股票代码：正丹股份 (300641)
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在双碳目标约束下，石化行业加速推进节能减排与绿色低碳转型发展成为热点问题。分析了双碳背景下石化行业转型发展的形势，即面临的产业与能源结构调整重构挑战，以及紧抓政策窗口期实现绿色低碳与提质增效耦合发展的新机遇。概述了实现双碳目标的4个发展方向，即大力发展碳捕集、封存与回收利用技术；优化能源结构实现绿色能源耦合利用；加强原始创新提升全流程工艺水平；推进基地一体化协同优化发展模式。总结了石化行业多举措并举实现双碳目标的对策与方法，为未来石化行业推进绿色低碳、安全环保、高质量可持续发展路线提供思路。
近年来，人们对石化行业的碳排放和环境污染的担忧日益加剧，这引起全世界对清洁能源和碳减排的关注。石化行业是我国燃料能源和经济的重要支柱，但也是工业“温室气体”排放的主要源头之一。随着经济的快速发展，目前我国已经成为全球最大的碳排放国，因此我国主动提出双碳目标，提出力争2030年前碳达峰，争取在2060年前实现碳中和，彰显对全球气候治理的大国担当。2019年统计数据显示，我国能源消费结构中石油占比 18.9%，短期内石油仍然是我国的主要能源之一。在双碳愿景下，炼化企业战略转型升级刻不容缓，然而石油化工全流程产业链碳转化利用方式极其复杂，碳排放规模较大，减排成本较高。短期来看，双碳目标给能源企业提出了巨大挑战。从长远看，实现双碳目标可以促进企业转型升级与产品结构调整，可为传统工艺流程、全局资源优化决策与全厂供能方式带来技术革新，通过融合经济有效的节能减碳技术提高行业整体工艺科技含量，带动炼化企业可持续高质量发展。炼化企业应提前进行研究和布局，紧抓绿色低碳发展窗口期，以双碳目标倒逼自身增强减碳意识，强化碳排放核算与动态监测，持续投入开发绿色低碳节能工艺技术，加速推进战略转型发展，规划制定碳减排技术路径和实施方案，尽快采用可持续的有效减排措施，推动产业竞争、技术革新与市场变革，通过技术迭代支撑我国经济高质量发展。
1双碳目标下石化行业发展面临的形势
根据2015年12月通过的《巴黎协定》中提到的长期目标，全球气温升高相比工业化前控制在2℃以内，力争控制在1.5℃以内。根据最新研究报告，为控制气温升高在1.5℃左右，到2030年左右必须大幅降低碳排放量到2010年的45%。2019年石化能源占全球一次能源利用的84%，CO2排放量为3.42×1010 t，其中我国排放量约占28.6%，我国碳排放量增速为2.5%，高于全球平均水平1.1个百分点，如图1所示。2019年全球能源消费油当量为144×108t；我国石油与天然气消费碳排放量分别为15.2×109t和5.9×109t，占全国总排放量的21%。据2021年世界能源统计数据显示，2020年我国CO2排放总量位居世界第一，其中石化行业CO2排放总量占比较大，石化行业碳减排迫在眉睫，同时面临巨大挑战。
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图1 部分国家与地区CO2排放总量变化趋势图
01 | 石化化工行业发展面临的挑战
