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1、北京大學能源研究院氣候變化與能源轉型項目中國石化行業 中國石化行業 碳達峰碳減排路徑 碳達峰碳減排路徑 研究報告研究報告THE ROADMAP TO DECARBONIZE THE PETROCHEMICAL INDUSTRY IN CHINA 2022.11中國石油消費總量控制和政策研究項目 China Oil Consumption Cap Plan and Policy Research Project封面圖片:Photo from PxHere中國石油消費總量控制和政策研究項目 (油控研究項目)中國是世界第二大石油消費國和第一大石油進口國。石油是中國社會經濟發展的重要動力,但石油的生產
2、和消費對生態環境造成了嚴重破壞;同時,石油對外依存度上升也威脅著中國的能源供應安全。為應對氣候變化和減少環境污染,“中國石油消費總量控制和政策研究”項目(簡稱油控研究項目)于 2018年 1 月正式啟動。油控研究項目在自然資源保護協會、能源基金會,以及國內外政府研究智庫、科研院所和行業協會等二十余家有影響力的單位的合作與共同努力下,旨在促進石油資源安全、高效、綠色、低碳的可持續開發和利用,助力中國跨越“石油時代”,早日進入新能源時代,為保障能源安全、節約資源、保護環境和公眾健康以及應對氣候變化等多重目標做出貢獻。北京大學能源研究院是北京大學下屬獨立科研實體機構。研究院以國家能源發展戰略需求為導
3、向,立足能源領域全局及國際前沿,利用北京大學學科門類齊全的優勢,聚焦制約我國能源行業發展的重大戰略和科技問題,按照“需求導向、學科引領、軟硬結合、交叉創新、突出重點、形成特色”的宗旨,推動能源科技進展,促進能源清潔轉型,開展專業及公眾教育,致力于打造國際水平的能源智庫和能源科技研發推廣平臺。氣候變化與能源轉型項目(CCETP)北京大學能源研究院于 2021 年 3 月啟動了氣候變化與能源轉型項目,旨在助力中國應對氣候變化和推動能源轉型,實現 2030年前碳達峰和 2060 年前碳中和的目標。該項目通過科學研究,設立有雄心的目標,制定清晰的路線圖和有效的行動計劃,為政府決策提供建議和支持。該項目
4、積極推動能源安全、高效、綠色和低碳發展,加速化石能源消費的減量化直至退出。該項目具體的研究領域涵蓋宏觀的能源與環境、經濟和社會的協調綜合發展;化石能源消費總量控制;能源開發利用技術創新;電力部門向可再生能源為主體的系統轉型;推動電氣化;高耗能部門的低碳綠色發展;可持續交通模式;區域、省、市碳中和模式的示范推廣;散煤和塑料污染治理;碳中和與碳匯;碳市場;社會公正轉型等。本報告是油控研究項目的子課題之一,報告內容為課題組獨立觀點,不代表其他方的任何觀點或立場。油控研究項目系列報告 中國石化行業碳達峰碳減排路徑研究報告中國塑料行業綠色低碳發展研究報告中國可持續航空燃料發展研究報告“十四五”公路交通領
5、域石油消費達峰研究 “十四五”城市公共領域電動汽車運營評價與經驗分享 “十四五”石化行業高質量發展研究“十四五”財稅手段支持油控路徑的規劃研究“十四五”綠色金融支持油控路徑的政策研究 中國石油消費總量控制對經濟的影響分析 中國塑料的環境足跡評估 中國農村地區電動汽車出行研究(2.0 版)中國汽車全面電動化時間表的綜合評估及推進建議(2.0 版)中國傳統燃油汽車退出進度研究與環境效益評估中國城市公共領域燃油汽車退出時間表與路徑研究 中國重型貨運部門減油路徑評估 中國石油消費總量達峰與控制方案研究 中國石油消費情景研究(2015-2050)國際石油消費趨勢與政策回顧 中國石油消費總量控制的財稅政策
6、研究 中國石油消費總量控制體制機制改革研究 油控情景下杭州市碳減排路徑研究 中國石油真實成本研究 石油開采利用的水資源外部成本研究 中國石油消費總量控制的健康效應分析 中國傳統燃油汽車退出時間表研究 CCETP 其他相關報告 新能源為主體的新型電力系統的內涵與展望中國典型省份煤電轉型優化潛力研究 電力部門碳排放達峰路徑與政策 中國散煤綜合治理研究報告 2021“十四五”推動能源轉型實現碳排放達峰中國石化行業碳達峰 中國石化行業碳達峰 碳減排路徑 碳減排路徑 研究報告研究報告The Roadmap to Decarbonize the Petrochemical Industry In Chin
7、a 作 者油控研究項目課題組 2022 年 11 月致謝石化行業是重要的高耗能和高碳排放行業,其未來發展將很大程度上影響中國整體的碳達峰碳中和進程。為助力中國雙碳目標的實現,我們組織此次研究工作,意在摸清行業的碳排放現狀,探索行業低碳綠色發展路徑。在調研和報告撰寫過程中,我們有幸獲得眾多來自政府主管部門、產業界和研究機構專家的協助,受益于他們所提供的信息和專業的意見。我們非常感謝他們的大力支持,尤其感謝白榮春、戴彥德、李永亮、田濤、王敏,Tom Sanzillo 等專家(以上中文姓名按拼音首字母順序排列)。同時,感謝彭雨豪、趙若婷和張喆在資料整理方面的協助。如果您對報告有何意見建議,請聯系:
8、目錄前言viii執行摘要ix第1章 碳減排背景下的中國石化行業 11.1 重要的高能耗和高碳排放行業 21.2 石化行業可在能源轉型中發揮重要的節點作用 21.3 石化行業將發生結構性變化 3第2章 中國石化行業碳排放現狀 42.1 行業發展規模 52.2 碳排放現狀 8第3章 基準情景下的碳排放預計 24第4章 中國石化行業碳減排路徑分析 294.1 產業結構調整 304.2 節能降耗及深度電氣化 324.3 輕質原料替代 344.4 發展綠氫 374.5 CCUS與化工行業碳利用 384.6 主要路徑碳減排潛力綜合評估 40第5章 中國石化行業碳達峰碳減排路線圖與效益評估 42第6章 政策
9、建議 45附錄47vi INSTITUTE OF ENERGY,PEKING UNIVERSITY圖目錄圖2-1:2021年中國石油加工流向圖 6圖2-2:全球“三烯三苯”產能分布 7圖2-3:2021年中國石化行業碳排放量結構分布 9圖2-4:煉油過程碳排放結構 13圖2-5:石油路線蒸汽裂解制乙烯生產碳排放結構 14圖2-6:對二甲苯(PX)生產碳排放結構 17圖2-7:聚乙烯生產碳排放結構 18圖2-8:聚丙烯生產碳排放結構 19圖2-9:PTA生產碳排放結構 20圖2-10:乙二醇生產碳排放結構 21圖2-11:聚酯生產碳排放結構 23圖3-1:基準情景下中國石化行業碳排放預測 28圖
10、4-1:中國煉油產能 30圖4-2:CCUS技術流程及分類示意圖 39圖4-3:碳減排情景與基準情景的碳排放比較 40圖4-4:中國石化行業主要碳減排路徑減排潛力 41圖5-1:采取碳減排路徑后取得的節油效益 44北京大學能源研究院 vii表目錄表2-1:2021年中國石化行業碳排放量 8表2-2:2021年中國石化行業重點子行業碳排放量 9表2-3:2021年中國石化行業重點子行業碳排放結構 10表2-4:中國煉油行業供需平衡現狀 11表2-5:中國近年來成品油供需平衡情況 12表2-6:中國近年來乙烯供需平衡現狀(石油原料乙烯)13表2-7:中國近年來丙烯供需平衡 15表2-8:中國近年來
11、芳烴供需平衡情況 15表2-9:中國近年來聚乙烯供需平衡情況 17表2-10:中國近年來聚丙烯供需平衡情況 19表2-11:中國近年來PTA供需平衡情況 20表2-12:中國近年來乙二醇供需平衡情況 21表2-13:中國近年來聚酯類產品供需平衡情況 22表3-1:基準情景特點 25表3-2:基準情景下中國石化產品產量情況 26表3-3:基準下中國石化行業碳排放預測 27表4-1:汽驅和電驅能耗及碳排放對比 33表4-2:中國部分乙烷制乙烯項目 35表4-3:中國不同原料制氫排放二氧化碳情況 37表4-4:中國石化行業主要路徑碳減排潛力匯總表 41表5-1:中國石化行業碳減排時間表 43附錄表:
12、常見石化燃料特性參數推薦值 49前言石化行業是重要的高能耗和高碳排放行業,也是國民經濟不可或缺的重要行業。2021 年中國僅石油基石化產品的碳排放就占全社會碳排放的 4%左右。石化行業產品涉及燃料和材料兩大領域,為社會提供從燃油、“三烯三苯”到合成樹脂、合成纖維、合成橡膠等各種能源及化工產品。中國石化產品的人均消費仍然顯著低于發達國家,石化行業還有較大增長空間,這意味著其低碳發展的程度將在很大程度上影響中國整體的碳達峰碳中和進程。研究石化行業的碳達峰碳減排,提高加工效率,促使石化行業節約資源能源,促進行業高端化和低碳化發展,對行業減少資源能源消耗,降低環境污染有重要意義,對保障中國能源安全有重
13、要意義,對中國“雙碳”目標的實現非常重要。本報告通過深入研究中國石化行業碳排放現狀、預測基準情景下的碳排放情況、分析碳達峰碳減排路徑、評估主要路徑碳減排潛力,制定中國石化行業碳達峰碳減排路線圖及計算減油效益,并給出了相關政策建議。本報告的分析表明,通過產業結構調整、節能降耗、深度電氣化、輕質原料替代、發展綠氫以及 CCUS 等各種路徑,與基準情景相比,中國石化行業將有望更早實現碳達峰、更少排放二氧化碳、更少消費原油。為了促進這些路徑的實現,需要在控制產能、制定標準、推廣技術和資金支持等方面采取切實措施。執行摘要x Climate Change and Energy Transition Pro
14、gram1.碳減排背景下的中國石化行業本報告所指石化行業為以石油為原料進行化學加工的產業。石化行業與國民經濟發展、人民生活和國防軍工密切相關,提供包括基礎化學原料(三烯三苯)、三大合成材料(合成樹脂、合成纖維、合成橡膠)及其他重要化工產品在內的多種產品。本研究不包括以非石油基原料生產有機原料(三烯三苯)的行業,如煤炭或甲醇制烯烴等行業。石化行業是重要的高能耗和高碳排放行業,是典型的原材料加工行業,也是國民經濟的重要支柱行業。有研究表明2019 年中國石化行業總能耗約為 1.7 億噸標煤,本研究推算2021 年中國石化行業總能耗約為 1.95 億噸標煤,總二氧化碳排放量約 4.45 億噸,占中國
15、二氧化碳排放總量的 4%左右。2021 年石化行業加工了 7.03 億噸石油,其中 5.4 億噸來自于進口。2021 年中國包括石化化工行業全行業營業收入和利潤占全國工業的比重分別為 11.3%和 13.3%。石化行業可在中國能源轉型中發揮重要的“節點”作用。石化行業作為高能耗行業,不但目前耗電量顯著,而且還具備進一步提高用電比例的潛力,其將成為消納可再生能源電力的重要載體。石化行業是氫氣最大的生產商,也是氫氣最大的下游用戶,石化行業將有可能成為綠氫的重要使用者。2021 年石化行業所有產品的含碳量約為 5.7 億噸(折 20.8 億噸 CO2)。由于產品含碳的特性,使得石化行業也具備很大的固
16、碳潛力。石化行業將發生結構性變化。石化行業的主要產品可以區分為油品和化工產品兩大類。從油品來看,社會對汽油和柴油的需求量已經到達平臺期,油品消費增長潛力有限。從化工產品來看,我國基本化工原料的對外依存度仍然較高,石化產業基本原料的不足仍然是影響我國石化行業競爭力的重要因素之一?;谛枨髠扔推愤^剩、化工品不足的現狀,減少油品產量、增加化工品比例的結構性調整將是石化行業長期的課題。2.中國石化行業碳排放現狀2021 年,中國原油加工量突破 7 億噸,同比增長 4.3%;成品油產量(汽油、煤油、柴油合計,下同)3.57 億噸,同比增長 7.9%。2021 年,石油路線乙烯產量 2825.7 萬噸,同
17、比增長 18.3%;合成材料總產量增長 6.9%。2021 年,在中國石化行業碳排放量 4.45 億噸中,化石燃料燃燒產生碳排放為 1.47 億噸,工業生產過程碳排放為 1.51億噸,凈購入電力的碳排放0.70億噸,凈購入熱力的碳排放0.77億噸。按照占比來分析,中國石化行業碳排放中燃料及動力(電、蒸汽)等排放占 66.1%,占據主要部分,工業生產產生的碳排放占 33.9%。圖1:中國石化行業2021年碳排放量及結構分布凈購入電力的碳排放6990 萬 t,15.7%化石燃料燃燒碳排放14708 萬 t,33.0%工業生產過程碳排放15069 萬 t,33.9%凈購入熱力的碳排放7530 萬 t
18、,17.4%2021 年石化行業二氧化碳排放量約 4.45 億噸,占中國二氧化碳排放總量的 4%左右。氣候變化與能源轉型項目 xi石化行業產品眾多,其中最重要的產業鏈條為煉油-成品油、乙烯丙烯-合成樹脂、芳烴-合成纖維等三大鏈條。煉油-成品油鏈條的重點子行業是煉油,乙烯丙烯-合成樹脂鏈條的重點子行業是乙烯、聚乙烯、聚丙烯,芳烴-合成纖維鏈條的重點子行業是對二甲苯、PTA、乙二醇、聚酯。2021 年煉油、乙烯、聚乙烯、聚丙烯、對二甲苯、PTA、乙二醇、聚酯等八大重點子行業的碳排放量占全行業的碳排放量比例約為76.6%。其中,煉油排放量最大,占總排放量的 51.3%,乙烯、聚乙烯、聚丙烯排放量占比
19、分別為 9.2%、1.6%和 1.4%,對二甲苯、PTA、乙二醇、聚酯排放量占比分別為4.4%、2.2%、3.0%和 3.5%。3.基準情景下中國石化行業碳排放預計根據石化行業目前的發展趨勢、碳排放現狀、國家已經出臺的涉及石化行業的相關節能降碳規劃、規范、指南和發展目標,以及行業已經開始采取的降碳行動,本研究對基準情景下石化行業碳排放做了整體評估。預計全行業將于 2035 年實現碳排放達峰,峰值在 6 億噸左右。圖2:基準情景下中國石化行業碳排放預測 0100002000030000400005000060000700002021202520302035204020502060合計煉油乙烯其他
