国内外大型能源化工企业低碳转型对我国煤化工产业发展的启示

　　摘要在全球积极应对气候变化问题、全面实施能源低碳转型的大背景下，全面总结分析了国际、国内大型能源化工企业低碳转型的相关战略举措，并从政策环境和市场环境两方面分析了国内外能源化工转型战略差异原因。在此基础上，从产业发展定位、发展模式、产品发展方向、产业低碳化、智能化、智慧化发展等方面提出了煤化工产业低碳发展的思考建议。

　　关键词：气候变化;石油化工;煤化工;低碳转型

　　在2020年我国明确提出“3060目标”以来，国内能源化工企业也在纷纷制定转型发展战略，但总体相较于国际大型能源化工企业转型进程有所滞后。其中煤化工企业由于工艺路线特殊，单位工业增加值碳排放强度高，低碳转型压力较大。2021年11月，《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方大会(COP26)正式签署《格拉斯哥气候公约》，明确将控制全球变暖的目标进一步维持在1.5℃内。

　　因此，今后减排形势将更加严峻，作为碳排放重点的能源化工企业转型也将更加急迫。当前世界范围内现代煤化工产业主要集中在中国，国外几乎没有可借鉴的先进煤化工产业转型经验。考虑石油化工和煤化工产业的密切协同联系，本文旨在充分总结分析国内外以大型石油化工企业为代表的能源化工企业低碳转型思路及经验，以期为我国煤化工产业转型和相关煤化工企业制定低碳转型发展战略方向提供一定的借鉴参考。

　　能源化工论文： 不同建筑负荷下分布式能源系统优化与政策激励研究

　　1国内外大型能源化工企业的转型情况

　　国外能源化工企业中，重点分析了以BP、壳牌、道达尔、巴斯夫等为代表的欧洲能源化工企业，以埃克森美孚、雪佛龙等为代表的北美能源化工企业，在应对全球能源转型的相关战略判断和布局探索。国内能源化工企业中，重点分析了以中石化、中石油、延长石油为代表的石油化工企业，及山东能源、陕煤化集团等部分煤化工企业，在低碳转型发展方面的战略布局。

　　1.1欧洲能源化工企业转型发展的举措

　　(1)坚持以“电气化”实现低碳化，大力发展新能源欧洲能源化工企业认为“电气化”和“去碳化”是未来能源发展方向，对于传统主要油气业务将逐年减少，加大对可再生能源投资力度，并将向综合能源供应商转型。如BP计划到2030年开发约5000万kW可再生能源发电，油气日产量计划减少超过100万桶油当量(约为2019年产量的40%)[1];道达尔计划2025年将总发电能力提升至3500万kW，计划2030年可再生能源总发电能力达到1亿kW[2];壳牌计划到2030年年销售电力达到560亿kW·h;2025年以后将不再进行油气新区勘探，原油产量在2030年以前逐年下降1%～2%[3]。

　　(2)大力发展综合能源服务，积极向移动充电和氢能布局BP、壳牌等在高端移动出行领域加大布局，旨在借力充电业务成为虚拟电力生产商，在电动汽车充电、分布式能源发电、电动汽车入网技术、储能及智能化充电之间，创建全新的本地能源系统，从而优化分布式能源利用。2016—2020年上述企业已经在汽车及下游充电综合业务等领域进行了多项实质性并购。

　　此外，凭借雄厚的资本优势，全球多家石油公司积极投资氢能技术，布局氢能产业。如BP计划到2030年氢能业务在核心市场的份额增长到10%，2020年公司已与Lightsource、沃旭能源等达成绿氢生产合作项目[1];壳牌现阶段在德国和美国加州有50多个加氢零售点，计划到2030年前“绿氢”生产能力达到400万kW，同时在2021年初宣布将与三菱重工等联合发展绿氢生产中心，并将与沃尔沃集团、戴姆勒卡车、依维柯等合作生产超过1万辆燃氢卡车[4]。

　　(3)重视加快传统油气化工业务减碳，主要从原料、产品、过程用能等多方面综合施策欧洲能源化工公司针对既有石化业务计划采用更多的天然气等低碳化工原料生产化学品，减少通过原油对传统油品的生产，从而降低公司产品碳排放强度。壳牌和道达尔等公司都明确宣布了双管齐下的低碳战略，重点就包括其天然气和化工业务的扩张[5]。壳牌计划到2030年前逐步增加化工产品组合门类，达到每年增加10亿～20亿美元的现金盈利贡献。巴斯夫一方面充分发挥一体化体系优势，实现不同项目间废热梯级利用，生产物料及副产品循环利用，在节约原料和能源同时降低了物流成本;另一方面不断提高可再生能源在能源供应中的比例，全力外购“绿电”，在产能增长的同时实现碳排放的大幅下降。

