成立中海油融風能源有限公司，布局海上風電業務等。

盡管在低碳轉型路線、時間表上不盡相同，但在低碳轉型方向上，國內外大型石油公司都在大力開拓新領域，增加高端產品和低碳產品，發展氫能、生物燃料、可再生能源，走自己的特色產業轉型和跨界發展道路是大勢所趨。

3.3 加強關鍵核心和前瞻性技術研發與應用

3.3.1 深度降碳技術 

深度降碳技術的持續研發和應用貫穿于實現“雙碳”目標的全過程中，結合煉化產業生產特點，深度降碳技術主要包括：全廠能源系統優化技術，減少過程能耗，強化全廠能量回收；開發高收率加工轉化合成技術，提高催化劑轉化率和選擇性，簡化生產過程，降低能耗和排放；開發高效聚合及材料后加工技術，使合成材料滿足直接加工應用要求，減少后加工環節的加工能耗；開發新型高效分離技術，簡化有機原料副產物的原料精制工序，提升混合烯烴等資源的利用價值；開發高效、低成本的廢棄石油化工產品和催化劑等回收及循環利用技術，減少原料消耗和環境污染，降低生產環節碳排放；大力推進石化智能工廠建設、工業物聯網建設，推進工程設計數字化、供應鏈管理智能化，提高能源綜合利用水平，助力碳減排；加強企業數據庫建設和工業大數據分析能力建設，分析工藝、物流、能耗等領域數據，挖掘節能減排潛力。

3.3.2 綠氫技術 

氫能是推動傳統化石能源清潔高效利用和支撐可再生能源大規模發展的理想互聯媒介，也是實現交通運輸、工業和建筑等領域大規模深度脫碳的最佳選擇。目前我國在氫能基礎研究、核心材料、關鍵部件、制造工藝和集成控制等方面取得了較快發展，技術成熟度接近規?；虡I應用層級，氫能產業鏈的制、儲、運、加各環節即將打通。預計2030年后，隨著可再生能源制氫成本大幅度下降，氫能將在煉化產業等常規技術難以實現碳減排的領域得到廣泛應用。根據有關研究[6]，2019年我國煉化與化工用氫量約8.2 Mt，占全國用氫量的24.5%，化石能源制氫占59%，工藝碳排放量較大。利用氫能降低煉化產業碳排放，首先要解決綠氫來源問題。目前，利用太陽能等可再生能源制氫是綠氫生產技術主要發展方向。未來需加速研發低成本高效綠氫技術，開發高性能、低成本電解水制氫工藝和裝備，持續降低綠氫生產成本及生產中的碳排放，逐步替代灰氫，為煉化裝置提供綠色原料。

3.3.3 綠氫煉化技術 

綠氫煉化指以綠氫為基礎，重塑煉化業務傳統產品鏈、服務鏈和價值鏈，逐步推動煉化企業在氫能生產端，以可再生能源等非化石能源制氫獲得更多綠氫；在氫能應用端，以綠氫替代高碳排放化石能源燃料或原料，生產更多綠色低碳燃料和化學品，幫助煉化企業實現凈零排放目標。綠氫煉化將成煉化行業轉型升級的重要路徑，將對傳統“烴基煉化”產品和工藝流程帶來巨大變革。隨著綠電、綠氫成本的大幅度降低，除替代化石能源制氫外，還將在替代高碳排放化石燃料、生產綠色燃料和化學品等方面有較快發展，參見圖2。

圖2 綠氫主要用途示意

3.3.4 CCUS技術 

與氫能類似，CCUS技術被認為可在難以減排領域發揮重大作用。近期，隨著各大油氣公司紛紛發布“雙碳”目標，CCUS技術的研發和應用成為碳減排舉措之一。國外BP、道達爾、沙特阿美、?？松梨诘裙揪纪顿YCCUS技術，國內煉化行業也在持續推進以CO2、生物質能等為原料直接制備化學品技術、傳統煉化廠+CCUS全產業鏈技術產業化應用等。

目前，CCUS核心技術大部分不同程度地處于理論研究、實驗室研究、工業示范和小范圍商業性運作階段，成本和能耗較高、經濟性較差。未來需要進一步發展低成本CO2捕集分離技術，完善CO2輸送、油田驅油及鹽水層埋存等技術。CO2化工利用技術近年來在合成甲醇、微藻制油、電催化還原、光催化轉化等方面持續加大研發，未來可通過CO2捕集利用與新能源耦合來進一步提升技術經濟可行性。

4、建議

4.1 加強頂層設計

科學制定我國煉化產業“雙碳”目標行動方案，設立碳達峰時間表，確定碳減排合理路線圖和碳中和實施節奏。根據我國資源特點、市場供需、科技進步、碳排放和碳匯等關鍵要素的變化，適時、適度動態調整，確保煉化產業實現“雙碳”目標的同時，保持健康可持續發展。

4.2 推進關鍵技術創新與示范

綠色低碳技術是煉化產業實現“雙碳”目標的關鍵所在。要堅持科技自立自強，加強科技創新，超前部署減碳和脫碳技術研發、示范和推廣，為工業部門實現碳中和提供技術可行、經濟可承受的科技支撐。支持行業基礎共性技術的協同創新活動，加大對企業重大創新項目的政策扶持力度，推動企業開展關鍵技術的示范應用。同時，健全知識產權保障體系，營造良好創新環境，為科技創新提供有力保障。

4.3 加快構建綠色金融標準體系和參與全國碳市場

構建國內統一、與國際接軌、清晰可執行的綠色金融標準體系，利用能效信貸、綠色債券等支持煉化產業綠色節能減排項目，實現綠色轉型與發展。煉化企業要積極做好參與碳市場化的準備，強化碳資產意識，建立碳排放核查機制，做好產品碳足跡管理。通過市場機制，充分調動與增強企業減排積極性與靈活性，以更低成本實現全行業減排。

4.4 堅持系統思維，打破各種壁壘和藩籬

“雙碳”目標的提出，將對我國煉化產業帶來深刻影響與挑戰，不僅需要思想觀念的轉變、技術的進步、商業模式的創新、政策扶持和體制機制保障，還需堅持系統思維，打破各種壁壘和藩籬：一是打破能源企業、能源種類之間相互割裂、各自為戰、能源綜合效率低下的壁壘，進行多能互補，實現各類能源融合發展；二是打破不同地區、不同部門、不同群體之間的壁壘，立足全局，統一謀劃，促進全社會范圍內高效、低成本碳減排。