20、萬tCO24.中國石化行業碳達峰碳減排路徑分析從宏觀角度分析,一方面石化行業目前存在煉油產能過剩、成品油大量出口、化工品仍然不足的結構性矛盾,需要通過產業結構調整解決;另一方面,石化行業是高能耗、高碳排放行業,在不影響產業安全的情況下適度進口中間基礎原料產品,保持一定的對外依存度,對全社會的節能減碳和“雙碳”目標實現均較為有利。從石化行業總體碳排放特征來看,化石燃料燃燒、工業生產過程排放、凈購入電力和熱力排放均對碳排放有較大貢獻,可以分別施策、定向減碳。通過采用包括綠氫、天然氣、乙烷、丙烷等在內的低碳原料可以減少工業生產過程中的排放,通過采用低碳燃料可以減少化石燃料燃燒碳排放,采用深度電氣化可
21、以減少凈購入電力和熱力合計的碳排放。通過 CCUS 可以減少化石燃料燃燒和工業生產過程排放等直接排放的 CO2。通過采取各種節能降耗技術及采用數字化可以取得整體減碳的效xii Climate Change and Energy Transition Program果。結合以上分析,中國石化行業碳達峰碳減排路徑可從產業結構調整、輕質原料替代、節能降耗、發展綠氫、深度電氣化、CCUS 等多方面入手。4.1 產業結構調整通過淘汰落后產能、推進產品結構性調整、適度利用進口資源等產業結構調整措施,到 2025 年原油加工量達到峰值 7.2億噸/年之后呈下降趨勢,到 2060 年原油加工量降低至 2.8億
22、噸/年,乙烯產量為 4500 萬噸/年,對二甲苯產量為 2200萬噸/年,分別比基準情景下的 2060 年相應產量降低 2 億噸/年、1500 萬噸/年和 800 萬噸/年,按照 2060 年基準情景下單位產品碳排放計算,共減少碳排放約 7400 萬噸/年。通過加大淘汰落后產能措施,2025 年前退出 8000 萬噸/年煉油產能,通過整合現有產能、等量替換來建設更高水平的煉化一體化產能 1 億噸/年煉油產能,到 2025 年中國凈增煉油產能約 0.2 億噸,達到 9.3 億噸/年左右。其中千萬噸級煉油企業能力將超過 5.8 億噸,占總煉油產能比例達到 62%。到2030 年通過進一步整合 50
23、0 萬噸以下煉廠,煉油能力下降至9 億噸/年,千萬噸級煉油企業能力超過 80%。推進產品結構性調整,降低燃料油品比例,提高化工產品比例,化工輕油平均產率到 2025 年提高到 25%,到 2030 年進一步提高到 42%,到 2060 年達到約 60%左右。適度利用進口資源,乙烯當量自給率在 2025 年突破70%,但到 2030 年再逐漸下降至 70%,并在以后長期保持在70%左右,即 2035 年乙烯消費達到 1 億噸峰值時國內乙烯產量達到 7000 萬噸,其中石油路線乙烯產量 6500 萬噸。4.2 節能降耗及深度電氣化在廣泛應用石化行業綠色工藝、節能降碳技術、數字化技術的基礎上,加大節
24、能降耗,能耗及碳減排措施加大力度,進一步推廣節能降碳技術應用深度,增強數字化技術。到2060年,與基準情景相比,全行業單位產品能耗總體水平下降 8%左右,降低碳排放約 3500 萬噸 CO2。石化行業是能源和電力消耗大戶,直接消耗石油、天然氣和煤炭等一次能源和電力、熱力等二次能源。通常大型石化企業、基地或園區都通過自備熱電裝置滿足供熱需求和部分電力需求。隨著新能源的增加,通過提高電氣化程度,將促進石化行業的低碳發展,并且有利于石化行業利用可再生電力。通過在公用工程和工藝過程中加強電氣化深度并利用可再生電力,如汽驅改電驅、電加熱蒸汽裂解、電化學還原二氧化碳制乙烯制合成氣等措施,與基準情景相比,平
25、均降低碳排放約 4%,年二氧化碳排放降低約 1800 萬噸。4.3 輕質原料替代通過蒸汽裂解原料輕質化、采用天然氣/丙烷/乙烷/甲醇等、促進生物基材料使用等措施。到2060年與基準情景相比,輕質原料生產乙烯能降低 1300 萬噸左右的碳排放。4.4 發展綠氫氫氣是石化行業的重要原料,制氫也是石化行業二氧化碳排放的來源之一。綠氫可以在綠電無法發揮作用的領域實現互補,促進以氫為原料的行業深度脫碳。面向未來,當綠氫成為穩定足量的低價氫源時,綠氫將更好的促進石化行業脫碳。每千克綠電制氫所產生的二氧化碳排放量(4.9kg/kg,參考團體標準T/CAB0078-2020 低碳氫、清潔氫與可再生能源氫的標準
26、與評價)比煤化工制氫二氧化碳排放量(22kg/kg)至少降低了四倍之多。如果按照到 2025 年石化行業綠氫應用達到 10 萬噸/年,到 2030 年達到 30 萬噸/年和到 2060 年達到超過 300 萬噸/年的路線,與“基準情景”下以天然氣制氫為主相比,到 2060 年減排二氧化碳約 4200 萬噸/年。4.5 CCUS 與化工行業碳利用碳捕捉、封存和利用(CCUS)是石化行業實現碳中和的重要路徑,成本的大幅度下降是普及 CCUS 的關鍵。工藝過程中產生的碳排放相對集中,更利于 CCUS 的應用。在已有的制氫設施配套 CCS 系統,可避免閑置資產處置和提高經濟效益。本報告分析通過采用 C
27、CUS 手段,到 2060 年與基準情景相比能降低約 3000 萬噸左右的碳排放。氣候變化與能源轉型項目 xiii5.中國石化行業碳達峰碳減排路線圖與效益評估綜合來看,中國石化行業應采用多措并舉、全面發力的路徑促進行業盡快減排、盡早達峰。如下表所示,在產業結構調整方面降低油品消費、穩定乙烯當量自給率;在輕質原料替代方面,不斷提高非石腦油路線乙烯產量;在節能降耗方面,促進行業重點產品單位能耗在 2030 年整體達到目前的標桿值或者先進值,之后繼續下降;在發展綠氫方面,不斷提高綠氫應用規模;在深度電氣化方面,首先提高動設備電氣化程度,同時逐步深化工藝裝置電氣化程度;在 CCUS 方面,穩步提高捕集
28、利用二氧化碳規模。表1:中國石化行業碳減排路徑實施時間表2021-20302030-20402040-20502050-2060產業結構調整 汽柴油消費穩步下降;煤油消費持續增加;受航空需求拉動到 2040 年前一直增加;乙烯當量自給率 上升到 70%;汽柴油消費穩步下降;煤油消費持續增加;乙烯當量自給率保持在 70%;汽柴油消費穩步下降;煤油消費基本平穩;乙烯當量自給率保持在 70%;汽柴油消費穩步下降;煤油消費開始下降;乙烯當量自給率保持在 70%;輕質原料替代 非石腦油路線乙烯達到 25%非石腦油路線乙烯達到 30%非石腦油路線乙烯達到 35%非石腦油路線乙烯達到 40%節能降耗 100
29、%的產能達到目前的能耗標桿值或者先進值要求 重點產品單位能耗比 2030 年下降 4%重點產品單位能耗比 2040 年下降 4%重點產品單位能耗比 2050 年下降 4%發展綠氫 綠氫使用達到 30 萬噸/年 綠氫使用達到 50 萬噸/年 綠氫使用達到 100萬噸/年 綠氫使用達到超過300 萬噸/年深度電氣化 動設備電氣化率達到 80%;電加熱蒸汽裂解等工藝過程深度電氣化技術開始示范。動設備電氣化率達到 100%;電加熱蒸汽裂解等工藝過程深度電氣化技術開始應用 動設備電氣化率達到 100%;電加熱蒸汽裂解等工藝過程深度電氣化技術開始推廣 動設備電氣化率達到 100%;電加熱蒸汽裂解等工藝過程
30、深度電氣化技術占比達到三分之一CCUS 捕集利用 500 萬噸 CO2 捕集利用 1000 萬噸CO2 捕集利用 2000 萬噸 CO2 年均捕集利用 3000萬噸 CO2通過上述各路徑的分析,與基準情景相比,中國石化行業將于 2025 年達峰,到 2060 年中國石化行業二氧化碳排放量可從 4.33 億噸降低到 2.21 億噸。碳減排幅度大約為 50%,其中產業結構調整、綠氫的應用和節能降耗將會是最大的減排貢獻路徑。xiv Climate Change and Energy Transition Program圖3:2021-2060年碳減排情景與基準情景的碳排放比較碳減排情景基準情景萬tC
31、O20100002000030000400005000060000700002021202520302035204020502060圖4:中國石化行業主要路徑碳減排潛力05,00010,00015,00020,00025,00030,00035,00040,00045,00050,000碳減排量(萬噸)2021年二氧化碳排放量基準情景下2060年碳排放17.1%3.0%8.0%9.7%4.2%6.9%產業結構調整輕質原料替代節能降耗發展綠氫深度電氣化CCUS采取減碳路徑后2060年碳排放量減排路線圖的實施不但能取得減少碳排放的直接效益,也會控制和降低石油消費。在采取碳減排路徑后,與基準情景相比
32、,石油消費量顯著下降,到 2060 年石油消費量僅為 2.8 億噸左右,按中國石油自產量 2 億噸為基準,石油對外依存度將從現在的 70%下降到 30%左右。氣候變化與能源轉型項目 xv圖5:中國石化行業采取碳減排路徑后取得的節油效益8,00012,00013,00020,00020,00005,00010,00015,00020,00025,000010,00020,00030,00040,00050,00060,00070,00080,000202120302035204020502060節油效益(萬噸)原油加工量(萬噸)基準情景碳減排情景節油效益6.政策建議1)控制產能嚴格控制煉油產能,
33、淘汰落后產能,推進煉油產業結構調整,按照石化產業規劃布局方案促進煉油和石化行業大型化、一體化發展。到2025年控制煉油產能在9.3億噸/年以內,之后煉油產能只減不增。對東部地區及環渤海地區 500 萬噸/年及以下煉廠淘汰或者進行產能等量減量置換。在全國范圍內推進煉油產能指標交易??刂谱詡錈犭娊ㄔO,新建石化項目不再建設自備煤電廠。2)制定標準針對低碳發展導向,完善重點產品能耗限額標準,編制重點石化產品碳排放限額標準。在綠色制造體系的基礎上,建立完善低碳評價體系,建立碳回收再利用產品的認證、綠色低碳技術評估等服務體系和平臺。3)推廣技術及時更新高耗能行業重點領域節能降碳改造升級實施指南,推廣應用成
34、熟節能降碳技術。鼓勵先進技術研發,在煉油和乙烯行業重點支持推動渣油漿態床加氫等劣質重油原料加工、先進分離、組分煉油及分子煉油、低成本增產烯烴和芳烴、原油直接裂解、電裂解爐、合成氣一步法制烯烴、電化學還原二氧化碳制乙烯技術開發應用。鼓勵現有裝置進行電氣化改造,提高電氣化程度,加強裝備電氣化與綠色能源、綠色氫能耦合利用技術應用。適應石化行業高要求,進一步提高電力技術成熟度,電氣化設備安全可靠性。在芳烴行業重點加強國產模擬移動床吸附分離成套(SorPX)技術,以及吸附塔格柵、模擬移動床控制系統、大型化二甲苯塔及二甲苯重沸爐等技術裝置的開發應用,提高運行效率,降低裝置能耗和排放。4)資金支持加快推進碳
35、交易體系建設,推動石化行業在 2023-2024年能納入碳交易市場。完善有利于綠色低碳發展的財稅、價格、金融、土地、政府采購等政策。積極發展綠色金融,配套專項基金、低碳轉型資金、低碳信貸等相關政策對應用綠色低碳技術進行扶持,推動綠色低碳技術創新,突破和推廣應用低碳前沿技術,降低企業減碳成本,特別是推動綠電和綠氫的成本降低,提高行業利用可再生能源比例。1碳減排背景下的中國石化行業氣候變化與能源轉型項目 21.1 重要的高能耗和高碳排放行業石化行業1 是能源消費大戶,其能耗和碳排放總量占全國總量比例較高。有研究表明 2019 年中國石化行業總能耗約為1.7 億噸標煤2,本研究推算 2021 年中國
36、石化行業總能耗約為1.95 億噸標煤,總二氧化碳排放量約 4.45 億噸,占中國二氧化碳排放總量的 4%左右。如果將范圍擴展到整個石化化工行業(包括國民經濟分類中代碼 25 石油、煤炭及其他燃料加工業中的“2511 原油加工及石油制品制造”、“2522 煤制合成氣生產”和“2523 煤制液體燃料生產”,代碼 26 化學原料和化學制品制造業),石化化工行業碳排放占到全國的 13%。石化行業也是典型的原材料加工行業,與鋼鐵、有色、建材等行業類似,其產業鏈源頭是資源和能源。石化行業的主要原料是石油,2021 年石化行業加工了 7.03 億噸石油。中國消費的石油幾乎全部作為石化行業的原料。由于石油資源
37、稟賦不足,中國已經多年是世界最大石油進口國,2021 年中國進口了 5.4 億噸的石油,石油進口依存度為 72%。同時,石化行業是國民經濟的重要支柱行業,2021 年中國包括石化行業在內的石化化工行業全行業實現營業收入14.45 萬億元,比歷史上最好的年份超出 4000 億元,實現利潤總額 1.16 萬億元,比上年增長了 127%,營業收入和利潤占全國工業的比重分別為 11.3%和 13.3%3。隨著我們工業化進程已經逐漸進入后期,鋼鐵、水泥、有色等高耗能、高排放行業的發展規模已經進入平臺期并逐步下降,其碳排放也將隨之減少。相比之下,石化行業發展規模預計在未來 10 多年仍將持續增長,這意味著