我国2021年原油加工量超过9×108 t/a，预计2025年炼油能力将达到10.2×108 t/a，超越美国位居世界第一。目前我国尚处于经济发展阶段，能源需求尚未达到峰值，以化石能源为主的能源结构短期内难以改变，CO2排放量仍将处于增长阶段，如图2、图3所示。我国提出双碳目标后就需要加速推进用能方式转变，从化石能源向清洁能源转型。转型后，化石能源在我国能源结构中占比将大幅下降，因此相对于发达国家能源企业，我国石化企业实现双碳目标将面临更大的冲击与挑战。特别是传统“三高一低”企业普遍存在装置能耗较高且全流程工艺技术相对落后、产品结构缺乏市场竞争力等问题，在双碳目标要求下将面临巨大的发展压力，炼化企业需要加速转型升级步伐、积极推进绿色发展战略。然而目前石化行业仍存在许多问题：① 石化行业产业总体规模较大，导致部分产品产能严重过剩，造成能源和资源浪费；② 装置能效与工艺技术相比国际领先水平存在较大差距，节能减碳存在较大难度；③ 落后产能规模较大，存在大量小规模传统企业；④ 技术创新能力不足，高端技术、高端产品存在“卡脖子”问题，绿色低碳技术及产品占比较低；⑤ 尚未构建稳定可靠的多能耦合绿色低碳能源系统，缺乏经济高效的绿氢与绿电技术；⑥ 石化行业信息化系统复杂多样，系统架构缺乏统一标准和数据接口，数字化与智能化转型升级难度较大。
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图2 我国炼化产业发展预测
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图3 近年来成品油消费数量及需求预测
目前距离实现双碳目标已经不足40年，石化行业转型发展与实现碳达峰目标时间紧、任务重，企业需要协同规划生存发展与实现双碳目标的耦合发展路径，在双碳目标约束下，加强技术创新投入，打破技术封锁，替代过剩产能优化产品结构，健全数字化、智能化软件与系统提升全局资源优化能力。尽快开展碳捕集、碳封存与碳回收利用技术的开发与应用工作，逐步建立完善的多能耦合的清洁能源供给网络，为企业绿色能源替代奠定基础。
02 | 石化化工行业转型发展机遇
我国已经步入新发展阶段，需要积极应对国内国际形势变化，尽快达成双碳目标中符合国家生态文明建设的要求，这也为我国石化行业转型升级、产业结构重整与新旧动能转换提供了发展窗口期。实现双碳目标会给石化行业带来新机遇：① 推动我国石化工业绿色转型发展，助力产业能源与资源结构优化，建立节能减碳战略理念，帮助企业从扩产能追求粗放的增量效益时代迈入重视绿色低碳的高质量发展时代；② 推动企业加大绿色低碳技术科研投入，积极实施应用碳减排技术，提前布局绿氢、绿电、核能、地热能等新能源与石化行业能源系统的耦合发展路线，利用区域优势与绿色能源生产企业协同发展，构建多能集成的绿色能源系统；③ 加速产业结构调整，开发新工艺、新技术、新产品，推进炼化一体化全局资源优化决策管理，锚定“油转化”“油转特”转型发展战略，实施降油增化经营路线，进军高附加值高端产品市场，实现企业节能降碳与提质增效双赢。
双碳目标给石化行业技术革新带来了机遇，要积极响应政策法规要求，将科技创新作为未来发展与竞争的关键核心，着重发展绿色能源利用技术、碳监测技术以及碳中和技术等，尽快攻克技术核心。通过政策扶持、炼化一体化资源优化、系统耦合集成等途径进行创新研发与产业升级，提升石化行业整体科技水平，加快构建绿色低碳、安全环保的生产运行体系，大幅降低综合能耗与碳排放，在新一轮能源革命和转型发展中占据有利地位。
双碳愿景下，石化行业面临着碳达峰与碳中和压力。然而现阶段碳捕集、封存与回收利用技术尚未成熟，绿色能源替代面临诸多挑战，碳减排短期内不利于企业的生存发展，但从长期来看，双碳目标可以促进企业技术革新与转型升级，迫使企业通过科技创新与区域资源协同优化构建绿色高质量发展体系，朝着高端产品、低碳节能工艺的方向发展，形成绿色低碳、安全环保与提质增效的新发展格局。