　　(4)强化战略实施落地，整体低碳转型战略设计更加系统有力欧洲大型能源化工企业在低碳战略目标设定、投资计划、组织机构调整和绩效考核等方面都有较为系统的安排，整体路径规划清晰。BP、壳牌、道达尔等明确承诺了2050年达到碳中和目标[6];道达尔明确每年把10%的总投资用于新能源电力，并计划在2030年提高该比例至20%;壳牌2021—2025年每年投入新能源电力20亿～30亿美元，预计到2025年投资占比将达到8%;BP、壳牌等将温室气体管理或低碳业务发展纳入到考核，占10%～20%的权重。另外，多家欧洲公司已然重塑业务架构，将天然气与可再生能源设立为独立业务单元。

　　1.2美国能源化工企业转型发展的举措

　　(1)坚持“去碳化”战略，通过布局CCUS技术和外购绿电等措施实现传统油气业务减碳。埃克森美孚认为，未来20年世界对石油、天然气需求还将增加，公司继续把油气作为主要业务，尤其对天然气寄予厚望，未来主攻CCUS技术市场化，结合其成熟的CO2驱油技术，与主营业务形成良好的协同效应，并计划将其在美国、澳大利亚和卡塔尔等地的CCUS碳捕集能力从660万t/a提升至900万t/a[7]。雪佛龙计划在未来5—10年内加强对碳捕集与封存等领域探索，除加强传统CO2驱油技术创新与应用外,还投资了高科技企业BluePlant公司，探索直接浓缩和捕集空气中的CO2，并转化成石灰石等建筑材料;对于上游勘探开发业务，计划通过购买利用可再生能源绿电等方式实现未来7年碳排放降低15%左右。

　　(2)重视新兴能源开发，积极在地热能及生物质等领域探索雪佛龙正在加大探索投资地热利用技术，参股了瑞典低温地热开发和热电资产运营公司BaseloadCapital，以及加拿大的闭环地热初创公司Eavor;在生物质能源方面，与斯伦贝谢和微软等企业合作，探索将农业废弃生物质转化为可再生合成气体用于发电，并封存在此过程中99%的碳排放。此外，积极发展生物质燃料，提出到2025年，将可再生柴油和生物质柴油产量增长2倍，并全部在美国上市销售[8]。

　　(3)多数企业尚未公布碳中和目标，整体低碳转型战略力度弱于欧洲企业在低碳目标方面，以埃克森美孚、雪佛龙代表的北美能源化工企业尚未明确承诺实现碳中和的时间目标，仅就近期减排给出了绝对量，承诺至2023年或2025年短期绝对的减排量(温室气体下降5%～20%)[6]。针对未来CCUS、生物质能源等关键技术也公布了部分投资计划。埃克森美孚承诺将在2025年前对CCUS业务投资30亿美元，约占总投资支出的3%~4%，并宣布成立碳捕获专业技术部门。

　　1.3国内大型能源化工企业的转型情况

　　(1)总体保持了对现有业务的战略重心，并积极延伸产业链实现“减油增化”以中石油、中石化等为代表的石油化工企业总体尚未公开宣布中远期的碳中和目标。国内石化企业认为我国对油气还有较大需求潜力，未来短期内仍将保持对石油、天然气的产业发展重心。中石化提出“一基两翼三新”发展战略，夯实油气资源基础，做强做优炼油产业链和化工业务还是重中之重，并针对炼油化工加大“减油增化”力度，着重向下游发展高端化学品和新材料，积极布局高端合成树脂、合成橡胶、BOPP丙烯弹性体、茂金属聚烯烃、碳纤维高端新材料产业等。中石油提出立足既有产业，大力发展天然气业务，在炼油领域加大航煤的生产。国内煤化工企业目前低碳转型总体思路为立足各自产业基础，向下游延伸产业链，同时加强自有核心技术(气化、煤液化技术等)的升级和推广。陕煤化集团重点发展低阶煤利用，延长石油重点进行煤油共炼，山东能源、伊泰集团等重点发展煤制油，并积极向下游开发特种油品、润滑油、氨基新材料、醇基新材料、可降解塑料等。

