“雙碳”目標下能源企業(yè)轉型需要顛覆性思維
——清華五道口碳中和經(jīng)濟論壇綜述

□ 本刊記者 閆坪卉

當前，碳減排成為全球共識。中國是能源消費大國，“雙碳”目標的提出，加速了能源轉型進程，也加快了我國石油、天然氣消費達峰的步伐。面臨“雙碳”目標新要求和能源轉型大趨勢，能源企業(yè)如何加快推進減排減碳、轉型發(fā)展？9月16日，在以全球碳中和與能源變革為主題的清華五道口碳中和經(jīng)濟論壇上，來自政府部門、國際組織、大型能源企業(yè)和金融集團的眾多專家提出真知灼見。

中國石化總經(jīng)理馬永生受邀發(fā)表主旨演講，表示為實現(xiàn)“雙碳”目標，中國石化將大力實施綠色潔凈發(fā)展戰(zhàn)略，積極推進化石能源潔凈化、潔凈能源規(guī)模化、生產(chǎn)過程低碳化，引領我國能源化工行業(yè)低碳轉型。

油氣行業(yè)發(fā)展路徑漸趨清晰

“雙碳”目標下能源低碳化轉型將顯著加快，油氣行業(yè)發(fā)展路徑漸趨清晰，加快打造綠色油氣田、綠色煉化產(chǎn)業(yè)、綠色儲運體系、綠色技術支撐將成為油氣行業(yè)邁向綠色低碳發(fā)展的重要路徑。

從保障國家能源安全角度看，未來需要持續(xù)加大勘探開發(fā)力度，不斷提升油氣供給能力。在這一過程中，要著力打造綠色油氣田，加大控碳減碳降碳力度。大力提升勘探開發(fā)技術和裝備水平，通過節(jié)能提效、降低能耗實現(xiàn)減碳；減少并最終避免甲烷等溫室氣體排放，積極開發(fā)分布式風電、光伏和地熱資源。

馬永生在論壇上說，在推進碳中和過程中，我國煉化產(chǎn)業(yè)將面臨更加嚴格的碳約束，要加快培育綠色低碳核心競爭力。加快提升煉化行業(yè)集中度，推進大型化、一體化、基地化、集約化產(chǎn)能建設，嚴格行業(yè)能耗和排放標準，堅決淘汰落后產(chǎn)能；提高能源資源梯次利用和循環(huán)利用水平，建設智慧煉廠，實現(xiàn)智慧化管控和節(jié)能增效；加速煉化產(chǎn)業(yè)用能結構調整，推動“氣代煤”、電動化，加強綠氫供應，推進減排降碳；加強石化產(chǎn)品循環(huán)利用體系構建，加大塑料等石化產(chǎn)品的回收利用力度。

隨著我國“雙碳”目標任務深入推進，打造綠色儲運體系的重要性更加凸顯。國內(nèi)外大型油氣儲運企業(yè)針對天然氣管輸過程中甲烷逃逸，已普遍建立起有效的一體化管控體系。未來應積極優(yōu)化油氣儲運設施布局，加強智慧管網(wǎng)建設，完善儲運設施建設標準，推進儲運核心技術攻關，進一步減少油氣儲運過程中的甲烷逃逸。

同時，隨著化石能源需求峰值點的前移，油氣行業(yè)轉型升級壓力加大。應大力開發(fā)推廣先進適用的低碳零碳負碳技術，打造綠色技術支撐，建立綠色低碳競爭力。加大節(jié)能技術研發(fā)力度；研究氫能制運儲銷全產(chǎn)業(yè)鏈技術，重點解決好可再生能源制綠氫的成本問題，盡快找到可行的商業(yè)模式；加強低成本二氧化碳捕集技術研發(fā)，推進以二氧化碳為原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品和高端材料的技術研發(fā)。

實現(xiàn)碳中和需要打開想象空間

中國工程院院士、清華大學化學科學與技術研究院院長金涌在論壇上說，碳中和就是要把二氧化碳回收、利用、埋藏。中國要在30年內(nèi)從全球最大碳排放量降至凈零排放，還要保持經(jīng)濟高質量發(fā)展，難度極大，最重要的手段就是創(chuàng)新，顛覆原有思維，打開想象空間。

資源循環(huán)利用時代，物質是不滅的，只要有能量，就可以把使用過的低品位資源重新變成高附加值資源，實現(xiàn)碳在材料中循環(huán)利用。化工領域要跨學科發(fā)展，與生物、物理、信息等專業(yè)結合，形成產(chǎn)業(yè)之間的融合，實現(xiàn)指數(shù)型發(fā)展，制造先進的材料。