38、其低碳發展的程度將在很大程度上影響中國整體的碳達峰碳中和進程。1 本報告所指石化行業為以石油為原料進行化學加工的產業。石化行業與國民經濟發展、人民生活和國防軍工密切相關,提供包括基礎化學原料、三大合成材料(合成樹脂、合成纖維、合成橡膠)及其他重要化工產品在內的多種產品。本研究不包括以非石油基原料生產有機原料(三烯三苯)的行業,如煤炭或甲醇制烯烴等行業。2 劉紅光等。我國石化產業碳達峰、碳中和實現路徑研究J,當代石油石化,2022 年,第 30 卷第 2 期。3 數據來自于 2021 年度中國石油和化學工業經濟運行新聞發布會。研究石化行業的碳達峰碳減排,提高加工效率,促使石化行業節約資源能源,促
39、進行業高端化和低碳化發展,對行業減少資源能源消耗,降低環境污染有重要意義,對保障中國能源安全有重要意義,對中國“雙碳”目標的實現非常重要。1.2 石化行業可在能源轉型中發揮重要的節點作用當前世界和中國的能源轉型正在進行,可再生能源的發展日新月異,在供給側可再生能源發電占比不斷提高,在需求側全社會電氣化程度不斷加深。石化行業作為高能耗行業,不但存量耗電量顯著,而且還具備進一步提高用電比例的潛力,其將成為消納可再生能源電力的重要載體。石化行業是氫氣最大的生產商,也是氫氣最大的下游用戶。石化行業所需氫氣目前仍然依靠天然氣制氫及煤制氫等化石能源制氫,在制氫過程中有大量二氧化碳排放。隨著以可再生能源發電
40、制取綠氫產業的發展,石化行業將有可能成為綠氫的重要使用者。石化行業產品中油品以及有機合成材料均為含碳產品。2021 年石化行業所有產品的含碳量約為 5.7 億噸(折 20.8 億噸 CO2)。由于產品含碳的特性,使得石化行業也具備很大的固碳潛力。傳統能源的使用中排放的二氧化碳或溫室氣體將有可能通過化工的過程進行捕集而轉變為油品或者化工原料,起到捕碳減碳的作用。3 Climate Change and Energy Transition Program1.3 石化行業將發生結構性變化石化行業的主要產品可以區分為油品和化工產品兩大類。油品包括汽油、柴油、煤油等作為燃料使用的產品,化工產品包括以“三
41、烯三苯”為代表的基本有機原料及下游合成材料等產品。從油品來看,隨著全社會電氣化程度加深,交通領域電氣化的快速轉型,“公轉鐵”(減少公路運輸、增加鐵路運輸)運輸結構調整的持續推進,社會對汽油和柴油的需求量已經到達平臺期。2021 年成品油(汽油、柴油和煤油)總體表觀消費量僅比 2016 年增長了 1.8%,其中汽油和柴油消費量增長更微,合計僅比 2016 年增長了 1.2%。由于需求側疲軟導致煉油產能過剩,成品油大量出口。2021 年我國出口成品油 4033 萬噸,占成品油產量的 11.3%。從化工產品來看,隨著需求的增加,雖然化工產品產能在持續擴大,但是我國基本化工原料的對外依存度仍然較高。以
42、最重要的基本有機原料乙烯為例,2021 年我國乙烯的當量消費量為 5800 萬噸,自給率約為 64%。當年直接進口乙烯 207萬噸,乙烯下游最大宗的兩大類產品聚乙烯和乙二醇進口量分別達 1459 萬噸和 843 萬噸,相當于又進口了 2130 萬噸乙烯。石化產業基本原料的不足仍然是影響我國石化行業競爭力的重要因素之一?;谛枨髠扔推愤^剩、化工品不足的現狀,減少油品產量、增加化工品比例的“降油增化”結構性調整將是石化行業長期的課題。2中國石化行業碳排放現狀5 Climate Change and Energy Transition Program2.1 行業發展規模本課題研究的邊界是從煉油開始到
43、合成材料及有機化工原料為止的石化行業,按照國民經濟分類,主要包括“2511 原油加工及石油制品制造”、“2614 有機化學原料制造”、“265 合成材料制造”等主要細分行業。按照石化行業產業鏈,合成樹脂(塑料)、合成橡膠和合成纖維等三大合成材料是石化下游的最主導和最重要產品。以“三烯三苯”為代表的有機原料是石化行業主要的中間產品,用作生產合成材料等的原料。煉油是有機原料的上游,提供生產“三烯三苯”的原料。人們對三大合成材料及其他石化產品的需求最終將傳導到初始原料石油的消費上面,如圖 2.1 所示。氣候變化與能源轉型項目 6圖2-1:2021年中國石油加工流向圖石油燃料油,船舶,發電、陶瓷工業等
44、2021 年原油加工量70300 萬噸50.8%94004200600進口石腦油 760三大合成材料合計:17000三烯三苯合計:13420成品油357006.2%重油 4350聚乙烯1830聚丙烯2370瓶級聚酯1006滌綸長絲/短纖4488丁苯橡膠125順丁橡膠108乙烯2830丙烯4300丁二烯390苯1460甲苯1500二甲苯294013.4%化工輕油94006.8%LPG4800工業及民用燃料等汽油、柴油、煤油、潤滑油,用于交通運輸和機械工業7.9%0.3%石油瀝青5550石油瀝青 5550石蠟 1804.3%石油焦3030高等級道路材料、防水材料等5.1%其他3610食品工業、包裝
45、工業和蠟燭生產等行業發電、冶金、化工原料等5.2%消耗3680單位:萬t7 Climate Change and Energy Transition Program2021 年,中國原油加工量突破 7 億噸,同比增長 4.3%;成品油產量(汽油、煤油、柴油合計,下同)3.57 億噸,同比增長 7.9%。2021 年,石油路線乙烯產量 2825.7 萬噸,同比增長 18.3%;合成材料總產量增長 6.9%4。從上世紀 80 年代開始,石化產業的生產主力逐步遷移至亞洲、中東和非洲。中國已經成為世界上最大的化學品制造國,在 2019 年全球份額達到 39%。依據現在趨勢,預測全球化工生產到 2030
46、 年將增長 30%,2050 年將增長 60%,塑料制品在 5 年之內將會增長 30%5。根據 IEA 在 2018 年的測算,全球石化基礎材料占石油消費的 12%左右6,二氧化碳排放量約占據全球排放的 6.3%7。隨著對燃料需求的減少,石化產品在石油消費占比會進一步提高。煉化一體化裝置已經成為一個全4 數據來自于 2021 年度中國石油和化學工業經濟運行新聞發布會。5 Joel Tickner,et al.Transitioning the Chemical Industry:The Case for Addressing the Climate,Toxics,and Plastics Cr
47、isesR,20216 IEA,The Future of PetrochemicalsR,20187 WRI,4 Charts Explain Greenhouse Gas Emissions by Countries and SectorsEB/OL,2020.https:/www.wri.org/insights/4-charts-explain-greenhouse-gas-emissions-countries-and-sectors8 IHS Markit,Petrochemical Industry OverviewR,20219 IEA,Oil 2021 Analysis an
48、d forecast to 2026R,2021球的趨勢,預計到 2030 年會達到全球規模的三分之一,2050年會達到一半。未來美國、中國和中東將會是最大的石化產品生產國6。2021 年,全球七大基礎石化產品(“三烯三苯”和甲醇)的產能為 7.38 億噸,中國占 45%,北美占 15%,中東占 12%。自 2000 年來,因全球人口增長,經濟發展,生活和城市化水平提高,全球石化產業的年平均增長率為 4.1%。2021 年,全球基礎石化產品的產量大約為 5.42 億噸。新冠疫情導致全球GDP 下降了 3.7%。乙烯,丙烯和對二甲苯的市場有增無減,主要因為線上購物,居家辦公,醫療器械的需求增長。
49、另一方面,像甲醇,芳烴等石化產品的市場大幅萎縮,因為這些產品和染料和建筑材料息息相關8。圖2-2:全球“三烯三苯”產能分布 020406080100120140160180200乙烯丙烯丁二烯二甲苯苯甲苯產能(百萬噸)北美西歐中東中國東南亞數據來源:IHS Markit,Petrochemical Industry Overview,2021全球石化行業需求結構發生變化,交通燃料對石油的需求逐漸減少,石化產品將會在未來成為石油消費最大的驅動力。IEA 預計可以減少溫室氣體排放的輕質原料,比如乙烷,液化石油氣和石腦油預計在 2019-2026 年間平均每天增長430 千桶,其中 2/3 將用于石
50、化產品,主要需求來自于中國和美國9。氣候變化與能源轉型項目 82.2 碳排放現狀2.2.1 總體情況如前所述本研究的范圍為從煉油開始到合成材料及有機化工原料為止的石化行業,行業碳排放現狀是此過程中產生的直接和間接碳排放。由于石化行業產品眾多,工藝復雜,因此本研究按照重點產業鏈條及重點產品進行梳理,通過研究重點產品排放特征,再進行合理外推,計算全行業總體碳排放情況。經研究 2021 年,在中國石化行業碳排放量 4.45 億噸中,化石燃料燃燒產生碳排放為 1.47 億噸,工業生產過程碳排放為 1.51億噸,凈購入電力的碳排放0.70億噸,凈購入熱力的碳排放0.77億噸。按照占比來分析,中國石化行業
51、碳排放中燃料及動力(電、蒸汽)等排放占 66.1%,占據主要部分,工業生產產生的碳排放占 33.9%。表2-1:2021年中國石化行業碳排放量序號源類別單位碳排放量,萬 tCO2占比1化石燃料燃燒碳排放萬 t14708 33.0%2工業生產過程碳排放碳輸入萬 t223258 碳輸出產品(主產品、副產品)萬 t207981 三廢固定(渣、塵、污泥)萬 t208 工業生產過程碳排放輸入-輸出萬 t15069 33.9%3CO2回收利用量萬 t0 4凈購入電力的碳排放萬 t6990 15.7%5凈購入熱力的碳排放萬 t7739 17.4%6溫室氣體排放總量 1+2-3+4+5萬 t44506*備注:
52、中國石化行業目前整體還未有大規模 CCUS 項目投產,但 2022 年取得一定進展,中國石化齊魯石化-勝利油田百萬噸級 CCUS 項目于 2022 年 8 月投運。9 Climate Change and Energy Transition Program圖2-3:2021年中國石化行業碳排放量結構分布凈購入電力的碳排放6990 萬 t,15.7%化石燃料燃燒碳排放14708 萬 t,33.0%工業生產過程碳排放15069 萬 t,33.9%凈購入熱力的碳排放7530 萬 t,17.4%2021 年石化行業二氧化碳排放量約 4.45 億噸,占中國二氧化碳排放總量的 4%左右。石化行業產品眾多,
53、其中最重要的產業鏈條為煉油-成品油、乙烯丙烯-合成樹脂、芳烴-合成纖維等三大鏈條。煉油-成品油鏈條的重點子行業是煉油,乙烯丙烯-合成樹脂鏈條的重點子行業是乙烯、聚乙烯、聚丙烯,芳烴-合成纖維鏈條的重點子行業是對二甲苯、PTA、乙二醇、聚酯。2021 年煉油、乙烯、聚乙烯、聚丙烯、對二甲苯、PTA、乙二醇、聚酯等八大重點子行業的碳排放量占全行業的碳排放量比例約為76.6%。其中,煉油排放量最大,占總排放量的 51.3%,乙烯、聚乙烯、聚丙烯排放量占比分別為 9.2%、1.6%和 1.4%,對二甲苯、PTA、乙二醇、聚酯排放量占比分別為4.4%、2.2%、3.0%和 3.5%(見表 2.2)。表2
54、-2:2021年中國石化行業重點子行業碳排放量序號重點子行業產量(萬 t)噸產品碳排放量(tCO2)總排碳量(萬 tCO2)占比1煉油703000.3252284851.3%2乙烯28301.44040759.2%3對二甲苯21320.9119544.4%4聚乙烯18320.397091.6%5聚丙烯23740.266381.4%6PTA(精對苯二甲酸)52830.189672.2%7乙二醇8221.6513523.0%8聚酯56640.2715473.5%小計3408976.6%其他1041723.4%合計44506100.0%備注:“噸產品碳排放量”系參考GB/T 32151.10-201
55、5 溫室氣體排放核算與報告要求 第 10 部分:化工生產企業,在考慮目前行業的典型工藝的基礎上,根據消耗指標計算得出。氣候變化與能源轉型項目 10從不同產品的碳排放特征來看,化石燃料燃燒和工業生產過程中的碳排放基本只涉及煉油、乙烯和對二甲苯,其他產品的碳排放基本都來自于凈購入的電力和熱力(見表2.3)。因此,從碳減排角度來說,減少煉油、乙烯和對二甲苯生產環節的燃10 Alexander H.Tullo,Decarbonizing petrochemicals will cost nearly$800 billionJ/OL,c&en CHEMICAL&ENGINEERING NEWS,2022
56、,Vol100,Issue 19,https:/cen.acs.org/business/Decarbonizing-petrochemicals-cost-nearly-800/100/i1911 Ivy Yin,Chinas carbon market may cover refining and petrochemical sector by 2022-2023EB/OL,2021,https:/ 2%左右10。根據 WRI 和中國石油大學的測算,中國石化化工碳排放大概占全國碳排放的 14.7%(包含煤化工),占全球碳排放的 3.3%11。11 Climate Change and En
