中國石化化工行業二氧化碳排放達峰路徑研究

龐凌云，翁 慧，常 靖，李永亮*，蔡博峰，雷 宇*，嚴 剛，呂 晨，張 立，戚志強，孫偉善，曹麗斌，張 哲，李 淼，韋志浩

1.生態環境部環境規劃院碳達峰碳中和研究中心,北京 100012

2.中國石油和化學工業聯合會,北京 100723

應對全球氣候變化是人類社會21 世紀的巨大挑戰之一，面對日益嚴峻的氣候變化形勢，《巴黎協定》提出將全球平均氣溫升高(較工業化前水平)控制在2 ℃范圍內，并盡最大努力限制在1.5 ℃左右.但是在全球能源碳排放不斷增加的態勢下，達到這一目標的剩余碳排放空間和時間都非常有限，亟待采取積極的政策和措施推動溫室氣體減排.截止到2021 年6 月，全球已有120 多個國家相繼提出碳中和目標，占全球經濟體量的70%以上.習近平總書記在2020年9 月向全世界宣布，中國二氧化碳(CO2)排放力爭于2030 年前達到峰值、努力爭取2060 年前實現碳中和.這一承諾將推動全球氣候治理形成新格局，同時也拉開了我國經濟社會各領域向低碳綠色高質量發展轉型的大幕.

圍繞碳達峰碳中和目標出臺的一系列國家層面的政策規劃主要內容包括：堅決遏制高耗能、高排放項目盲目發展；出臺石化、煤化工等產能控制政策以實現深度產業結構調整；同時對分區域分行業逐步推動達峰行動、推進重點行業和重要領域綠色化改造提出明確要求[1-3].

目前國內外碳達峰問題的研究多集中在國家和地區層面，宏觀政策研究[4]認為，積極推進能源生產和消費革命、能源技術、政策和價格機制創新，尤其是碳排放交易體系和國家碳排放峰值的設定是實現中國2030 年前碳達峰和綠色低碳發展轉型的關鍵；通過建立綜合考慮經濟、能源和氣候安全以及碳稅等因素的綜合模型，分情景預測中國碳排放達峰，提出2025?2030 年是一個關鍵窗口期[5]，通過與經濟增長的合理權衡，考慮碳稅對能源技術的影響等，中國能源相關碳排放有望在2025 年達峰[6]，碳排放量在2030 年左右達到峰值[5-9].在區域層面研究方面，通過中國不同區域碳排放關聯分析，認為發達的沿海區域和發展中區域減排責任分攤比重較高[10].從研究方法看，多采用因素分解法(structural decomposition analysis,SDA)研究不同部門或某一部門的某些因素對碳排放的影響，如碳排放強度[11-14]、能源強度[15]、技術[16]、結構需求[17-18]、消費模式[19]等對碳排放的影響.而對碳排放量或峰值的預測多采用情景分析方法實現[11,13-14,20-22].雖然影響因素分析方法和碳排放預測方法的科學性不斷提高，但已有研究仍主要集中在部門或者產業層面的減排路徑，針對分行業的研究尤其是排放達峰研究較少.針對工業部門具體行業減排的相關研究多集中在工藝過程相對單一的鋼鐵、水泥等行業[23-25]，通過分析減排影響因素探究行業的減排潛力和路徑.針對石化行業的減碳路徑研究相對較少，針對某一行業的達峰研究仍非常有限.

石化行業為經濟發展建設提供必要的能源與材料，是國民經濟發展的基礎產業，同時能源集中度較高，一直處在工業部門中高耗能、高碳排放行業之列[26]，是我國CO2排放主要來源行業之一.“十三五”期間，中國石化行業以企業規模大型化和煉化一體化為主方向，開啟產業升級，但由于過去10 年間煉油規模和乙烯產能呈規模化增長，碳排放一直呈增長態勢[27-28].石化化工行業在2030 年前能否達峰對工業部門能否按時達峰以及峰值的影響巨大.因此預測石化化工行業未來CO2排放量的變化趨勢和達峰情況，探明達峰路徑，能夠為行業低碳發展提供針對性建議，為工業部門盡早實現碳達峰和綠色低碳轉型提供借鑒和參考.

