2020年,基于推進人類命運共同體建設(shè)、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的需要,中國做出了“力爭2030年前碳達峰、爭取2060年前碳中和”的重大戰(zhàn)略決策。從時間上看,中國從碳峰值到碳中和的過渡期(只有30年)比歐美發(fā)達國家(50-70年)要短得多。從一次能源消費結(jié)構(gòu)來看,中國是煤炭生產(chǎn)和消費大國,其能源體系以化石能源尤其是高碳煤為支撐。2020年,煤炭將占中國一次能源消費的56.8%。由此可見,“雙碳”目標的實現(xiàn)不僅時間短、任務(wù)重,也是加快以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的必由之路。
一、煤化工發(fā)展現(xiàn)狀
近幾十年來,隨著我國煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,其能耗不斷下降,清潔環(huán)保水平不斷提高,整體技術(shù)水平和規(guī)模處于世界領(lǐng)先地位。但是,由于合成煤基化學品的原料氣需要通過水煤氣轉(zhuǎn)換,以滿足合成甲醇或石油產(chǎn)品所需的氫碳比,因此中國煤化工行業(yè)具有高耗水的特點。此外,煤制液體、煤制烯烴和煤制乙二醇的盈虧平衡油價分別為70美元/桶、45美元/桶和55美元/桶。當油價大于100美元/桶時,煤化工利潤可觀。然而,近年來,低油價和高煤價導(dǎo)致煤制油、天然氣、乙二醇和乙酸的整體損失。
因此,煤化工產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟受到國際油價市場波動的影響,面臨巨大挑戰(zhàn)。最后,在2021年的全國人大上,“碳達峰”和“碳中和”首次寫入政府工作報告?!疤歼_峰、碳中和”已經(jīng)成為中國經(jīng)濟社會發(fā)展的長期、頂層硬約束,并將繼續(xù)迫使經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)加快轉(zhuǎn)型。同時,鑒于我國原油對外依存度超過70%的現(xiàn)狀,發(fā)展和支持現(xiàn)代煤化工的產(chǎn)能/技術(shù)儲備,提高質(zhì)量和效率,是當前煤化工的發(fā)展方向
二、煤化工的發(fā)展方向
大多數(shù)煤化工過程直接或間接排放一定量的二氧化碳,但有些技術(shù)具有固碳特性。例如,以煤為原料合成尿素,每噸尿素可消耗約735公斤二氧化碳。根據(jù)國際能源署發(fā)布的《將二氧化碳投入使用—從排放中創(chuàng)造價值》,化肥行業(yè)是全球二氧化碳消費量最大的行業(yè),每年有1.3億噸二氧化碳用于尿素生產(chǎn),但其消費量不到2020年全球二氧化碳排放量(340億噸)的1%。鑒于煤炭的高碳(60%-98%)特性,如何實現(xiàn)高碳資源和低碳的利用,是煤化工行業(yè)從業(yè)者的一大考驗。
北京化工大學劉振宇教授指出:1)如果電石采用基于綠電的生產(chǎn)工藝,電石可能成為一種儲能載體,并且驅(qū)動基于電石(采用可再生電力制備)的化學品合成技術(shù)發(fā)展;2)隨著未來對燃油需求的減少,煤基化學品/材料的制備技術(shù)在煤化工中所占的地位會更加重要;3)CCUS(碳捕獲、利用與封存)技術(shù)的研發(fā)及突破對于煤化工實現(xiàn)碳中和的目標更加重要;4)煤化工過程的低碳是重要發(fā)展方向(用可再生電和H2)。
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三、煤化工的未來發(fā)展
根據(jù)我國煤化工的發(fā)展現(xiàn)狀和“雙碳”目標的提出,我們認為煤化工未來的發(fā)展應(yīng)主要集中在以下幾個方面:
一是煤化工行業(yè)要盡快進行碳排放量化核算,摸清財力。煤化工全過程涉及環(huán)節(jié)多,對應(yīng)的碳排放核算也比較復(fù)雜,不同碳排放核算機構(gòu)給出的企業(yè)碳排放數(shù)據(jù)也不一樣。政府應(yīng)出臺相關(guān)政策,引導(dǎo)相關(guān)部門或第三方核查機構(gòu)建立嚴格、科學、公平的碳核算體系,實現(xiàn)企業(yè)碳排放和碳減排核算的標準化,提高核算的可信度,為企業(yè)后續(xù)進入碳交易市場提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)。政府和企業(yè)應(yīng)設(shè)立碳核查和碳交易相關(guān)機構(gòu),加快培養(yǎng)精通碳核算體系和碳交易體系程序的相關(guān)人才。
其次,煤化工企業(yè)應(yīng)根據(jù)碳排放源和對應(yīng)量,結(jié)合現(xiàn)有和未來的碳減排和碳中和技術(shù),盡快制定相應(yīng)的碳峰化和碳中和技術(shù)路線圖和時間節(jié)點。企業(yè)要以制定碳減排行動計劃為契機,加快相關(guān)技術(shù)研發(fā)的進度和力度,加快相關(guān)技術(shù)的引進、消化和吸收,盡快實現(xiàn)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。
再次,建議政府根據(jù)不同煤化工項目的規(guī)模、產(chǎn)品類別和環(huán)境影響,從不同角度分析并科學制定相應(yīng)的差異化政策。對能夠保障我國能源安全的項目,要給予適當?shù)恼邇A斜,堅決爭取高能耗、高污染的煤化工項目。對于具有明顯減碳和經(jīng)濟可行性的煤化工技術(shù),有必要加快其在全行業(yè)的推廣應(yīng)用。政府和企業(yè)也應(yīng)制定相應(yīng)的政策,激發(fā)煤化工行業(yè)從業(yè)人員從事碳減排技術(shù)研發(fā)的積極性、主動性和創(chuàng)造性。
四是穩(wěn)步推進煤化工與石油/天然氣/生化產(chǎn)業(yè)的耦合,逐步提高可再生能源在煤化工中的比重,實現(xiàn)優(yōu)勢互補,降低煤化工碳排放總量和強度。
第五,將煤化工的產(chǎn)業(yè)鏈條做長,注重特種專用化學品的研發(fā)與生產(chǎn),提升煤化工產(chǎn)品的高附加值,盡可能將更多的碳保留在終端產(chǎn)品中。比如可通過煤化路線生產(chǎn)PGA、PBAT、PBS等可降解塑料;依托煤制α-烯烴原料優(yōu)勢,開展聚烯烴彈性體技術(shù)攻關(guān)及工程應(yīng)用等。同時,突破煤化工所產(chǎn)生二氧化碳的規(guī)?;眉夹g(shù)(如二氧化碳加氫制甲醇等),并盡可能降低其成本。
第六,在解決煤化工碳排放問題的同時,要注重提高煤化工的環(huán)保水平,解決煤化工過程中低成本、高效率的三廢處理技術(shù)問題,實現(xiàn)多種污染物的協(xié)調(diào)處置和能源資源的再利用,有效解決現(xiàn)有企業(yè)環(huán)保投入成本過高的問題。