2面对“双碳”目标采取的应对措施
近年来随着生态环境恶化和极端天气增多，人们越来越认识到绿色能源替代化石能源的必要性，例如氢能、生物质能、地热能、风能与核能等。世界各国也开始制定碳达峰与碳中和路线图，以实现具有竞争力的低碳发展战略。石化行业作为碳排放大户，具有极大的减排空间，如图4所示。在双碳目标约束下，需要结合行业自身特点，优化能源结构，升级工艺技术，积极开发与实施经济有效的碳减排、碳捕集与碳回收利用技术，尽早布局绿色低碳的转型发展路线，为实现双碳目标做好路径规划。
图4 石化行业碳排放变化预测趋势
01 | 碳捕集、封存与回收利用技术
碳捕集、封存与回收利用技术可将生产的CO2进行收集，避免CO2排放到大气中，是目前比较有效的碳减排方法之一。现阶段主要捕集方法有溶剂吸收法、膜分离法、低温冷凝法、固体吸附法等。捕集的CO2可以通过地质封存、矿物质碳化、与海洋封存等方式进行储存，也可以通过CO2驱油、加氢转化、生物吸收以及电催化等手段进行利用。国华电力开展了我国最大的1.5×105t/a碳捕集项目，实现了CO2的高效捕集。中国石化启动的百万吨级碳捕集利用与封存（CCUS）项目利用超临界CO2进行油藏驱油，实现了CO2的高效利用与长久封存。荷兰和日本已经开始研究利用CO2作为气肥促进植物光合作用，强化农作物生长。石化行业利用CO2作为原料生产可降解塑料、甲醇、合成气、碱、糖等产品，实现回收CO2的有效经济利用。食品加工行业利用CO2生产碳酸、啤酒等，还可用于食品保鲜。
石化行业排放的CO2主要包括燃料燃烧与生产过程尾气排放等，企业可以结合自身生产特点优选经济有效的碳捕集、封存与回收技术，强化对燃烧炉、烟气回收系统等的碳捕集与回收，大幅度降低碳排放，尽早达成碳达峰目标。
02 | 绿色能源替代、优化能源结构
石化行业优化自身能源结构是降低碳排放的重要举措，加速推进石化行业绿色能源替代化石燃料，建立多能耦合的能量供应网络，构建绿色低碳、安全平稳的能源系统。现阶段的主要绿色能源包括太阳能、氢能、风能、地热能、水能、潮汐能、核能以及生物质能等，企业可以利用区位优势进行区域协同发展，借助绿色能源推动石化行业大规模应用绿氢、绿电，如图5所示。绿电加热代替传统的加热炉，也可以用绿电驱动压缩机、泵等设备。绿氢则可以代替灰氢、煤、燃料油、天然气等资源的消耗，从源头上大幅降低生产运行过程中的碳排放，实现绿氢、绿电与石化行业的耦合发展。东部沿海企业可以利用丰富的潮汐能、风能与核能等，沿江区域可以利用水能、风能等，西北、华北、东北等地区可以利用丰富的太阳能、风能、地热能等进行发电和制氢，为企业电网、氢网和燃料气管网提供清洁能源，改善火力发电、锅炉焚烧、天然气制氢、煤制氢等装置排放大量CO2的问题。
图5 能源结构优化示意图
石化行业与绿色能源的有机结合是双碳目标下转型升级的重要路径，企业应该利用区位优化进行区域协同发展，提前布局构建多能耦合的能源网络，为绿电、绿氢大规模应用奠定基础，加速推动企业全流程能源系统绿色低碳转型。
03 | 强化技术创新、提高工艺水平