1 方法與數據

1.1 行業范圍

根據GB/T 4754?2017《國民經濟行業分類》石化和化工行業分為五大類子行業，分別是石油和天然氣開采業、石油煤炭及其他燃料加工業、化學原料及化學制品制造業、化學纖維制造業、橡膠和塑料制品制造業.其中，前3 個子行業的能源消費量之和占全行業能源消費總量的95.3%，后2 個子行業占比為4.7%.前3 個子行業是石化化工行業能源消費的主體，也是碳排放的主體，其未來的發展趨勢決定了石化化工行業碳排放趨勢.根據“抓大放小、突出重點”的原則，該研究的行業邊界選取石油和天然氣開采業、石油煤炭及其他燃料加工業、化學原料及化學制品制造業這3 個子類行業.根據行業統計習慣，石化和化工行業可劃分為三大行業板塊，分別為油氣開采行業、石油化工行業和化工行業，上述三大行業與GB/T 4754?2017 中石油和天然氣開采業、石油煤炭及其他燃料加工業、化學原料及化學制品制造業的關系如表1 所示.該研究采用上述行業劃分類別分別研究油氣開采行業、石化行業、化工行業的碳排放情況.

表1 石化化工行業涉及范圍與國民經濟行業分類對應Table 1 Corresponding of petrochemical and chemical industry scope and national economic industry classification

1.2 技術路線

通過歷史分析，找出重點產品碳排放量與全行業碳排放量之間的關系，根據石化化工行業分小類子行業的能源消費量情況，測算2010?2020 年的全行業歷史碳排放量，同時考慮若干重點產品的工業過程排放量，測算產業鏈上重點產品歷史碳排放量，找出重點產品歷史碳排放量和全行業歷史碳排放總量之間的關系.

根據三大子行業的特點分別從國家能源規劃、國民經濟研究等角度，預測重點產品2021?2035 年的發展趨勢，對于乙烯等重點產品采用了彈性系數法、類比法、項目法等多種方法進行相互印證，力求預測結果的合理性.根據產品產量測算未來15 年中重點產品的碳排放總量，進而預測未來15 年全行業碳排放總量.采用情景分析法預測行業達峰時間和峰值，分析最近達峰路徑，提出相應減排政策措施(見圖1).

1.3 情景設置

情景分析是假定某種現象或趨勢持續到未來的前提下，對可能出現的情況或引起的后果做出評估的方法.對未來2021?2035 年的碳排放量預測采用情景分析法，設置基準情景和控排情景兩種.對未來CO2放量預測從產品產量和單位產品碳排放強度兩個決定因素進行預測.

基準情景下，產品產量預測分別從消費側、供給側預測，消費側預測分別用歷史增長趨勢法、國內外人均消費量法互相印證并加權平均得出消費側的產品量；供給側預測分別用重大項目建設法、對外依存度自然增長法互相印證并加權平均得出供給側的產品量；對比消費側和供給側兩個方面的預測情況，得出基準情景的重點產品量.在此基礎上，計算重點產品碳排放量，進而外推得出全行業碳排放量.

控排情景下，預測方法與基準情景相同；通過提高控排條件，包括根據能效領跑者企業能耗水平確定產品碳排放強度(參考中國石油和化學工業聯合會發布的2018 年石化、化工行業能效領跑者企業的先進能耗水平)，對產品增長率進行嚴格控制，提高產品對外依存度，加強資源回收和分類梯級利用力度等，得到全行業碳排放量.

1.4 碳排放分析方法

1.4.1 核算范圍

碳排放核算范圍包括直接化石燃燒CO2排放、直接工業過程CO2排放、企業凈購入電力和熱力對應的CO2排放3 個部分.研究使用的歷史排放年份為2010?2020 年，其中以2020 年為基準年，研究預測的年份為2021?2035 年.

1.4.2 碳排放強度法

石化和化工行業產業鏈交織，產品眾多，子行業關聯性強.石化和化工行業的上述特點決定了無法使用列舉產品的方式對碳排放進行逐一測算和預測，這樣將導致各種產品反復混雜、梳理不清，無法形成準確模型.考慮到石化和化工行業中有若干產業鏈上的重點產品，可以決定全行業的總體走勢，因此對于2010?2020 年的全行業歷史碳排放量，使用分小類子行業的能源消費量進行測算，再加上若干產品的工業過程排放量而得出；同時，測算產業鏈上的重點產品的歷史碳排放量；找出重點產品的歷史碳排放量和全行業歷史碳排放總量之間的關系(見圖1).