　　(2)积极谋划低碳转型，在氢能、新能源、CCUS等低碳业务领域加快布局探索

　　中石化重视氢能产业发展，“十四五”拟新建1000座加氢站;稳妥推进新能源发展，“十四五”建设风光能源400万kW;同时积极探索CO2化学利用。中石油主要实施清洁替代、战略接替、绿色转型策略实现低碳化发展，依托既有油田发展六大基地，推进五大工程(太阳能、风能、地热、氢能、CCUS);积极发展新能源，“十四五”期间将每年投资总额的5%用于新能源项目，加快发展地热能源，作为油气热电氢五大方向之一;大力推进EOR工程，已在国内多地论证项目方案，据测算可通过EOR年封存100亿～200亿tCO2。

　　国内煤化工企业在加大节能降耗、CCUS探索的同时，在与新能源、石油、天然气化工等产业耦合方面开展积极探索[9]。宝丰能源此前建成了10万kW光伏发电装置和产能1万m3/h的电解水制氢装置的绿氢示范项目，为煤化工产业与“绿氢”耦合探索迈出关键一步。此外多家企业计划在矿区采煤沉陷区、复垦区发展新能源业务。

　　2国内外能源化工转型战略差异原因分析

　　总体上国内外石油化工企业应对低碳转型的节奏和投入力度方面有较大差异，初步分析在政策环境和市场环境两方面因素影响较大。

　　2.1政策环境差异

　　(1)欧美建立了完善的多元化发力低碳政策体系一是以立法形式推动碳中和。欧洲是全球气候变化的倡导者、引领者、推动者，在全球宣示碳中和的国家中，以立法形式推进碳中和的国家主要为欧盟和欧洲国家[10]。

　　二是积极推进碳排放权交易、逐步推广碳税制度。据世界银行等统计，截至2021年1月，全球已经实施或计划实施的碳排放交易体系及碳税政策61项，其中欧盟碳排放交易体系是目前全球最具影响力的碳市场[11]。三是大力发展可再生能源。如欧洲可再生能源激励政策经历了从大规模的政府补贴到市场竞价的发展过程，各国采取低税率或退税等税收措施支持可再生能源产业发展。

　　四是战略扶持新兴产业发展。通过制定战略规划，引领新兴产业发展方向，涵盖氢能、储能、地热能、生物质能、CCUS等诸多领域。如美国向消费者提供经济补贴和税收减免，间接促进企业加大开发力度，推动燃料电池商业化进程。通过制定45Q法案对CCUS等减碳措施予以税费抵免。五是加速化石燃料退出。各国多举措加速脱碳，减少化石燃料使用。制定了煤电限制措施，减少化石燃料补贴，欧盟国家积极推进交通领域碳减排，推进深度脱碳[12-13]。

　　(2)我国尚处于低碳政策体系系统建立的初期我国低碳政策逐步发展在经历了重发展轻环保(1978—2001年)、政策萌芽阶段(2002—2011年)、政策发展阶段(2012—2019年)、向碳中和目标迈进(2020—至今)等阶段，政策基调从“经济发展为主”逐渐向“低碳可持续发展”过渡，具体措施从“行政手段为主”向“行政与市场化结合”转变[14-15]。

　　但我国低碳产业政策体系构建仍处于顶层设计的初级阶段，2021年陆续发布了《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》《2030年前碳达峰行动方案》等顶层的纲领性政策文件，针对细分产业的政策部署较为零散，急需加强相关配套落实政策。从整体的政策导向来看，今后将对高排放和耗能高的行业制定控制型政策，逐步限制和降低化石能源使用。大力发展风电和光伏等清洁能源，提高清洁能源比例。同时着力发展CCUS等工程减碳措施和生态碳汇工程。

　　2.2市场环境差异

　　(1)欧美在石油消费领域已经达峰，我国在油气领域还有较快需求增长据BP能源统计年鉴显示，欧洲地区石油消费在2006年已经达到峰值，之后开始下降，2006—2019年年均增速为-1.1%。美国早于2005年在石油消费领域就已达峰，之后总体呈下降之势，2005—2019年年均增速为-0.7%。而我国2005年至今石油消费方面一直保持较快增长，2005—2019年年均增速为5%。