我国石化行业整体工艺技术较国际先进水平仍有一定差距，在双碳目标要求下，企业需要加强科技创新投入，提高行业整体节能工艺与低碳技术水平。大力推动能量系统优化、换热系统能量回收与高效利用、高效电加热与制蒸汽、大规模绿电制绿氢、高效碳捕集、CO2高效转化利用等节能低碳技术的研发与实施，提高资源有效利用率，降低单位产品能耗。优化炼化一体化工艺流程，缩短产业链、减少副产物及损失，提高综合商品率，大力发展原油直接裂解制烯烃、煤制烯烃等技术，降低工艺复杂度与过程能耗。布局新能源替代技术、人工智能技术与石化行业的耦合发展，持续提升终端装置和设备的电气化、数字化与智能化集成水平，通过终端电气化实现生产过程脱碳。通过数字化系统实时监控装置运行状态，通过智能算法实现全局资源优化利用，助力企业节能降碳与提质增效。
石化行业强化原始创新能力，推动工艺技术的迭代更新，通过电气化、数字化与智能化等手段实现碳资源的高效管理与利用，可有效降低能耗与碳排放。企业可根据自身发展阶段与技术研发水平，引进国际先进技术，提高整体节能与低碳技术水平，实现碳减排目标。
04 | 加速产业结构调整、提高资源利用效率
石化行业向炼化一体化、区域化、基地化协同方向发展，如图6所示，推进产业结构调整是提升市场竞争力和实现双碳目标的重要举措。可充分考虑资源、产品与市场之间的耦合关系，驱使企业向生产特种油品、高端产品、芳烃、烯烃产品方向转型发展，逐步剥离低端落后产能，改善产品产能过剩等问题，提高资源合理利用率。还可以优化能源供应网络、物料互供关系、物流运输网络，提升能源与资源互供与利用效率。通过节能减排工艺、生产过程集成优化，“废水、废气、废料”等集中处理，降低碳减排与环境治理成本。通过数据综合管理与集约化平台搭建进行智慧决策与优化，构建生态循环、低碳环保、集约高效、系统智能的产业体系，大幅度降低单位产品能耗与污染物排放，降低企业生产风险和能源浪费，实现区域资源合理配置、促进石化行业绿色、安全、高质量发展，提高企业的市场竞争力。
图6 炼化一体化发展模式示意图
构建绿色集约式石化工业园区可有效改善石化行业产品结构，有利于区域资源合理配置与利用，加速淘汰过剩产品产能，促进企业向生产高附加值产品方向转型发展。利用区域集成与协同发展优势推动节能降碳技术发展，通过集中处理降低碳捕集与碳减排压力，搭建大规模系统平台建设进行区域全局资源优化与智能决策，实现企业产业体系的整体升级。
3总结
在双碳目标下，石化行业必须多举措并举加速布局绿色低碳转型升级战略，企业发展迎来了新的挑战与机遇，传统高能耗、高碳排过剩产能企业将面临被淘汰的风险，但在国家相关法规与政策扶持下，紧抓绿色发展窗口期，逐步剥离落后产能，可帮助企业实现长期高质量可持续发展。企业要根据自身发展现状与特点，加强自主科技创新与全流程各环节碳排放监测与核算，针对性开展相关碳减排技术研发投入，提升整体工艺技术水平，优化生产加工流程，加速研发与实施低碳节能工艺与技术，大力发展绿色能源利用和碳捕集、封存与回收利用技术，积极推进能源结构优化进程。结合企业区位特点，积极引进太阳能、风能、水能、氢能、地热能、潮汐能、核能等清洁能源，构建多能耦合的高效能源体系。通过电气化、数字化与智能化水平的提高，逐步实现绿电、绿氢的大规模应用，从源头降低碳排放。企业可借助区域资源建立基地一体化绿色工业园区，通过区域资源协同优化满足园区各企业转型发展资源与能源需求，利用大规模电气化生产运行、数字化监测管理与智能化赋能决策、集约化回收利用优化资源与能源配置，发挥区域协同大兵团作战优势，淘汰落后过剩产能，帮助企业优化产业链与产品结构，逐步向生产特种产品、高端产品、化工原料等方向发展，提升产业体系竞争力，开创绿色低碳与提质增效的双赢局面，助力石化行业尽早实现碳达峰与碳中和目标。
文章来源：现代化工
作者：林堂茂、刘小多、孙雪婷
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