圖1 石化化工行業達峰預測技術路線Fig.1 Technical roadmap of peak emission forecasting in petrochemical and chemical industry

1.5 數據來源

在現狀分析部分，研究了2010?2020 年10 年間的能源消費情況和CO2排放情況，數據來自國家統計局規上工業分類中，石化化工行業涵蓋的三大類、56 個行業小類綜合能源消費量，結合對環境統計數據中石化化工行業消耗煤炭石油和天然氣燃料的比例，分別計算出石化化工行業煤炭、石油和天然氣等化石燃料燃燒產生的直接二氧化碳排放量，根據行業生產消費電力計算間接CO2排放量.

2 結果與討論

2.1 行業排放現狀和特征

2.1.1 能源消費特征

2020 年，石化和化工行業能源消費總量為6.85×108t標準煤，較2010 年增長59.7%.年均能源消費增長率由“十二五”期間的6.73%左右降至“十三五”期間的4.22%，但2019?2020 年的能源消費增速突出，反彈明顯.

行業能源消費量集中度高，“十三五”期間石油和天然氣開采業、石油煤炭及其他燃料加工業、化學原料及化學制品制造業的能源消費量占全行業能源消費總量比例基本穩定在95%左右(見圖2).其中，化學原料及化學制品制造業能源消費量約占全行業能源消費的55.2%，2010?2020 年約增長53.9%；石油、煤炭及其他燃料加工業的能源消費量占比約為34.7%，2010?2020 年約增長98.9%；石油和天然氣開采業能源消費量占比約為5.3%，其能源消費量先增后減，2020 年能源消費量仍比峰值年(2014 年)低1.7%.

圖2 2010?2020 年石化和化工行業五大子行業能源消費情況Fig.2 Energy consumption of five major sub industries of petrochemical and chemical industry in 2010-2020

2.1.2 二氧化碳排放特征

2.1.2.1 油氣開采行業碳排放分析

環境統計數據顯示，2020 年石油開采行業能源消費中，電力能耗占原油開采能耗總量的40.61%，除電力外的能源消費結構中，煤炭、原油、天然氣的占比分別為5.95%、2.76%、91.29%；天然氣開采能源消費中，電力能耗占天然氣開采能耗總量的26.02%，除電力外能源消費全部為天然氣.根據該能源消費結構測算2010?2020 年油氣開采行業碳排放量，“十二五”期間，原油開采和天然氣開采碳排放量分別約占油氣開采行業碳排放總量的95%和5%.“十三五”期間，我國非常規天然氣產量大幅增長[29]，天然氣開采業碳排放量隨之增長，原油開采和天然氣開采碳排放量占比分別調整為86%和14%左右.

2.1.2.2 石油化工行業碳排放分析

a) 行業發展現狀.石油化工行業產品眾多，但最重要的產品為煉油、乙烯、丙烯和對二甲苯，這些產品的發展趨勢即為石化行業的總體趨勢.從煉油產品看，“十三五”以來隨著煉化企業規模化和煉化一體化水平不斷提升，全國煉廠平均規模提高至497×104t/a，但與世界煉廠平均規模(759×104t/a)相比仍存在一定差距，200×104～500×104t/a 的小型煉廠占比仍高達26%；大型煉廠也有一批落后的小型裝置.2020 年成品油出口量約4 500×104t/a，供應過剩，壓力進一步增大.我國是全球第二大乙烯生產國和最大乙烯消費國，“十三五”期間，乙烯當量消費量年均增速約為6.7%，乙烯當量消費彈性系數為1.17[30].隨著煉化一體化發展，尤其是浙江石油化工有限公司、新浦化學(泰興)有限公司等新建大型乙烯裝置的投產，2020年乙烯產能增至3 458×104t/a，當量消費量約為5 900×104t，當量自給率為53.5%.我國是全球最大的丙烯生產國和消費國，2010 年以來國內丙烯當量消費彈性系數為1.08，與GDP 增速相當.2020 年國內丙烯產能為4 600×104t，當量消費量為4 400×104t，當量自給率達到83.64%.“十二五”和“十三五”初期，我國對二甲苯(PX)嚴重短缺，50%以上需要進口；隨著恒力石化股份有限公司、浙江石油化工有限公司等的大型裝置進入集中投放期，2020年PX 產能達到2 600×104t/a，產量為2020×104t，自給率達到65.16%.