57、ergy Transition Program2.2.2 煉油煉油產品種類多,用途廣,其中需求量較大的產品主要有九種,分別為汽油、煤油、柴油、液化氣、化工輕油、燃料油、12 降油增化即減少成品油產率及產量,增加化工輕油產率。瀝青、石油焦、潤滑油等,約占中國原油消費比重的 92%以上。當前,成品油(汽煤柴)仍是原油的主要消費產品,2021 年占原油總加工量的 50.8%。表2-4:中國煉油行業供需平衡現狀年份原油產量表觀消費量煉油能力原油加工量產能利用率(%)成品油(汽煤柴)產量成品油產率(%)20171915160396800005677771.03479261.320181891162245
58、825006035773.23603459.720191910166060884616519873.73603255.320201949270228886656744176.13312649.120211989870961906007030077.63573850.8單位:萬t,萬t/a數據來源:國家統計局、海關統計、油控研究系列報告、專家訪談。整體來說,煉油行業呈現以下特征:國內原油產量基本保持穩定,維持在 1.9 億噸左右。產能逐年提升,2021 年已經突破 9 億噸;但產能利用率偏低,2021 年僅 77.6%,低于全球平均水平(79.4%)。煉油產品以成品油為主,但成品油產率整體在逐年
59、下降。由于國內成品油需求增長有限,成品油出口量在過去 5 年均維持在較高水平,出口量占產量的比例平均達到 13%,隨著下游交通領域的電動化發展趨勢加快,對成品油需求預計在未來幾年將進一步呈下降態勢。這一趨勢傳導到上游的煉油行業,將進一步促進“降油增化”12。氣候變化與能源轉型項目 12表2-5:中國近年來成品油供需平衡情況年份油品產量進口量出口量表觀消費量2017成品油合計34792452410031144汽油128452105511791柴油1771775172616066煤油4231376131932882018成品油合計36034528460831954汽油138884512881264
60、5柴油1737671185315594煤油4770413146737162019成品油合計36032519553831013汽油1412133163712517柴油16638119213914618煤油5273367176138782020成品油合計33126437457428989汽油1317248160011620柴油15905123197714052煤油404926699833172021成品油合計35738269403331974汽油1545736145614038柴油1633776172014693煤油39441578573244單位:萬t數據來源:國家統計局、海關統計、油控研究系列
61、報告、專家訪談。13 Climate Change and Energy Transition Program隨著煉油行業主要產品由交通燃料向化工用油方向轉變,煉油產品不斷輕質化,原油加工深度更高,生產過程更加清潔化,延遲焦化和催化裂化產能將增長緩慢,而生產高質量油品和化工原料的加氫裝置能力占比將不斷提高。當前中國煉油過程單位平均能耗約為 0.1 噸標煤/t 原油,碳排放系數平均為 0.325 tCO2/t 原油13,年排碳合計約 2284813 此處及以下子行業碳排放計算方式是按照GB/T 32151.10-2015 溫室氣體排放核算與報告要求第 10 部分:化工生產企業計算得來。萬 tCO
62、2。其中,生產過程排碳主要來自催化裂化催化劑燒焦、連續重整催化劑燒焦、制氫等工藝過程,排碳量約占總排碳量的 50%;燃料燃燒和火炬燃燒所引起的排碳量約占總排碳量的27%;凈購入的電力和熱力導致的間接排碳量約占總排碳量的23%。煉油過程碳排放結構如圖 2.4 所示。圖2-4:煉油過程碳排放結構煉油碳排放結構化石燃料燃燒碳排放占比,27%工業生產過程碳排放占比,50%凈購入電力的碳排放占比,12%凈購入熱力的碳排放占比,11%2.2.3 乙烯目前中國是全球最大的乙烯當量消費國和僅次于美國的第二大乙烯生產國,且仍處于快速發展階段,“十三五”期間國內乙烯產能、產量、當量消費量年均增速分別高達 10.0
63、%、9.7%和9.4%。中國近年來石油路線乙烯供需平衡現狀如表2.6所示。表2-6:中國近年來乙烯供需平衡現狀(石油原料乙烯)年份產量(萬 t)進口量(萬 t)出口量(萬 t)表觀消費量(萬 t)201718222161203720181841258020992019205225112302氣候變化與能源轉型項目 14年份產量(萬 t)進口量(萬 t)出口量(萬 t)表觀消費量(萬 t)202021601989234820212826207193013單位:萬t 數據來源:國家統計局、海關統計、油控研究系列報告、專家訪談。中國乙烯消費結構大體與世界相同,聚乙烯(含EVA樹脂)是最大的下游消費領
64、域,占比 63%;其次是環氧乙烷/乙二醇,占比 22%。由于國內聚酯產業規模很大,使得乙烯消費結構中環氧乙烷/乙二醇所占比例遠高于世界平均水平。此外,由于中國的資源稟賦,現有 PVC 產業以依托煤炭資源的電石法為主,消耗乙烯比例較小。石油原料蒸汽裂解路線制乙烯噸乙烯排放二氧化碳 1.44噸,整體碳排放量約 4075 萬噸。蒸汽裂解路線碳排放主要來自裂解爐用燃料燃燒排碳,占到總排放的 83%左右。其次是蒸汽消耗折排碳,占 12%左右。再次是電力消耗折排碳,占 4%左右。此外還有少量清焦尾氣等排碳,占 1%左右。圖2-5:石油路線蒸汽裂解制乙烯生產碳排放結構凈購入電力的碳排放占比,4%乙烯碳排放結
65、構化石燃料燃燒碳排放占比,83%工業生產過程碳排放占比,1%凈購入熱力的碳排放占比,12%2.2.4 丙烯丙烯的主要用途為生產聚丙烯、環氧丙烷、苯酚丙酮、丁辛醇等系列化工產品,是重要的基本有機化工原料之一。2021年中國近年來丙烯供需平衡如表 2.7 所示。中國丙烯的來源中有煉廠催化裂化 FCC、裂解乙烯副產、甲醇制烯烴和丙烷脫氫等。其中煉廠催化 FCC 制丙烯的能耗及碳排放計入煉油能耗及碳排放,蒸汽裂解乙烯副產丙烯能耗及碳排放計入乙烯能耗及碳排放。甲醇制烯烴不屬于傳統石油路線加工。15 Climate Change and Energy Transition Program表2-7:中國近年
66、來丙烯供需平衡 年份產量(萬 t)進口量(萬 t)出口量(萬 t)表觀消費量(萬 t)20172836310031462018303528603321201933123131362820203610251138592021429724994538數據來源:國家統計局、海關統計、油控研究系列報告、專家訪談。2.2.5 芳烴芳烴主要包括苯、甲苯、二甲苯、對二甲苯等主要產品。中國近年來苯、甲苯、二甲苯、對二甲苯的供需情況如表2.8 所示。表2-8:中國近年來芳烴供需平衡情況年份產品產量(萬 t)進口量(萬 t)出口量(萬 t)表觀消費量(萬 t)2017苯90025041147甲苯712510763
67、二甲苯12907801368對二甲苯9441444323802018苯98725741240氣候變化與能源轉型項目 16年份產品產量(萬 t)進口量(萬 t)出口量(萬 t)表觀消費量(萬 t)甲苯777332808二甲苯13526811418對二甲苯10231590025942019苯111019441300甲苯10363341066二甲苯20149612109對二甲苯14651497029542020苯127221001481甲苯12894581327二甲苯257312402697對二甲苯19631386033492021苯146029611755甲苯151421101525二甲苯2943
68、10903052對二甲苯2132136503497數據來源:國家統計局、海關統計、油控研究系列報告、專家訪談。17 Climate Change and Energy Transition Program按照GB 30251-2013 煉油單位產品能源消耗限額,苯、甲苯、二甲苯加工能耗計入煉油綜合能耗,因此芳烴生產中增加的能耗及碳排放主要來自于對二甲苯(PX)生產。對二甲苯(PX)是二甲苯的最主要加工產品,也是芳烴下游的最大宗品種,其能耗占芳烴下游加工的主要部分。目前噸對二甲苯(PX)單位能耗為 0.32 噸標煤,排放二氧化碳 0.91噸。2021 年對二甲苯(PX)生產共排放 1949 萬噸
69、二氧化碳。對二甲苯(PX)生產碳排放結構情況如圖 2.6 所示。圖2-6:對二甲苯(PX)生產碳排放結構凈購入熱力的碳排放占比,0%凈購入電力的碳排放占比,14%對二甲苯碳排放結構化石燃料燃燒碳排放占比,86%工業生產過程碳排放占比,0%2.2.6 聚乙烯聚乙烯是乙烯下游最大宗加工產品,是世界產量和消費量最大的通用塑料產品之一。聚乙烯具有優良的力學性能、電絕緣性、耐化學腐蝕性、耐低溫性和優良的加工性能。聚乙烯通常分為低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)。LDPE主要用于薄膜、注塑制品等;LLDPE 主要用于薄膜制品等;HDPE 主要用于吹塑制品、注
70、塑制品、薄膜片材、管材制品等。聚乙烯制品廣泛應用于工業、農業、汽車、通訊以及日常生活等領域。中國近年來聚乙烯供需平衡情況如表 2.9 所示。表2-9:中國近年來聚乙烯供需平衡情況年份產量(萬 t)進口量(萬 t)出口量(萬 t)表觀消費量(萬 t)201715541179252708201815831402232963氣候變化與能源轉型項目 18年份產量(萬 t)進口量(萬 t)出口量(萬 t)表觀消費量(萬 t)201917941667283432202020321853253860202122901459513698數據來源:國家統計局、海關統計、油控研究系列報告、專家訪談。中國聚乙烯產品
71、單位能耗約為 0.2 噸標煤/噸產品,二氧化碳排放約為 0.39 噸/噸產品,2021 年石油路線聚乙烯產量約為 1832 萬噸,排放二氧化碳總量約為 709 萬噸。聚乙烯生產碳排放結構情況如圖 2.7 所示。圖2-7:聚乙烯生產碳排放結構凈購入熱力的碳排放占比,16%凈購入電力的碳排放占比,84%聚乙烯碳排放結構化石燃料燃燒碳排放占比,0%工業生產過程碳排放占比,0%2.2.7 聚丙烯聚丙烯是丙烯下游最大宗加工產品,是世界五大通用熱塑性合成樹脂之一,是主要的通用塑料產品之一。聚丙烯可生產編織、注塑、薄膜、纖維等制品,廣泛應用于汽車、電器、日用品、家具和包裝等領域。中國近年來聚丙烯供需平衡情況
72、如表 2.10 所示。19 Climate Change and Energy Transition Program表2-10:中國近年來聚丙烯供需平衡情況年份產量(萬 t)進口量(萬 t)出口量(萬 t)表觀消費量(萬 t)20171979318302267201820923283123892019223534934255020202554453362971202128603181273050數據來源:國家統計局、海關統計、油控研究系列報告、專家訪談。中國聚丙烯產品單位能耗約為 0.13 噸標煤/噸產品,二氧化碳排放約為 0.26 噸/噸產品,2021 年石油路線聚丙烯產量約為 2374 萬
73、噸,排放二氧化碳總量約為 614 萬噸。聚丙烯生產碳排放結構情況如圖 2.8 所示。圖2-8:聚丙烯生產碳排放結構凈購入熱力的碳排放占比,13%凈購入電力的碳排放占比,87%聚丙烯碳排放結構化石燃料燃燒碳排放占比,0%工業生產過程碳排放占比,0%氣候變化與能源轉型項目 202.2.8 精對苯二甲酸(PTA)精對苯二甲酸(PTA)是合成纖維生產最大宗的原料,也是對二甲苯最主要的下游加工產品。中國近年來 PTA 供需平衡情況如表 2.11 所示。表2-11:中國近年來PTA供需平衡情況年份產量(萬 t)進口量(萬 t)出口量(萬 t)表觀消費量(萬 t)2017356854523569201840
74、74778440472019447510269449120204950628549152021528382585029數據來源:國家統計局、海關統計、油控研究系列報告、專家訪談。中國 PTA 產品單位能耗約為 0.09 噸標煤/噸產品,二氧化碳排放約為 0.18 噸/噸產品,2021 年 PTA 產品排放二氧化碳總量約為967萬噸。PTA生產碳排放結構情況如圖2.9所示。圖2-9:PTA生產碳排放結構凈購入熱力的碳排放占比,14%凈購入電力的碳排放占比,86%PTA(精對苯二甲酸)碳排放結構化石燃料燃燒碳排放占比,0%工業生產過程碳排放占比,0%21 Climate Change and En
75、ergy Transition Program2.2.9 乙二醇乙二醇是合成纖維生產的主要原料之一,也是乙烯除聚乙烯外的最大下游加工產品。中國近年來乙二醇供需平衡情況如表 2.12 所示。表2-12:中國近年來乙二醇供需平衡情況年份產量(萬 t)進口量(萬 t)出口量(萬 t)表觀消費量(萬 t)2017572 875 2 1442 2018669 980 0 1559 2019747 995 1 1712 2020881 1055 6 1929 20211222 843 12 2052 數據來源:國家統計局、海關統計、油控研究系列報告、專家訪談。中國石油路線乙二醇產品單位能耗約為 0.68