　　天然气消费方面，欧洲地区天然气消费在2005年后就停止增长，并在2010年后就开始下降，2005—2019年平均增速为-0.9%。而同期美国天然气消费保持缓慢增长，平均增长率为2.6%。2005年至今我国天然气消费则保持较快增长，2005—2019年年均增速为14.4%[16]。油气需求的变化也恰恰印证了欧美及我国油气公司低碳转型的重心差异。

　　(2)我国人均塑料消费量较发达国家仍有较大差距，未来仍有较大发展空间目前中国人均年塑料消费量只有12～13kg，是发达国家的1/8、中等发达国家的1/5。按照这个比例，中国塑料工业的发展空间仍然较大。根据塑料的增长率，中国将有望成为继世界第二大消费国之后的第二大生产国。预计未来塑料改性材料、工程塑料、塑料合金、塑料复合材料在汽车、飞机、高铁、电子电器、信息、医疗等领域的应用范围将不断扩大，塑料行业将向“功能化、轻量化、生态化、微造型化”的技术发展方向转变。

　　(3)我国对化工新材料、精细化学品等高端产品的需求量不断增加，但是国内的技术水平仍然相对落后化工新材料、精细化学品等在我国需求量逐年增加，近年来很多化工新材料产品(特别是高端聚烯烃)的消费量年均增长都在10%以上，精细化学品消费量位列世界第一。

　　2019年，我国化工行业中专用化学品、涂(颜)料制造和橡胶制品板块利润保持增长，同比增速分别为1.4%、8.1%和9.7%;农药制造利润持平，在化学工业整体利润总额下降的情况下逆势增长，显示了精细化学品强劲的发展势头，但产品档次和消费水平仍低于发达国家。 欧美发达国家长期占据全球化工新材料、精细化工的领导地位，引领着行业的发展。

　　与发达国家相比，我国总体水平相差10年左右[17]。由于受技术水平的制约，化工新材料又是我国化学工业体系中国内自给率最低、最急需发展的领域。2019年我国化工新材料主要类别产量接近1660万t，消费量约2800万t，自给率约59%。而精细化工品在我国仍有较大发展空间，例如我国以家庭及个人卫生与护理品核心原料的表面活性剂，2018年我国人均表面活性剂的年用量仅为3.04kg，而美国达9.38kg，欧盟和日本的人均消费量也都是我国的2倍之多[18]。

　　3煤化工产业绿色低碳发展建议

　　基于我国“富煤、贫油、少气”的资源能源国情，我国从上世纪80年代开始进行现代煤化工产业发展探索，将煤炭资源转化为油品和大宗化学品，以弥补国家能源的结构性缺陷。经过近40年的发展，以煤制油、煤制气、煤制烯烃、煤制乙二醇为主要代表方向的现代煤化工取得了巨大的成绩，极大地丰富了我国大宗化学品来源组成。至2019年底，煤/甲醇制烯烃产能约占聚乙烯总产能的23%、聚丙烯产能的25%;煤制乙二醇产能占乙二醇总产能的40%。

　　与此同时，近年来气候变化和能源问题是当前突出的全球性挑战。近日出台的《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中，明确要出台煤化工等产能控制政策。未纳入国家有关领域产业规划的，一律不得新建改扩建煤制烯烃项目，合理控制煤制油气产能规模，提升高耗能高排放项目能耗准入标准。

　　在此背景下，如何实现煤化工产业低碳转型显得尤为紧迫。通过对比国内外相关石油化工企业转型策略，结合各国及地区政策、市场环境差异分析，笔者认为我国现代煤化工产业转型要充分立足国内资源禀赋条件，对待国外能源转型发展策略，不能盲目跟随。但要充分对标我国实现碳达峰、碳中和目标，对产业定位、发展模式、产品方向进行优化调整，避免“大干快上”的粗放发展，逐步探索低碳转型方向，提升产业智能化、智慧化水平，实现产业低碳升级的平稳过渡。