b) 碳排放現狀.石化行業能源消費仍以煤炭為主，碳排放年均增速較高.2020 年石化行業電力消耗占能源消耗總量的22.3%，碳排放仍以能源活動碳排放為主，占比達78%.除電力外石化行業的能源消費結構分別為煤炭(73.61%)、原油(1.99%)、焦炭(1.61%)、天然氣(22.78%)，在連續重整裝置的燒焦、催化裂化、化學原料制氫和乙烯裂解等過程是主要的煤炭消耗環節(見圖3).2010?2020 年，石化行業碳排放量隨著石化行業的快速發展而保持上升趨勢，“十二五”和“十三五”期間石化行業碳排放量年均增速均達到10%.重點產品排放量不斷攀高，排放量占比較大.2010?2020 年，隨著石化行業轉型升級步伐逐漸加快，4 個重點子行業/產品?煉油、乙烯、丙烯和PX 的碳排放量均呈持續增長趨勢，碳排放量合計約占石化行業碳排放總量的55.06%.

圖3 石化行業主要生產過程的碳排放示意Fig.3 Carbon emission diagram of main production processes in petrochemical and chemical industry

2.1.2.3 化工行業二氧化碳排放特征

2020 年化工行業能源消費中，電力能耗占化工能耗總量的50.99%，除電力外化工行業的能源消費結構為煤炭(78.37%)、原油(0.31%)、焦炭(5.0%)和天然氣(16.32%).2020 年化工行業碳排放總量為4.94×108t，其中電力排放2.09×108t，占化工行業碳排放總量的42.31%.“十三五”期間以上產品產能已經過剩，化工行業碳排放已于2015 年出現局部峰值，之后行業進入平臺期，整體趨于平緩.

從重點產品碳排放情況來看，合成氨、電石、燒堿、磷酸一銨和磷酸二銨等重點產品產能擴張期出現在2015 年以前，之后隨著供給側結構性改革、落實產能的加速淘汰，以及供大于求的不平衡情況，在2015 年之后產能下降或者增速放緩，CO2排放趨勢與產能發展趨勢大體一致.

2.2 行業發展預測結果

2.2.1 油氣開采業行業

基準情景下，石化化工行業重點產品產量預測依據參考歷史增長趨勢，單位產品的CO2排放即產品排放強度依據現有政策下能效提高水平進行設定.同樣根據三大行業分別分析.基準年為2020 年，預測2021?2035 年共15 年的產量.

從供給側看，油氣行業的發展受我國能源政策和行業影響，未來15 年我國仍將保持穩油、增氣、控煤和力推非化石能源的能源供給格局.根據中國石油和化學工業聯合會預測，2025 年我國石油消費量將增至7.12×108t，天然氣消費量將增至4 500×108m3[31]，國內油氣供應保障任務十分艱巨，“十四五”期間石油和天然氣開采業仍以“穩油增氣”為主要發展目標，“十四五”期間石油需求年均增速顯著放緩[32-33]，約為1.5%，而在能源結構優化、環保政策、降低用戶用氣成本、重點工業領域“煤改氣”等多項政策的推進下，天然氣需求將會持續增長，年均增速約為7.1%.

未來油氣開采行業能源消費增長主要來自天然氣開采.基準情景下，假設未來油氣開采業能源消費結構不變；控排情景，由于電氣化水平的提升，2025年、2030 和2035 年石油開采和天然氣開采的電力消耗占比較2020 年分別提高5%、10%和15%，除電力外其他能源消費結構保持不變，據此測算出基準情景和控排情景下2021?2035 年油氣開采行業的能源消費量及碳排放量.

2.2.2 石油化工行業

2.2.2.1 基準情景

a) 煉油.從生產端和消費端兩個方面綜合考慮.生產端綜合考慮“十四五”期間在建煉化項目新增產量、新型一體化煉廠造成的成品油收率下降以及成品油進出口現狀等因素，預計2025 年原油加工量為7.62×108t，成品油產量約4.19×108t，到2030 年原油加工量和煉油能力將分別達到8.55×108和10.06×108t/a，從消費端，根據交通領域二氧化碳達峰研究預測，2025 年交通領域成品油消費量約3.79×108t，到2028 年達到峰值(約3.87×108t)，“十五五”期間成品油收率降至50%左右，開工率提升至85%左右，成品油出口量和進口量仍然分別維持在4 500×104和480×104t/a 水平.綜合考慮碳減排目標、成品油消費需求、結構調整壓減成品油收率等因素，原油加工量和煉油能力在2028 年水平上不再增長(見表2).