76、噸標煤/噸產品,二氧化碳排放約為 1.65 噸/噸產品,2021 年石油路線乙二醇產量約為 822 萬噸,排放二氧化碳總量約為 1360 萬噸。乙二醇生產碳排放結構情況如圖 2.10 所示。圖2-10:乙二醇生產碳排放結構凈購入熱力的碳排放占比,60%凈購入電力的碳排放占比,40%乙二醇碳排放結構化石燃料燃燒碳排放占比,0%工業生產過程碳排放占比,0%氣候變化與能源轉型項目 222.2.10 聚酯(PET)聚酯(PET)的主要品種包括聚酯瓶片及滌綸長絲、短纖、工業絲等,其供需平衡情況如表 2.13 所示。表2-13:中國近年來聚酯類產品供需平衡情況年份產品產量(萬 t)進口量(萬 t)出口量(
77、萬 t)表觀消費量(萬t)2017聚酯瓶片6964216485滌綸長絲2599142072405滌綸短纖50016101449滌綸工業絲1692461252018聚酯瓶片7796275507滌綸長絲2904132312686滌綸短纖55019103482滌綸工業絲1732451302019聚酯瓶片8725290575滌綸長絲3142112722874滌綸短纖6302298555滌綸工業絲1791441362020聚酯瓶片9426234715滌綸長絲34089274309823 Climate Change and Energy Transition Program年份產品產量(萬 t)進口量(
78、萬 t)出口量(萬 t)表觀消費量(萬t)滌綸短纖7021980652滌綸工業絲1842431432021聚酯瓶片10066318702滌綸長絲3767123053404滌綸短纖7211693658滌綸工業絲237556185數據來源:國家統計局、海關統計、油控研究系列報告、專家訪談。中國聚酯產品能耗約為 0.1 噸標煤/噸產品,二氧化碳排放約為 0.27 噸/噸產品,2021 聚酯產品排放二氧化碳總量約為 1547 萬噸。聚酯生產碳排放結構情況如圖 2.10 所示。圖2-11:聚酯生產碳排放結構凈購入熱力的碳排放占比,73%凈購入電力的碳排放占比,27%聚酯碳排放結構化石燃料燃燒碳排放占比,
79、0%工業生產過程碳排放占比,0%3基準情景下的碳排放預計 25 Climate Change and Energy Transition Program根據石化行業目前的發展趨勢、碳排放現狀、國家已經出臺的涉及石化行業的相關節能降碳規劃、規范、指南和發展目標,以及行業已經開始采取的降碳行動,本研究對基準情景下石化行業碳排放做了整體評估。預計全行業將于 2035 年實現碳排放達峰,峰值在 6 億噸左右。此情況下的碳排放評估,基于如表 3.1 所示的假設:表3-1:基準情景特點202520302035204020502060油品需求汽柴油消費開始進入下降通道煤油消費受航空需求拉動到 2040 年前
80、一直增長。煤油消費進入下降通道化工消費到 2035 年乙烯消費量達到 1 億噸的峰值,人均消費量從目前的 42kg/人左右增加到 2035 年 71kg/人左右,位于歐洲乙烯人均消費峰值(約 56kg/人)和美國(約 90kg/人)之間。隨著可降解塑料、塑料再生的發展以及進口下游產品,乙烯當量消費量開始呈現下降趨勢,到 2060 年人均乙烯消費量約60kg/人左右,總乙烯消費量達到 7200萬噸左右。石化行業主要立足國內,2030 年乙烯當量自給率超過 90%,2030 年以后芳烴當量自給率超過 90%,PX 產量超過 3600 萬噸。其他下游產品自給率平均超過 90%。乙烯消費達到峰值,乙烯
81、產量 9000萬噸,其中石油路線乙烯產量 8000萬噸,其他 1000 萬噸來自甲醇制烯烴及其他非石油基原料。芳烴和下游產品平均自給率達到 95%以上。乙烯當量自給率維持 90%,芳烴和其他下游產品自給率維持 100%。政策要求產業政策、能耗標準及碳減排措施按照目前政策要求。單位產品碳排放強度比 2021 年下降4%左右,30%的產能能耗達到目前的標桿值水平。比 2021 年下降8%左右,50%的產能能耗達到目前的標桿值水平。比 2030 年下降 4%左右。比 2035年下降4%左右。比 2040年下降4%左右。比 2050年下降4%左右。氣候變化與能源轉型項目 26此情景下中國重點石化產品產
82、量如表 3.2 所示。表3-2:基準情景下中國石化產品產量情況序號重點子行業20212025203020352040205020601煉油(加工量)70300 76000 76000 74000 67000 60000 48000 1.1汽油15457 14000 11000 9500 6500 6000 3000 1.2柴油16337 14500 13000 12000 8500 7000 6000 1.3煤油3944 5000 6000 7000 7500 6500 6000 1.4化工輕油11000 17291 21636 23551 22895 21882 21187 2乙烯2830
83、5501 7000 8000 7500 7000 6000 3對二甲苯2132 3252 3656 4031 4434 3700 3000 4聚乙烯1832 2620 3222 3770 3959 4000 3167 5聚丙烯2374 3395 4175 5136 5906 5600 4725 6PTA(精對苯二甲酸)5283 5811 6102 6407 6727 6000 5382 7乙二醇822 904 949 997 1047 940 837 8聚酯5664 6230 6542 6869 7212 6500 5770 單位:萬噸備注:表中產量不包括利用甲醇等非石油基原料生產的產品27
84、Climate Change and Energy Transition Program石化行業及重點子行業碳排放預測如表3.3和圖3.1所示。在基準情景下,中國石化行業二氧化碳排放于 2035 年左右達峰,屆時碳排放為 6.09 億噸,到 2060 年石化行業碳排放為4.33 億噸。表3-3:基準下中國石化行業碳排放預測重點子行業2021202520302035204020502060煉油22848237122276421278184951573411958乙烯40757605929010192917381336693對二甲苯1954286130873268345127642152聚乙烯70
85、99741150129213021263960聚丙烯6388751033122013471226993PTA(精對苯二甲酸)9671021102910371045895771乙二醇1352142814401451146312611078聚酯1547163316471660167314471233除煉油乙烯外其他行業17583223342563629428317322816324563合計44506536515768960898593995203043303單位:萬t CO2氣候變化與能源轉型項目 28圖3-1:基準情景下中國石化行業碳排放預測 0100002000030000400005000
86、060000700002021202520302035204020502060合計煉油乙烯其他萬tCO24中國石化行業碳減排路徑分析 氣候變化與能源轉型項目 30在上一章基準情景分析的基礎上,本章重點分析石化行業碳達峰碳減排的主要路徑及碳減排貢獻潛力。從宏觀角度分析,一方面石化行業目前存在煉油產能過剩、成品油大量出口、化工品仍然不足的結構性矛盾,需要通過產業結構調整解決;另一方面,石化行業是高能耗、高碳排放行業,在不影響產業安全的情況下適度進口中間基礎原料產品,保持一定的對外依存度,對全社會的節能減碳和“雙碳”目標實現均較為有利。從石化行業總體碳排放特征來看,化石燃料燃燒、工業生產過程排放、凈
87、購入電力和熱力排放均對碳排放有一定貢獻,可以分別施策、定向減碳。通過采用包括綠氫、天然氣、乙烷、丙烷等在內的低碳原料可以減少工業生產過程中的排放,通過采用低碳燃料可以減少化石燃料燃燒碳排放,采用深度電氣化可以減少凈購入電力和熱力合計的碳排放。通過 CCUS 可以減少化石燃料燃燒和工業生產過程排放等直接排放的 CO2。通過采取各種節能降耗技術及采用數字化可以取得整體減碳的效果。結合以上分析,中國石化行業碳達峰碳減排路徑可從產業結構調整、輕質原料替代、節能降耗、發展綠氫、深度電氣化、CCUS 等多方面入手。4.1 產業結構調整通過產業結構調整,到 2025 年原油加工量達到峰值 7.2億噸/年,之
88、后呈下降趨勢,到 2060 年原油加工量降低至 2.8億噸/年,乙烯產量為 4500 萬噸/年,對二甲苯產量為 2200萬噸/年,分別比基準情景下的 2060 年相應產量降低 2 億噸/年、1500 萬噸/年和 800 萬噸/年,按照 2060 年基準情景下單位產品碳排放計算,共減少碳排放約 7400 萬噸/年。4.1.1 淘汰落后產能目前中國煉油能力約 9.1 億噸,其中 1000 萬噸/年及以上的煉油產能達 4.8 億噸/年,500 萬噸/年-1000 萬噸/年(含 500 萬噸/年)煉油產能達 2.8 億噸/年,在 200-500萬噸/年之間的煉油能力約 1.2 億噸/年,200 萬噸/
89、年及以下的煉油能力約 0.3 億噸/年(圖 4.1)。在 200 萬噸/年及以下煉油產能中,山東、河北和遼寧是分布的重點,產能分別為 790 萬噸/年、670 萬噸/年和 590 萬噸/年,占比分別為26.3%、22.3%和 19.7%,合計為 68.3%。圖4-1:中國煉油產能 4.85.82.82.81.20.7024681020212025大于0.1億噸0.05-0.1億噸0.02-0.05億噸小于0.02億噸9.1億噸去產能0.8億噸9.3億噸0.3億噸31 Climate Change and Energy Transition Program煉油裝置能耗和碳排放跟規模有直接的關系。
90、200-500 萬噸/年煉油企業加工能耗平均約在 90kgOE/t 左右,500 萬噸/年煉油企業的加工能耗約為 80kgOE/t,1000 萬噸/年煉油企業的加工能耗則可下降至約 55kgOE/t。因此淘汰落后煉油產能、調整煉油產能規模結構將起到重要的節能降碳效果。按照國家產業政策,200 萬噸/年及以下常減壓裝置(一次原油加工能力)屬于淘汰類(除個別西部地區裝置),未來應堅決貫徹產業政策,淘汰此類產能,在 2025 年退出 3000萬噸/年煉油產能。產能在 200 萬噸/年和 500 萬噸/年的煉油企業中,將不符合環保、安全、開工率低的 5000 萬噸/年產能退出。到 2025 年前中國至
91、少退出 8000 萬噸/年煉油產能將退出,主要包括山東、遼寧、河北等地區的小型煉油企業,另外還有山東約 2500 萬噸/年產能置換為新建 2000 萬噸/年煉化一體化裝置(裕龍島石化產業園)。根據目前在建、擬建、規劃大型煉化項目情況,預計到2025 年前新建煉油產能約 1 億噸(不含裕龍島石化產業園項目),均為新建千萬噸級以上煉油裝置或者在原有千萬噸級煉油裝置基礎上擴建。到2025年中國凈增煉油產能約0.2億噸,達到 9.3 億噸/年左右。其中千萬噸級煉油企業能力將超過 5.8億噸,占總煉油產能比例達到 62%。到 2030 年通過進一步整合 500 萬噸以下煉廠,煉油能力下降至 9 億噸/年
92、,千萬噸級煉油企業能力超過 80%。4.1.2 推進產品結構性調整中國石化行業長期存在“油”、“化”比例失調問題,即由于國內煉化一體化程度差、油品占總產品比例高,加之煉油產能過剩,導致成品油過剩大量出口,而生產化工產品所需的原料油品及基本化工原料大量進口。2019 年中國成品油凈出口達到峰值 5019 萬噸,同期主要用于化工的石腦油凈進口702 萬噸。雖然近兩年隨著產品結構的調整成品油凈出口已呈現下降趨勢,但是 2021 年中國成品油凈出口量仍然達到 3764萬噸左右,同期石腦油凈進口 761 萬噸,乙烯凈進口 188 萬噸,合成樹脂凈進口 2181 萬噸,乙二醇凈進口。目前中國化工輕油產量約
93、為 11000 萬噸,占原油加工量比例為 15.6%。中國煉油產能結構性調整、提高化工品比例的潛力很大。目前新建的恒力石化、浙江石化等煉化一體化項目化工產品比例都大大提高。恒力石化項目一期主體工程主要包括 2000 萬噸/年常減壓蒸餾、煤油加氫精制 200 萬噸/年、柴油加氫裂化 600 萬噸/年、蠟油加氫裂化 760 萬噸/年、渣油加氫裂化 640 萬噸/年、溶劑脫瀝青 135 萬噸/年等;產品包括 450萬噸/年 PX、100 萬噸/年純苯和 150 萬噸/年乙烯,年產超過 900 萬噸基本石化原料,基本石化原料收率約為 50%。浙江石化完全建成后原油加工能力為 4000 萬噸/年,主要產
94、品為 800 萬噸/年 PX、200 萬噸/年純苯、280 萬噸/年乙烯、60 萬噸/年丙烷脫氫。項目一期主體工程主要包括 2000 萬噸/年常減壓蒸餾、300 萬噸/年輕烴回收、300 萬噸/年延遲焦化、500 萬噸/年渣油加氫脫硫、380 萬噸/年蠟油加氫裂化、800 萬噸/年柴油加氫裂化、420 萬噸/年重油催化裂化和 200 萬噸/年催化汽油加氫等,年產約 900 萬噸石化產品,基本石化原料收率約為 45。在推動降油增化時可充分根據原油特點發展原油直接制烯烴技術。原油直接裂解制烯烴的技術主要特點在于省略了原料煉制生產石腦油的過程,大大簡化了工藝流程。4.1.3 適度利用進口資源從需求側