零碳電力供應完全可以實現(xiàn)。光伏和風電資源是無限的。目前，光伏發(fā)電和風力發(fā)電的成本下降非常快，但是很不穩(wěn)定，需要與儲能相配合。可再生能源加上儲電技術，就是人類未來能源的解決方案，這是全世界的共識。

實現(xiàn)碳中和需要打開想象空間。比如為了解決光伏發(fā)電不穩(wěn)定、儲電價格高的問題，可以搭建一個洲際電網(wǎng)，實現(xiàn)太陽能的長時間平衡。我們不妨多開動腦筋，一些現(xiàn)在認為不可能的事，在40年后也許就成為可能。

金涌說，當前的最大問題是儲電。可移動、最好的儲電方式就是鋰電池。隨著碳納米管、石墨烯等新材料研發(fā)應用，中國電池行業(yè)能夠實現(xiàn)世界領先。

要把碳留在材料里

談到原油的出路在哪里的問題時，金涌表示，傳統(tǒng)的煉化技術，原油大概80%制成汽柴油，只有20%制成乙烯、丙烯、甲苯、二甲苯等材料。到2060年，電動汽車全面投用，汽柴油需求量將大幅下降，就要顛覆現(xiàn)有的產(chǎn)品結構，80%要制成材料，留20%制造燃料。目前，清華大學正在研究此方面技術，可以產(chǎn)出接近70%的材料類產(chǎn)品。

現(xiàn)在我國每年煉制6億～7億噸原油，但石化材料最主要的產(chǎn)品聚乙烯的產(chǎn)量只有3000萬噸，每年我國聚乙烯進口量超過1000萬噸。產(chǎn)品結構調整后，原油中的碳就可以作為物質存在于材料中。

煤的出路在哪里？目前，煤制油、煤制烯烴產(chǎn)能規(guī)模都達到千萬噸級，但從“雙碳”目標角度看，由于二氧化碳排放多、水耗大，利用方式不合理，已不可能再發(fā)展了，必須找到新的方式。

煤的出路在于火電調峰。煤如果分質利用，碳變成半焦，可用來發(fā)電，碳氫化合物可利用燃氣輪機發(fā)電。這樣，一來可提高能源利用效率，二來可實現(xiàn)調峰。到2060年，中國可能還保存一部分火電用來調峰。

碳本身也是還原劑，半焦加熱到一定溫度，就會把二氧化碳還原成一氧化碳，來制造化工產(chǎn)品。這樣一來，半焦就變成碳匯，能夠處理二氧化碳了，這就是顛覆性思維。

中國非常需要乙醇，但沒有那么多富余糧食用來制乙醇，可以通過一氧化碳與厭氧梭菌反應制乙醇，國內(nèi)已建成兩套4.5萬噸/年的裝置，而且副產(chǎn)5000噸/年的生物蛋白飼料，把無機碳變成了有機碳。乙醇脫水后就是乙烯，再聚合后就是丁二烯，可用來制造塑料、橡膠纖維。

未來40年，關于煤化工如何不燒煤，而是把煤變成材料，還會有很多新的技術出現(xiàn)。

天然氣的發(fā)展方向是什么？目前，天然氣主要作為居民燃料使用，但用天然氣燒一壺開水熱量利用率大概只有30%，而使用電熱壺燒水基本可實現(xiàn)熱量完全利用。天然氣（主要是甲烷）中每有1個碳原子，就有4個氫原子，是最好的碳匯，可以跟二氧化碳反應制氫。金涌說，天然氣更適用于工業(yè)生產(chǎn)，熱化學轉電化學是轉型的重要方向。安排好氫元素和碳元素的自然代謝、工業(yè)代謝、社會代謝，重新規(guī)劃兩個元素的使用，任重道遠。

如何不讓二氧化碳上天？森林可吸收大量二氧化碳，但大量落葉腐爛，產(chǎn)生的甲烷氣變成碳源，種樹不是最終解決方案。目前，清華大學在探索秸稈、農(nóng)林廢棄物等通過加工轉化為生物碳，這類生物碳是最好的碳吸附劑，可以改善土壤。清華大學還在探索利用地球上大量存在的硅酸鹽與氯化銨、二氧化碳通過一系列反應生成碳酸鈣，把二氧化碳變成可用于造紙和塑料的納米級石頭，實現(xiàn)碳不上天。