表2 基準情景下煉油行業碳排放量預測Table 2 Carbon emissions prediction of oil refining industry in benchmark scenario

b) 乙烯.生產端根據國內已規劃在建的項目情況，2025 年乙烯產能達到6 300×104t/a，乙烯開工率保持與“十三五”期間一致的水平(90%)，2025 年乙烯產量約為5 670×104t，當量自給率達到76%；為滿足國內消費需求，乙烯產能仍將繼續增長，預測2030 年和2035 年乙烯當量自給率.根據消費系數法，“十四五”期間，下游聚乙烯需求增長仍是拉動乙烯消費增長的主要驅動力，其余消費領域增速較為平穩.受新冠肺炎疫情及需求結構高端化發展趨勢影響，塑料快速消耗品行業增長空間有限，聚乙烯需求增速較“十三五”放緩，與國民經濟增速相匹配，帶動乙烯當量消費增速整體回落.“十五五”“十六五”期間，基建和消費內需增長是驅動乙烯當量消費的主要因素，乙烯消費增速較“十四五”顯著放緩.“十四五”“十五五”和“十六五”期間GDP 年均增速分別約為5.5%、5.0%和4.2%[34]，結合單位GDP 乙烯當量消費彈性系數，以此預計2025 年、2030 年和2035 年我國乙烯當量消費量(見表3).

表3 基準情景乙烯預測參數設置Table 3 Setting of ethylene prediction parameters in benchmark scenario

類比法通過與美國人均乙烯當量消費量進行對比確定未來我國人均消費水平，2020 年我國人均乙烯當量消費為42 kg，僅為美國人均乙烯當量消費水平的50%，相當于美國七八十年代水平.考慮我國未來十年人口數量微增態勢，走資源節約型發展路線，確定2025 年、2030 年和2035 年我國人均乙烯當量消費量，以此預測2025 年、2030 年和2035 年乙烯當量消費量(見表3).以上兩種方法預測的乙烯當量消費量數值差別較小，對兩種方法預測結果各取50%權重，測算得出乙烯當量消費量.結合乙烯單位產品綜合能耗歷史下降趨勢和未來能效提升空間，確定“十四五”“十五五”和“十六五”期間，乙烯單位產品碳排放累計下降率.據此計算基準情景下乙烯2025年、2030 年和2035 年的碳排放量分別為20 393×104、25 720×104和28 911×104t.

c) 丙烯.根據國內已規劃在建的項目情況，疫情原因導致部分項目延期至“十五五”期間投產，2025年丙烯產能將達到6 000×104t/a，開工率與“十三五”期間保持一致(85%)，則2025 年丙烯產量約為5 100×104t，屆時丙烯當量自給率達到95%，“十五五”和“十六五”期間，為滿足國內消費需求，丙烯產量仍將繼續增長，2030 年和2035 年丙烯當量自給率分別達到99%和100%，對應的丙烯產量將分別達到6 327×104和7 244×104t，丙烯產能分別達到7 444×104和8 522×104t/a.未來基建和消費內需增長將是拉動國內丙烯需求增長的主要動力，“十四五”和“十五五”期間，丙烯當量消費量增速分別約為43.5%、2.5%.2025 年、2030 年和2035 年丙烯當量消費量分別為5 386×104、6 396×104和7 244×104t.結合未來丙烯生產的能效提升空間，“十四五”“十五五”和“十六五”期間，丙烯單位產品碳排放分別累計下降4%、3%、2.5%.根據以上情景計算2025 年、2030 年和2035 年碳排放量(見表4).

表4 基準情景下乙烯、丙烯碳排放量預測Table 4 Carbon emission prediction of ethylene and propylene under benchmark scenario

d) 對二甲苯(PX).從生產端看，隨著前期規劃建設的PX 產能陸續投放，預計2025 年PX 產能將達到4 700×104t/a，PX 自給率達到96%.基準情景下，“十五五”和“十六五”期間，為滿足國內消費需求，PX 產量仍將繼續增長，2030 年后PX 自給率達到100%，2030 年、2035 年PX 產量將分別達到4 750×104和5 435×104t，按照85%開工率計，PX 產能分別達到5 938×104和6 793×104t/a.從需求端看，“十四五”時期，受新冠肺炎疫情影響全球經濟復蘇放緩，同時貿易摩擦導致出口貿易明顯受阻，但新冠肺炎疫情后國內需求快速反彈，整體來看，“十四五”時期PX 需求增速在4%～5%范圍內，基本與GDP 增速保持同步，預計2025 年PX 需求量約為3 900×104t.“十五五”和“十六五”期間，PX 需求增長驅動力主要為人口數量和經濟增長，但受人工成本提高、環境資源要素日益緊張等因素影響，國內紡織服裝行業逐步向“一帶一路”沿線國家轉移，因此未來人口增長和經濟發展對紡織品需求的拉動將逐漸減弱，“十五五”和“十六五”期間，PX 需求增速分別約為4%和3%，預計2030 年和2035 年PX 需求量分別為4 750×104、5 435×104t.結合未來丙烯生產的能效提升空間，“十四五”“十五五”和“十六五”期間，PX 單位產品碳排放分別累計下降4%、3%、2.5%.根據以上分析，計算基準情景下2025 年、2030 年和2035 年PX 碳排放量.