95、來看,油品方面,汽柴油消費穩步下降,煤油消費受航空需求拉動到 2040 年前一直增加;化工品方面,在保障產業安全的情況下,適度保持一定量基本有機原料及下游石化產品進口。與基準情景相比,可適度降低乙烯當量自給率,石化行業以國內供應為主,國外供應為輔。在碳減排情景下,乙烯當量自給率將在 2025 年突破 70%,2030 年又下降至 70%左右,并在以后長期保持在 70%左右,即 2035 年乙烯消費達到 1 億噸峰值時國內乙烯產量達到 7000 萬噸,其中石油路線乙烯產量 6500 萬噸,其他 500 萬噸來自甲醇制烯烴及其他非石油基原料。2030 年以后芳烴當量自給率超過 80%,PX 產量達
96、到 3300 萬噸。其他重點石化產品自給率在 70%-80%左右。氣候變化與能源轉型項目 324.2 節能降耗及深度電氣化在廣泛應用石化行業綠色工藝、節能降碳技術、數字化技術的基礎上,加大節能降耗,能耗及碳減排措施加大力度,進一步推廣節能降碳技術應用深度,增強數字化技術。到2060年,與基準情景相比,全行業單位產品能耗總體水平下降 8%左右,降低碳排放約 3500 萬噸 CO2。石化行業是能源和電力消耗大戶,直接消耗石油、天然氣和煤炭等一次能源和電力、熱力等二次能源。通常大型石化企業、基地或園區都通過自備熱電裝置滿足供熱需求和部分電力需求。隨著新能源的增加,通過提高電氣化程度,將促進石化行業的
97、低碳發展,并且有利于石化行業利用可再生電力。通過深度電氣化與可再生電力利用,與基準情景相比,平均降低碳排放約 4%,年二氧化碳排放降低約 1800 萬噸。4.2.1 節能降耗石化行業耗能設備眾多,包括精餾塔、換熱器、加熱爐、壓縮機、物料泵等各式各樣設備。通過進行技術改造、系統優化、加強數字化程度,可以做到節能降耗,起到碳減排作用。目前全國煉油平均綜合能耗約為 65kgoe/t,主營企業煉油綜合能耗相對較低,平均約 60kgoe/t。部分優質企業達到世界先進能耗水平,如鎮海煉化、茂名石化、上海石化等煉油(單位)綜合能耗在 48-52kgoe/t 左右,但仍有許多煉油企業能耗在 70kgoe/t
98、甚至 90kgoe/t 以上,節能減排存在較大潛力。根據國家標準煉油單位產品能源消耗限額(GB 30251-2013),其中新建煉油企業煉油(單位)綜合能耗準入值的要求為63kgoe/t。預計到2025年和2035年隨著煉化一體化發展,落后產能淘汰,地方和民營煉油廠產能將逐漸集中為大型裝置,將有力促進煉油綜合能耗的下降。在數字化智能化方面,全球石化行業也加快了數字化轉型升級的步伐。石化流程型行業以石油為主要原料,以連續性生產為特征,生產油品及各類石化產品。由于石化行業生產過程的高度復雜性,智能化、精細化、數字化的作用格外凸顯。中國石化行業在數字化和智能化方面的重點是:大力推進石化智能工廠建設;
99、推進工程設計數字化和供應鏈管理智能化;推進生產運行智能化,重點打造數字化生產環境、生產集成管控體系、全流程模擬和一體化優化體系、智能安全環保管理體系等;推進知識管理和經營決策智能化,加強企業數據倉庫和知識庫的建設。實踐表明,通過數字化智能化管理,石化工廠至少能取得 1-2%的節能降耗效果。如鎮海煉化在其 2000 萬噸/年煉油裝置上實施能源平衡與優化調度系統,通過技改實現年節能 1 萬噸標煤。4.2.2 深度電氣化當前石化行業使用大量化石燃料用于加熱或生產蒸汽。一是在工藝過程中需要用到熱量與蒸汽,如乙烯裂解爐需要燃燒燃料進行加熱,需要蒸汽參與裂解反應。二是大型動設備需要蒸汽驅動,如乙烯裂解氣壓
100、縮機大多采用蒸汽驅動?;剂显谥苯尤紵訜徇^程中會排放大量二氧化碳。石化行業使用的蒸汽多數也來自于燃燒化石能源的鍋爐,同樣是碳排放的主要來源之一。隨著大型火電裝置發電效率的提高和可再生能源比例的迅速增加,提高石化行業用電比例,將能夠提高整體用能效率,促進節能降碳。4.2.2.1 公用工程深度電氣化熱力供應是石化行業公用工程的重要部分,石化行業熱力需求的主力是各種蒸汽透平機械,這部分蒸汽需求通常通過自備或者園區火力熱電廠提供。通過推動電氣化,這部分需求完全可以通過電驅代替。采用電驅在節能減排方面效果顯著。表4.1 為以空分裝置為例,分別計算汽驅和電驅的能耗及碳排放進行對比。相比采用燃煤鍋爐汽驅
101、模式,在電力以等量值計算的情況下,能耗下降了 72.4%,在電力以等價值計算的情況下,能耗下降了 30.4%,二氧化碳排放量下降了 49.6%。33 Climate Change and Energy Transition Program表4-1:汽驅和電驅能耗及碳排放對比序號項目汽驅電驅備注1空分規模(氧氣產量),Nm3/h63000630002耗高壓蒸汽量(9.8MPa),t/h1453耗電量,kW1000430004能耗,tce/h19.25.3電按當量值,1.229tce/萬 kWh19.413.5電按等價值,3.143tce/萬 kWh,參照GBT 50441-2016 石油化工設計
102、能耗計算標準5二氧化碳排放量,t/h50.425.4二氧化碳排放量計算按照GB/T 32151.10-2015 溫室氣體排放核算與報告要求第 10 部分:化工生產企業4.2.2.2 工藝過程深度電氣化 電加熱蒸汽裂解利用電加熱代替化石燃料產生蒸汽用于石腦油裂解制乙烯等工藝過程,在使用可再生資源電力的情況下能夠起到顯著減排效果。2021 年內巴斯夫、沙特基礎工業與林德公司簽署了一項聯合協議,計劃共同開發并推廣蒸汽裂解裝置電加熱解決方案。在乙烯生產蒸汽裂解裝置起著至關重要的作用,將碳氫化合物分解成烯烴和芳烴需要消耗大量的能量。通常情況下,相關裂解反應通常需要在爐內溫度達到約 850 攝氏度才會發生
103、。從前文乙烯碳排放分析可知,蒸汽裂解路線碳排放主要來自裂解爐用燃料燃燒排碳,占到總排放的 83%左右。其次是蒸汽消耗折排碳,占 12%左右。再次是電力消耗折排碳,占 4%左右。其中燃料燃燒和蒸汽消耗目前主要是通過燃燒化石燃料來完成升溫,如果這部分能量可以通過電加熱實現代替,同時電力來自綠電,則這項具有顛覆性的革新技術有望實現高達 90%的減排比例。電化學還原二氧化碳制乙烯在乙烯工業中另一種減少二氧化碳排放的方式是通過二氧化碳直接制乙烯。在電化學還原二氧化碳中,氫離子由陽極的水分子產生,二氧化碳則在陰極處被還原,碳離子和氫離子結合生成乙烯。商業系統中每生產 1kg 乙烯需要 1530 千瓦的電力
104、。在全面部署并使用可再生能源條件下,該系統能夠將乙烯生產過程中碳強度降低 20%30%。二氧化碳電化學制合成氣二氧化碳電化學制合成氣是指利用電化學反應在催化劑作用下將二氧化碳和水變成一氧化碳和氫氣的過程,該過程能夠將二氧化碳變為在化工行業中很有價值的合成氣,合成氣進一步可用于生產甲醇等一系列化工產品。氣候變化與能源轉型項目 344.3 輕質原料替代通過輕質原料替代,到 2060 年與基準情景相比,輕質原料生產乙烯能降低 1300 萬噸左右的碳排放。4.3.1 蒸汽裂解原料輕質化目前中國乙烯原料結構為蒸汽裂解路線 78.5%,甲醇制烯烴(含煤制甲醇和外購甲醇)占 19.8%,催化裂解制烯烴占1.
105、7%。蒸汽裂解是乙烯最主要的工藝路線,其原料包括石腦油、輕柴油、抽余油、加氫尾油及輕烴(乙烷、丙烷等)。國內乙烯裂解料中石腦油等液體原料占比偏高、輕烴占比偏低,以液體為主的原料結構導致中國蒸汽裂解制乙烯成本缺乏國際競爭力。例如,石腦油裂解制烯烴的能耗約為 570kgoe/噸,而乙烷裂解制乙烯的能耗只有 400kgoe/噸。因此,進一步優化原料結構,深入挖掘一體化增效潛力,提高乙烯裂解料中輕質化原料和低品位原料如煉廠輕烴、油田輕烴、凝析油、拔頭油等的比重,仍是蒸汽裂解制乙烯企業降低烯烴生產成本的重要任務。以鎮海煉化為例,雖然受產量、價格、質量等各個因素的制約,但是其已逐步增加輕質原料的進口量作為
106、自產原料的補充。2022 年 1 月份,120 萬噸/年乙烯工程投產,其中計劃外購丙烷 35 萬噸/年作為乙烯原料,也將外購天然氣作為動力中心燃料。預計將來中國輕烴路線烯烴將進一步提高。預計到 2025年中國輕烴路線(包括乙烷、丙烷等)乙烯產能將由目前的21.7%增加到 23%,到 2030 年進一步增加到 30%,到 2060 年達到 40%左右。4.3.2 適度發展低碳原料4.3.2.1 適度增加天然氣作為化工原料使用規模受限于中國資源稟賦特點,煤炭在中國石化行業占比較高。隨著自產天然氣的開發和進口天然氣的增加,以及交通及其他領域電氣化的發展,適度調整天然氣消費結構,提高天然氣在中國石化行
107、業原料中的消費比例,對中國石化行業從源頭上進行節能減碳有重要意義。推進天然氣制氫替代煤制氫。在石化行業中煤炭原料主要用于制氫,2021 年石化行業制氫用煤至少為 840 萬噸,排放二氧化碳約 1800 萬噸,如利用天然氣制氫替代煤制氫,碳排放可下降約 900 萬噸。甲烷二氧化碳干重整。利用甲烷和二氧化碳為原料生產一氧化碳和氫氣,實現天然氣的原料化利用和二氧化碳的資源化利用。合成氣與富氫原料(焦爐氣、可再生能源制氫)結合可進一步生產化學品。發展合成氣一步法制烯烴。合成氣一步法制烯烴技術是指利用合成氣在催化劑作用下一步生產烯烴。相對于目前由合成氣制甲醇、甲醇制烯烴的兩步法工藝,直接法省去了甲醇合成
108、這一中間過程,具有流程短、能效高、投資和運行費用較低等顯著優勢,并能夠進一步促進天然氣在石化行業中的原料化利用。合成氣直接制烯烴或基于費托合成反應(Fischer-Tropsch to Olefins,FTO)或依靠具有雙功能的氧化物-分子篩催化劑。4.3.2.2 促進丙烷、乙烷、甲醇等輕質原料使用促進丙烷脫氫制丙烯發展。2013 年天津渤化 60 萬噸/丙烷制丙烯投產,是中國首套丙烷制丙烯裝置。之后中國丙烷制丙烯產業快速發展,至今已經形成產業化,目前建成產能已經達到約 618 萬噸/年,在建及規劃丙烷制丙烯項目產能據不完全統計約 165 萬噸/年??紤]到在建及規劃項目產能、原料供應以及丙烯市
109、場增長放緩因素,預計丙烷制丙烯開工率會有所下降,到 2025 年新增進口丙烷制丙烯產量達到 200 萬噸,之后增速將有所放緩。中國目前主要乙烷制乙烯項目如表 4.2 所示:35 Climate Change and Energy Transition Program表4-2:中國部分乙烷制乙烯項目序號公司所在地產能,萬噸/年投產時間狀態1新浦化學江蘇泰興652019 年已投產,進口原料2華泰盛富聚合材料浙江寧波402021 年已投產,進口原料3中國石油新疆巴州602021 年已投產,國內原料4中國石油陜西榆林802021 年已投產,國內原料5衛星石化江蘇連云港1252021 年已投產,進口原料
110、1252022 年在建,進口原料6南山集團山東龍口2100前期工作,進口原料7陽煤集團山東青島150前期工作,進口原料8魯清石化山東壽光75前期工作,進口原料9匯昆新材料遼寧大連2100前期工作,進口原料10聚能重工集團遼寧錦州2100前期工作,進口原料11同益實業遼寧大連100前期工作,進口原料12天津渤化天津南港100前期工作,進口原料13東華能源河北曹妃甸2100前期工作,進口原料14廣西投資集團廣西欽州60前期工作,進口原料15緣泰石油福建福清2100前期工作,進口原料合計1980氣候變化與能源轉型項目 36煤制烯烴/甲醇制烯烴已經成為中國烯烴產品的重要工藝路線之一。2020 年煤制烯
111、烴/甲醇制烯烴產能為 1411 萬噸/年,其中乙烯產能約 687 萬噸/年,產能占乙烯總產能的比例約為 25%。與國內主要采用煤作為原料生產甲醇不同,國外甲醇生產絕大多數采用天然氣作為原料,全球天然氣路線的甲醇產能約占總產能的 60%(不包括一體化煤制烯烴項目中中間產品甲醇產能)。2021 年我國進口甲醇達到 1120 萬噸,占國內總消費量 8846 萬噸的比例為 12.7%。2021 年阿聯酋、阿曼、新西蘭、沙特和特立尼達和多巴哥是我國甲醇的前5大來源國,合計進口量達到 948 萬噸,占總進口量的比例為 84.7%。近 10年間我國甲醇進口量不斷增長,2021 年進口量是 2011 年進口量
112、的 2 倍。雖然甲醇制烯烴工藝噸乙烯碳排放為 2.73 噸 CO2,高于蒸汽裂解路線噸乙烯碳排放(1.44 噸 CO2),但是考慮到蒸汽裂解路線噸乙烯需要乙烯料(石腦油及其他原料)約 3.3 噸,按照煉油單位加工量碳排放 0.325 噸 CO2計算,考慮到煉油能耗后蒸汽裂解路線噸乙烯碳排放就達到了 2.51 噸 CO2,與甲醇制烯烴路線噸乙烯碳排放差別不大。而且煉油裝置在生產石腦油等乙烯料的同時又伴隨著更多的汽油、柴油等產品產生,考慮到生產成品油的能耗,蒸汽裂解路線乙烯單位產品碳排放就會高于甲醇制烯烴路線乙烯單位產品碳排放。因此利用進口甲醇制烯烴將能促進石化行業節能降碳,同時還起到降低石油消費