　　(1)产业发展定位

　　要充分认识到我国能源、化工产业转型的长期性、复杂性、艰巨性[15]，现代煤化工产业的定位要在对标实现“碳达峰碳中和”目标的前提下，统筹好减污降碳和保障能源及化工原料、产品稳定供应关系。一是要坚持立足于作为煤炭清洁高效利用方式，促进煤炭作为化工原料的综合利用效能。二是弥补国家能源的结构性缺陷，成为油品和化工原料、产品多元化来源的重要途径，成为保障国家能源安全的战略布局和应急保障措施。三是成为特种油品、碳纤维、化工新材料等新产品供应的主要动力，发挥出产业工艺路线、物料产品独有特性[19]。要给予煤化工产业一定的支撑发展和低碳转型的空间和扶持政策，要在做强存量、做优增量上下功夫，不能扣上“两高”的帽子让产业自生自灭。

　　(2)产业发展模式

　　现代煤化工产业要充分结合我国资源禀赋和工艺转化特点，缓减国际油价和煤价波动对产业发展两头影响，增加产业创新升级的经济动力。

　　一是要倡导煤化一体化发展模式，将煤炭资源开发和转化过程统筹，从源头上促进煤炭作为化工原料的综合利用效能，避免出现高煤价下“赚快钱”“卖煤舍化”的局面。同时可将资源开发的利润较大程度上转化为支撑煤化工科技创新实现产业升级动力，促进产业的良性循环。

　　二是要探索基地化发展模式，将煤化工的上下游产业，相关公辅原料供应及废物资源化利用产业形成基地化聚集，避免加工转化过程大宗原料的长途运输，提升资源使用效率。如探索将煤制乙二醇、PX下游加工集聚，直接形成聚酯出厂。统筹规划，高质量建设，避免遍地开花、低水平重复建设，有利于形成聚集示范效应，将煤化工产业做优做强。

　　(3)产品发展方向现代煤化工产业要加强产品结构的优化，应对化工产业“低端重复过剩、中高端依赖进口的结构性不足”问题。在现有产业工艺基础上，高端化要兼顾市场需求和产业自身特点，延伸产业链，实现产品的精细化、高端化。在增加有限加工能耗的基础上，实现工业增加值的大幅提升。

　　一是直接液化方面，加大对军用、航天、航空特种油品的开发，提升渣油综合利用水平，重点发展高等级沥青、碳素材料等高端产品。二是煤制烯烃方面，要充分发挥不同工艺生产装置自身工艺特点、生产特色牌号高附加值专用料产品。三是煤间接液化方面，要重点实现“降油增化、精细发展”，利用费托合成中间产物及副产油品，重点围绕Ⅲ+润滑油、α-烯烃、高端费托蜡等高端精细化工产品、新材料发展。四是煤制乙二醇方面，重点解决影响产品应用的含氧、氮等杂质指标问题，实现对下游长丝领域的大比例掺混。五是煤制可降解塑料方面，可充分利用乙醇酸甲酯等煤基中间产品大力生产聚乙醇酸等可降解材料产品。

　　(4)产业低碳化发展要充分正视和重视产业发展耗能及碳排放问题，积极开展节能降耗、综合减碳探索。一是进一步优化运行装置能量平衡和物料平衡，加强生产用能管控，实施节能改造工程，提高能源利用效率，降低装置能源消耗。二是探索原料低碳化，做好源头减碳。探索天然气化工、焦化与现代煤化工耦合，利用天然气、焦炉尾气富氢的优势，弥补煤炭原料碳多氢少的问题。三是探索煤化工与绿电、绿氢耦合，实现多能互补，降低动力中心和工艺碳排放。四是探索CO2资源化利用，推动终端减碳。发挥现代煤化工CO2浓度高、易捕集利用的特点，加强CO2的化工利用、EOR、深部咸水层封存处置等CCUS措施探索。

　　(5)产业智能化、智慧化发展要充分利用物联网、大数据、云计算、移动、人工智能、区块链等新一代信息技术，实现产业的智能化、智慧化，推动产业在安全、稳定生产、资源利用等方面实现整体水平的提升。利用新一代信息通讯技术围绕建设全要素数字化、人机高度自洽共生的智能工厂，推动煤化工产业在生产、经营、决策等方面的数字化转型，实现生产高度协同、设备自主可控、物料实时平衡、能源综合优化和生产本质安全等方面的重要提升。

　　参考文献

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　　[2]Climateroadmapinaction[EB/OL].Total,2020-2-9[2021-2-25].

　　[3]Shell.PoweringProgress//RoyalDutchShellPLCStrategyDay2021[EB/OL].2021-02-11.

　　作者：陶怡*，王强1，田华1，易学睿1，冯白阳2，步学朋1