113、、促進石化行業原料多元化和產業安全的作用。4.3.3 促進生物基材料發展石化行業需求側替代發展的核心是使用非石油基材料替代石油基材料,其中的重點是發展生物基材料。生物基材料是指利用可再生生物質,包括農作物、樹木和其他植物及其殘體和內含物為原料,通過生物、化學以及物理等手段制造的新型材料。生物基材料不但可以減少對石油的消耗,而且其可降解性大大優于一般的石油基產品,有利于減少塑料廢棄物污染,對環境保護有重要意義。中國生物產業“十三五”發展規劃中指出要“建立有機酸、化工醇、烯烴、烷烴、芳烴、有機胺等基14 EIA,Biodiesel is the second-most used and produ
114、ced biofuel in the United StatesEB/OL,2022,https:/www.eia.gov/energyexplained/biofuels/biodiesel-rd-other-use-supply.php礎化工產品的生物制造路線,取得對石油路線的競爭優勢,實現規?;锓ㄉa與應用;推進化工聚合材料單體多元醇、羥基羧酸、烯酸等的生物制造和聚合改性技術等的發展與應用,推動生物基聚酯、生物基聚氨酯、生物尼龍、生物橡膠、微生物多糖、海洋生物材料等規?;a和示范應用,實現生物基材料產業的鏈條式、集聚化、規?;l展;大幅度提升氨基酸、維生素等大宗發酵產品的產業自主創
115、新能力和國際競爭水平,實現產業的良性和高端化發展?!蹦壳吧锘牧习ň鄱岫减?、聚乳酸(PLA)、聚羥基脂肪酸酯(PHA、PHBV)以及天然高分子淀粉與其共混物(淀粉/PVA、淀粉/PBS、淀粉/PLA)等。其中聚二元酸二元醇酯包括聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚丁二酸-己二酸丁二酯(PBSA)、聚對苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)等產品。聚乳酸(PLA)是比較典型的生物基材料,其原料乳酸通過淀粉發酵制備得到,目前市場工藝和技術已經非常成熟。聚乳酸可在自然環境或堆肥條件下完全降解,對環境無毒無害,隨著生產成本的降低以及性能的提高,可以逐漸在包裝領域取代傳統的聚乙烯(PE)聚苯乙烯(PS)
116、等材料,降低石油消耗和環境污染。根據中國生物基材料的發展情況,中國生物及材料有望實現較快增長,所替代的石油消費量也隨之較快增加,從而起到一定的減排效果。全球范圍內,發展低碳能源產品已經是當前多數國際石油公司的重要發展戰略,一方面關停小規模、設備老舊的傳統煉油廠,另一方面轉向生物燃料,比如可持續航空燃料油。生產生物質燃料的優點在于可以利用已有煉化裝置。通過改造現有的煉廠,可生產氫化生物柴油(HVO),與普通柴油相比,可再生柴油的溫室氣體排放可減50%以上,同時減少了資本成本、建設時間和風險,案例包括埃尼公司的 Venice 煉廠和道達爾能源公司的 LaMde 煉廠等??稍偕裼蜆I務在美國正蓬勃發
117、展。截至 2021 年 1 月 1 日,美國有 75 個生物柴油生產設施,年總生產能力約為 24 億加侖14。歐美煉油廠還使用現有資產共同處理原油和生物油,即聯合處理裝置。生物質可在不同裝置點插入,被制成生物燃料。聯合處理使可再生燃料生產與現有煉廠基礎設施能夠簡單而高效地整合,并為煉油廠提供所需的靈活性。37 Climate Change and Energy Transition Program4.4 發展綠氫氫氣是石化行業的重要原料,也是石化行業二氧化碳排放的來源之一。綠氫可以在綠電無法發揮作用的領域實現互補,15 SHELL,Shell starts up Europes largest
118、 PEM green hydrogen electrolyser EB/OL,https:/ bp,bp plans major green hydrogen project in Teesside EB,2021 促進以氫為原料的行業深度脫碳。面向未來,當綠氫成為穩定足量的低價氫源時,綠氫將更好的促進石化行業脫碳。不同原料制氫排放二氧化碳情況如表 4.3 所示。表4-3:中國不同原料制氫排放二氧化碳情況序號制氫方法特點制氫能力占比備注1煤制氫以煤為原料,碳排放高,(22kgCO2/kgH2)65.3%綠氫替代有潛力2焦炭和蘭炭副產氫副產氫,碳排放低,屬于清潔氫(4.9kgCO2/kgH2)1
119、9.3%3天然氣制氫以天然氣為原料,碳排放較低,屬于低碳氫(14.51kgCO2/kgH2)9.7%綠氫替代有潛力4氯堿及其他副產氫副產氫,碳排放低,屬于清潔氫(4.9kgCO2/kgH2)3.3%無5甲醇制氫以甲醇為原料,碳排放高(14.9kgCO2/kgH2)1.8%綠氫替代有潛力6其他(電解水制氫)如果采用網電,碳排放最高(28.5kgCO2/kgH2)0.5%綠氫替代有潛力備注:副產氫受上游裝置制約必須產生,因而無法也沒有必要用綠氫代替。每千克綠電制氫所產生的二氧化碳排放量(4.9 千克/千克,參考團體標準T/CAB0078-2020 低碳氫、清潔氫與可再生能源氫的標準與評價)比煤化工
120、制氫二氧化碳排放量(22千克/千克)至少降低了 17.1 千克。從上表來看煤制氫由于其產能占比較大、單位產品碳排放量高的特點,應成為綠氫所替代的首要方向。目前石化行業煤制氫規模超過 100 萬噸/年,如果都采用綠氫,最大可減排 2200 萬噸二氧化碳。全球石化巨頭都在積極部署綠氫項目,2021 年,殼牌啟動了歐洲最大的質子交換膜(PEM)電解槽項目,設施位于科隆附近的殼牌公司萊茵蘭(Rheinland)能源和化學園區,可年產 1300 噸“綠氫”,利用可再生能源產生的電力生產氫氣有助于顯著減少萊茵蘭煉廠的二氧化碳排放15。BP 和丹麥可再生能源集團沃旭能源公司(Orsted)合作,將在 BP
121、的林根(Lingen)煉油廠共同開發一個 50 兆瓦的可再生氫項目,利用北海的風能,通過電解水來生產綠氫,每年可產生 9000 噸氫氣16。通過推進使用綠氫,到 2025 年石化行業綠氫應用達到 10萬噸/年,到 2030 年達到 30 萬噸/年,到 2060 年達到超過300 萬噸/年,與“基準情景”下以天然氣制氫為主相比,年減排二氧化碳量約 4200 萬噸/年。氣候變化與能源轉型項目 384.5 CCUS 與化工行業碳利用碳捕捉、封存和利用(CCUS)是石化產品實現碳中和的重要路徑,成本的大幅度下降是普及 CCUS 的關鍵。工藝過程中產生的碳排放相對集中,更利于 CCUS 的應用。在已有的
122、制氫設施配套 CCS 系統,可避免閑置資產處置和提高經濟效益。有研究預測到 2050 年,CCS 是潛在的最便宜的實現石化行業零排放的手段,大概能減少高附加值化學品生產中 40%的二氧化碳的排放量17。據 IEA 的分析,如果沒有 CCS 的參與,實現巴黎協定目標的花費將會上漲 40%。歐洲煉化環保機構Concave 預測,如果煉化行業部署足夠的 CCS 設施,2050 年煉化行業的碳排放將會降低 70%,反之只有 50%18。本報告預17 BloombergNEF,$759 Billion Required for a Net-Zero Petrochemicals Sector by 20
123、50EB/OL,2022 https:/ REALISE CCUS,CCUS&RefineriesEB/OL,2022,https:/realiseccus.eu/ccus-and-refineries測通過采用 CCUS 手段,到 2060 年與基準情景相比能降低約3000 萬噸左右的碳排放。2022 年 8 月,工業和信息化部,國家發展改革委生態環境部聯合頒布了工業領域碳達峰實施方案,將推動綠色低碳技術的突破,包括碳捕集利用封存和溫和條件二氧化碳資源化利用等關鍵核心技術,并加快部署大規模碳捕集利用封存產業化示范項目。工信部等六部門聯合印發的關于“十四五”推動石化化工行業高質量發展的指導意見
124、也提出,石化化工企業應因地制宜、利用煉化、煤化工裝置所排二氧化碳純度高、捕集成本低等特點,開展二氧化碳規?;都?、封存、驅油和制化學品等示范。39 Climate Change and Energy Transition Program圖4-2:CCUS技術流程及分類示意圖19 Smart delta resources,Carbon Connect DeltaEB/OL,2021 https:/ Preston,C.The Carbon Capture Project at Air Products Port Arthur Hydrogen Production Facility.J2018
125、.14th Greenhouse Gas Control Technologies Conference.Melbourne,October 2126.21 MIT(Massachusetts Institute of Technology).Alberta Carbon Trunk Line Fact Sheet:Carbon Dioxide Capture and Storage Project.EB/OL.2016.www.sequestration.mit.edu/tools/projects/alberta_trunk_line.html.(如:煤化工、制氫、生物乙醇)(如:IGCC
126、、燃煤燃氣發電、煉鋼、石油化工、石油煉化)高濃度排放源低濃度排放源排放源燃燒前捕集 化學吸收 物理吸收 物理吸附 膜分離燃燒后捕集 化學吸收 吸附法 膜分離富氧燃燒捕集 常壓 增壓 化學鏈輸送 車運 陸上管道 海上管道 海上船舶化工利用 重整制備合成氣 制備液體燃料 合成甲醇 合成有機碳酸酯 合成可降解聚合物 合成聚合物多元醇 合成異氰酸酯/聚氨酯 鋼渣礦化利用 石膏礦化利用 低品位礦加工聯合礦化生物利用 轉化為食品和飼料 轉化為生物肥料 轉化為化學品和生物燃料 氣肥利用地質利用 強化石油開采 強化煤層氣開采 強化天然氣開采 強化頁巖氣開采 強化地熱開采 鈾礦地浸開采 強化深部咸水開采地質封存
127、 陸上咸水層封存 海底咸水層封存 枯竭油田封存 枯竭氣田封存化學品燃料食品石油天然氣水礦產捕集燃燒前捕集燃燒后捕集富氧燃燒捕集輸送輸送利用與封存化學利用生物利用地質利用地質封存產品肥料飼料地熱材料數據來源:科技部社會發展科技司,中國 21 世紀議程管理中心,中國碳捕集,利用與封存(CCUS)技術發展路線從國際上看,位于北海港口的Carbon Connect Delta項目,計劃捕捉來自荷蘭和比利時石化,化工和鋼鐵等工業的二氧化碳排放,封存于北海的枯竭氣田??尚行匝芯坑?020年底完成,預計到 2030 年,碳捕捉能力達到 650 萬噸/年,這將貢獻超過 40%的荷蘭到 2030 年的減排目標。
128、在歐洲,其他的工業集群,甚至跨國 CCS 設施也在積極部署中19。美國德克斯薩的空氣產品公司部署了第一家商業規?;恼羝淄橹卣b備加碳捕捉裝置,此項目位于亞瑟港的 Valero煉化廠。項目 2013 年投產,每年捕捉大約 1 百萬噸的二氧化碳,被運輸到德克薩斯油田用來驅油20。另一個石化行業CCUS 的案例是美國 Sturgeon 煉化廠,將廢瀝青轉化氫氣產生的二氧化碳捕捉,并用于油田驅油(EOR),每年大約儲存 120 140 萬噸二氧化碳21。中國的 CCS 地質封存潛力約為 1.21 到 4.13 萬億噸,適合進行碳捕集和封存的地點主要集中在東北、西北、華北南部、四川盆地等地區。中國油
129、田主要集中在松遼盆地、渤海灣盆氣候變化與能源轉型項目 40地、鄂爾多斯盆地和準噶爾盆地,氣藏主要分布于鄂爾多斯盆地、四川盆地、渤海灣盆地和塔里木盆地,中國深部咸水層的CO2 封存容量約為 2.4 萬億噸,其分布與含油氣盆地分布基本相同22。目前我國石化行業在碳利用方面,還是以驅油和驅氣的地質利用為主要方式,短期內具有較高的可行性。比如 2022年 8 月投產的全國最大的 CCUS 驅油項目:齊魯石化勝利油田CCUS 項目。該項目將化肥廠的煤制氣裝置排放的二氧化碳經過收集,壓縮,干燥脫水和提純,再注入勝利油田油井,達到碳封存和驅油的目的。項目覆蓋地質儲量約 2500 萬噸,年減排二氧化碳百萬噸,
130、預計未來 15 年可實現增油將近 300 萬噸。鎮海煉化靠近東海領域,目前項目也在考慮在陸地陸海一體盆地進行碳封存試點,遠期考慮海洋碳封存。22 生態環境部環境規劃院,中國科學院武漢巖土力學研究所等,中國二氧化碳捕集利用與封存(CCUS)年度報告 R.2021二氧化碳也可以作為原料,制成合成能源和高附加值化工品,實現資源化利用。通過使用綠氫和二氧化碳反應制甲醇、制航煤、制甲烷、制芳烴等多種途徑進一步起到捕碳減碳的作用。4.6 主要路徑碳減排潛力綜合評估在實施上述路徑的條件下,到 2060 年,與基準情景相比,中國石化行業二氧化碳排放量從 4.33 億噸降低到 2.21 億噸。實施上述路徑與基準
131、情景下碳排放的對比如圖 4.3 所示。圖4-3:碳減排情景與基準情景的碳排放比較碳減排情景基準情景萬tCO2010000200003000040000500006000070000202120252030203520402050206041 Climate Change and Energy Transition Program2060 年主要路徑減碳潛力如下表所示。表4-4:中國石化行業主要路徑碳減排潛力匯總表 序號項目排放量與減排量,萬噸CO2減排占比1基準情景下 2060 年碳排放43300/2主要碳減排路徑的減排量-2120048.96%2.1產業結構調整(-7400)17.09%2.
132、2輕質原料替代(-1300)3.00%2.3節能降耗(-3500)8.08%2.4發展綠氫(-4200)9.70%2.5深度電氣化(-1800)4.16%2.6CCUS(-3000)6.93%3采取減碳路徑后碳排放量22100/到 2060 年各路徑的碳減排潛力如下圖所示。圖4-4:中國石化行業主要碳減排路徑減排潛力05,00010,00015,00020,00025,00030,00035,00040,00045,00050,000碳減排量(萬噸)2021年二氧化碳排放量基準情景下2060年碳排放17.1%3.0%8.0%9.7%4.2%6.9%產業結構調整輕質原料替代節能降耗發展綠氫深度電
133、氣化CCUS采取減碳路徑后2060年碳排放量5中國石化行業碳達峰 碳減排路線圖與效益評估43 Climate Change and Energy Transition Program綜合來看,中國石化行業應采用多措并舉、全面發力的路徑促進行業盡快減排、盡早達峰。一是從源頭上進行供給側改革、調整產業結構、調整原料結構,實現源頭減碳。二是在過程中通過節能降耗、發展綠氫和深度電氣化等措施提高加工效率,實現過程減碳。三是以 CCUS 作為兜底手段,實現末端減碳。在節能降耗方面,促進行業重點產品單位能耗在 2030 年整體達到目前的標桿值或者先進值,之后繼續下降;在產業結構調整方面,降低油品生產與消費、
134、穩定乙烯當量自給率;在輕質原料替代方面,不斷提高非石腦油路線制乙烯產量;在發展綠氫方面,不斷提高綠氫應用規模;在深度電氣化方面,首先提高動設備電氣化程度,同時逐步深化工藝裝置電氣化程度;在 CCUS 方面,穩步提高捕集利用二氧化碳規模。表5-1:中國石化行業碳減排時間表2021-20302030-20402040-20502050-2060產業結構調整 汽柴油消費穩步下降;煤油消費持續增加;受航空需求拉動到 2040 年前一直增加;乙烯當量自給率 上升到 70%;汽柴油消費穩步下降;煤油消費持續增加;乙烯當量自給率保持在 70%;汽柴油消費穩步下降;煤油消費基本平穩;乙烯當量自給率保持在 70
135、%;汽柴油消費穩步下降;煤油消費開始下降;乙烯當量自給率保持在 70%;輕質原料替代 非石腦油路線乙烯達到 25%非石腦油路線乙烯達到 30%非石腦油路線乙烯達到 35%非石腦油路線乙烯達到 40%節能降耗 100%的產能達到目前的能耗標桿值或者先進值要求 重點產品單位能耗比 2030 年下降 4%重點產品單位能耗比 2040 年下降 4%重點產品單位能耗比 2050 年下降 4%發展綠氫 綠氫使用達到 30 萬噸/年 綠氫使用達到 50 萬噸/年 綠氫使用達到 100萬噸/年 綠氫使用達到超過300 萬噸/年深度電氣化 動設備電氣化率達到 80%;電加熱蒸汽裂解等工藝過程深度電氣化技術開始示
136、范。動設備電氣化率達到 100%;電加熱蒸汽裂解等工藝過程深度電氣化技術開始應用 動設備電氣化率達到 100%;電加熱蒸汽裂解等工藝過程深度電氣化技術開始推廣 動設備電氣化率達到 100%;電加熱蒸汽裂解等工藝過程深度電氣化技術占比達到三分之一CCUS 捕集利用 500 萬噸 CO2 捕集利用 1000 萬噸CO2 捕集利用 2000 萬噸 CO2 年均捕集利用 3000萬噸 CO2采取碳減排措施不但取得降低碳排放的直接效益,控制和降低石油消費也是碳減排措施的必然效果。在采取碳減排路徑后,與基準情景相比,石油消費量顯著下降,到 2060 年石油消費量僅為 2.8 億噸左右,按中國石油自產 2
137、億噸考慮,石油對外依存度將從現在的超過 70%下降到 29%。氣候變化與能源轉型項目 44圖5-1:采取碳減排路徑后取得的節油效益8,00012,00013,00020,00020,00005,00010,00015,00020,00025,000010,00020,00030,00040,00050,00060,00070,00080,000202120302035204020502060節油效益(萬噸)原油加工量(萬噸)基準情景碳減排情景節油效益6政策建議氣候變化與能源轉型項目 461)控制產能嚴格控制煉油產能,淘汰落后產能,推進煉油產業結構調整,按照石化產業規劃布局方案促進煉油和石化行業
138、大型化、一體化發展。到2025年控制煉油產能在9.3億噸/年以內,之后煉油產能只減不增。對東部地區及環渤海地區 500 萬噸/年及以下煉廠淘汰或者進行產能等量減量置換。在全國范圍內推進煉油產能指標交易??刂谱詡錈犭娊ㄔO,新建石化項目不再建設自備煤電廠。2)制定標準針對低碳發展導向,完善重點產品能耗限額標準,編制重點石化產品碳排放限額標準。在綠色制造體系的基礎上,建立完善低碳評價體系,建立碳回收再利用產品的認證、綠色低碳技術評估等服務體系和平臺。3)推廣技術及時更新高耗能行業重點領域節能降碳改造升級實施指南,推廣應用成熟節能降碳技術。鼓勵先進技術研發,在煉油和乙烯行業重點支持推動渣油漿態床加氫等
139、劣質重油原料加工、先進分離、組分煉油及分子煉油、低成本增產烯烴和芳烴、原油直接裂解、電裂解爐、合成氣一步法制烯烴、電化學還原二氧化碳制乙烯技術開發應用。鼓勵現有裝置進行電氣化改造,提高電氣化程度,加強裝備電氣化與綠色能源、綠色氫能耦合利用技術應用。適應石化行業高要求,進一步提高電力技術成熟度,電氣化設備安全可靠性。在芳烴行業重點加強國產模擬移動床吸附分離成套(SorPX)技術,以及吸附塔格柵、模擬移動床控制系統、大型化二甲苯塔及二甲苯重沸爐等技術裝置的開發應用,提高運行效率,降低裝置能耗和排放。4)資金支持加快推進碳交易體系建設,推動石化行業在 2023-2024年能納入碳交易市場。完善有利于
140、綠色低碳發展的財稅、價格、金融、土地、政府采購等政策。積極發展綠色金融,配套專項基金、低碳轉型資金、低碳信貸等相關政策對應用綠色低碳技術進行扶持,推動綠色低碳技術創新,突破和推廣應用低碳前沿技術,降低企業減碳成本,特別是推動綠電和綠氫的成本降低,提高行業利用可再生能源比例。47 Climate Change and Energy Transition Program附錄碳排放計算依據參照國標溫室氣體排放核算與報告要求 第 10 部分:化工生產企業(GB/T 32151.10-2015),化工生產企業的溫室氣體排放為各個核算單元的化石燃料燃燒產生的二氧化碳排放、生產過程中的二氧化碳排放和氧化亞氮
141、排放(如果有)、購入電力、熱力產生的二氧化碳排放之和,同時扣除回收且外供的二氧化碳的量(如果有),以及輸出的電力、熱力所對應的二氧化碳量(如果有),按下式計算:燃料燃燒排放燃料燃燒排放包括煤、油、氣等化石燃料在各種類型的固定燃燒設備(如鍋爐、煅燒爐、窯爐、熔爐、內燃機等)或移動燃燒設備(廠內機動車輛)中發生氧化燃燒過程產生的二氧化碳排放,按下式計算:E燃燒,i 核算期內核算單元 i 的燃料燃燒產生的二氧化碳排放量,單位為噸二氧化碳當量(tCO2e);ADj 核算期內第 j 種化石燃料用作燃料燃燒的消費量,對固體或液體燃料,單位為噸(t);對氣體燃料,單位為 萬標立方米(104Nm3);CCj
142、核算期內第 j 種化石燃料的含碳量,對固體和液體燃料,單位為噸碳每噸(tC/t);對氣體燃料,單位為噸碳 每萬標立方米(tC/104Nm3);OFj 核算期內第 j 種化石燃料的碳氧化率;GWPCO2 二氧化碳的全球變暖潛勢,取值為 1;4412 二氧化碳與碳的相對分子質量之比;i 核算單元編號;j 化石燃料類型代號。氣候變化與能源轉型項目 48工業生產過程中的碳平衡過程排放是指化石燃料和其他碳氫化合物用作原材料產生的二氧化碳排放以及碳酸鹽使用過程(如石灰石、白云石等用作原材料、助溶劑或脫硫劑等)分解產生的二氧化碳排放。根據原料輸入的碳量以及產品輸出的碳量按碳質量平衡法計算,按下式計算:ECO
143、2 原料,i 第i個核算單元的化石燃料和其他碳氫化合物用作原料產生的二氧化碳排放,單位為噸二氧化碳(tCO2);ADi,r 第i個核算單元的原料r的投入量,對固體或液體原料,單位為噸(t);對氣體原料,單位為萬標立方米(104Nm3);CCi,r 第i個核算單元的原料r的含碳量,對固體或液體原料,單位為噸碳每噸(tC/t);對氣體原料,單位為噸碳 每萬標立方米(tC/104Nm3);r 進入核算單元的原料種類,如具體品種的化石燃料、具體名稱的碳氫化合物、碳電極以及二氧化碳原料;ADi,p 第i個核算單元的碳產品p的產量,對固體或液體產品,單位為噸(t);對氣體產品,單位為萬標立方米(104Nm
144、3);CCi,p 第i個核算單元的碳產品p的含碳量,對固體或液體產品,單位為噸碳每噸(tC/t);對氣體產品,單位為噸 碳每萬標立方米(tC/104Nm3);p 流出核算單元的含碳產品種類,包括各種具體名稱的主產品、聯產產品、副產品等;ADi,w 第i個核算單元的其他含碳輸出物w的輸出量,單位為噸(t);CCi,w 第i個核算單元的其他含碳輸出物w的含碳量,單位為噸碳每噸(tC/t);w 流出核算單元且沒有計入產品范疇的其他含碳輸出物種類,如爐渣、粉塵、污泥等含碳的廢棄物;4412 二氧化碳與碳的相對分子質量之比。碳平衡測算法是石化化工行業排碳量計算的重要方法,以流入、流出核算單元的總量平衡為
145、前提,確保計算不產生漏項。以未計入產品的廢棄物為例,其含碳量和是否歸屬排放,需要根據具體情況區分:廢渣:廢渣及高濃度廢液中的碳根據處理方式不同,填埋或回收的殘碳被固定下來,而做燃料利用的殘碳最終均納入碳排放中,用作生產系統燃料時核減公用工程消耗。廢水:廢水處理最終的污泥焚燒可能會產生極少量的含碳有機化合物,它們在后續處理或自然環境中最終將氧化成二氧化碳,因此以二氧化碳當量作為溫室氣體排放計入本生產單元。馳放氣及可燃氣體:尾氣/馳放氣及其它工藝過程中產生的可燃氣體也用做其它生產單元的原料或燃料,這部分碳排放仍計入生產單元中。二氧化碳回收利用量主要指回收燃料燃燒或工業生產過程產生的二氧化碳并作為產
146、品外供給其他單位從而應予扣減的那部分二氧化碳,不包括企業現場回收自用的部分。凈購入的電力、熱力產生的排放重點子行業典型企業的凈購入電力(消費-輸出)所對應的二氧化碳排放,電力的排放因子選取國家主管部門的最近年份發布數據的電網排放因子。重點子行業典型企業的凈購入熱力(消費-輸出)所對應的二氧化碳排放,熱力消費的排放因子取推薦值0.11tCO2/GJ。49 Climate Change and Energy Transition Program參數我國目前關于溫室氣體排放核算的指導文件,主要參考 2006 年 IPCC 國家溫室氣體清單指南、IPCC 國家溫室氣體清單優良作法指南和不確定性管理、省
147、級溫室氣體清單編制指南(試行)等文獻資料,部分結合行業經驗值,整理出常見化石燃料品種和化工產品的排放因子參數,供不具備實測條件的企業參考使用,如下表。附錄表:常見石化燃料特性參數推薦值燃料品種計量單位低位發熱量 GJ/t 或 GJ/104Nm3單位熱值含碳量 tC/GJ燃料碳氧化率固體燃料無煙煤t26.7c27.410 3b94%煙煤t19.570d26.110 3b93%褐煤t11.9c28.010 3b96%洗精煤t26.334a25.4110 3b93%其他洗煤t12.545a25.4110 3b90%型煤t17.460d33.6010 3d90%焦炭t28.435a29.510 3b9
148、3%液體燃料原油t41.816a20.110 3b98%燃料油t41.816a21.110 3b98%汽油t43.070a18.910 3b98%柴油t42.652a20.210 3b98%煤油t43.070a19.610 3b98%石油焦t32.5c27.5010 3b98%其他石油制品t40.2c20.010 3c98%焦油t33.453a22.010 3c98%粗苯t41.816a22.710 3d98%煉廠干氣t45.998a18.210 3b99%液化石油氣t50.179a17.210 3b98%液化天然氣t44.2c17.210 3b98%氣候變化與能源轉型項目 50燃料品種計量單
149、位低位發熱量 GJ/t 或 GJ/104Nm3單位熱值含碳量 tC/GJ燃料碳氧化率氣體燃料天然氣104Nm3389.31a15.310 3b99%焦爐煤氣104Nm3179.81a13.5810 3b99%高爐煤氣104Nm333.00d70.810 3c99%轉爐煤氣104Nm384.00d49.610 3d99%密閉電石爐氣104Nm3111.190d39.5110 3d99%其他煤氣104Nm352.270a12.210 3b99%a 數據取值來源為中國能源統計年鑒 2013。b 數據取值來源為省級溫室氣體清單指南(試行)。c 數據取值來源為2006 年 IPCC 國家溫室氣體清單指南。d 數據取值來源為行業經驗值。