2.2.2.2 控排情景

a) 煉油.控排情景下，交通領域成品油消費量、成品油進口量及開工率與基準情景下保持一致，考慮國家對碳達峰要求，成品油產量在2027 年之后開始下降.綜合考慮碳減排約束目標、結構調整等因素，煉油產能維持在該水平不再增長，測算得出控排情景下煉油行業碳排放量.

b) 乙烯.生產端綜合考慮油價下跌、投資規模大、碳減排及環保約束加強等因素影響，控排情景下煤基乙烯產量達到1 000×104t/a 后不再增長.與基準情景相比，降低乙烯當量自給率預期值，2030 年乙烯當量自給率預計為80%.在消費端，通過減少低質包裝塑料產能，限制包裝塑料出口，提高包裝用廢塑料回收比例，預計到2030 年和2035 年廢棄塑料回收利用體系分別增加1 000×104、1 500×104t/a，達到高水平(能夠返回摻入新合成樹脂生產的程度)回收和處理能力.據此計算乙烯2025 年、2030 年和2035 年碳排放量.

c) 丙烯.根據前期已規劃的丙烯項目，預計丙烯新增產能在2028 年前后全部建成投產，屆時丙烯產量將達到6 100×104t/a，丙烯當量自給率為98%左右.控排情境下，丙烯產量達到6 100×104t/a 的水平后不再增長，其中，煤基丙烯產量與控排情景下煤基乙烯產量增長情況保持一致，即達到1 000×104t/a 后不再增長，對應2025 年、2030 年和2035 年煤基丙烯產量分別占丙烯總產量的17%、16%和16%.

d) 對二甲苯(PX).根據前期已規劃的PX 項目，預計PX 新增產能在“十五五”期間全部建成投產，屆時PX 產量將到4 550×104t/a，PX 自給率達到100%.控排情境下，PX 產量保持在4 550×104t/a 水平不再增長，對應2025 年、2030 年和2035 年PX 碳排放量分別為8 096×104、9 536×104和9 313×104t.

原油加工、乙烯、丙烯和PX 的碳排放量約合計占石化行業碳排放總量的55.5%左右，以此推算石化行業碳排放量.根據測算，基準情景下，石化行業碳排放將保持增長，2035 年達到14.02×108t，控排情景下石化行業碳排放在2029 年左右達峰，峰值約為11.93×108t.根據測算，基準情景下，石化行業碳排放將保持增長，控排情景下石化行業碳排放在2028?2031 年達到峰值.

2.2.3 化工行業

根據化工行業重點產品歷史發展現狀，合成氨、電石、燒堿、磷酸一銨和磷酸二銨等在“十三五”期間均已進入產能過剩階段，2015 年之后行業進入平臺期，整體趨于平緩.因此對化工行業未來碳排放預測僅設置一種情景.

合成氨未來受下游氮肥行業產能過剩、優惠政策取消、環保治理升級和落后產能加速退出等多重壓力的影響，預測未來需求量平穩且出現小幅下降.電石受未來安全環保監管趨嚴等常態化管理的影響，綠色發展水平持續提升，未來需求增長放緩，綜合考慮“十四五”期間下游產品聚氯乙烯新增產能計劃等因素影響，預測未來產量.氧化鋁是燒堿的主力下游，受國產鋁土礦產量影響國內企業普遍改用燒堿消耗量更低的進口鋁土礦，因此未來新增氧化鋁產能并未提高氧化鋁對燒堿消耗的占比，其下游其他行業如造紙、印染等面臨環保壓力增長有限，因此未來燒堿需求不會再出現大幅增長，預計產能在2030 年達到峰值.考慮未來國家環保及供給側結構性改革政策持續推進，落后產能被迫清退等因素，預計磷酸一銨和磷酸二銨未來產能產量呈逐年下降態勢，產量和碳排放峰值年出現在2015 年左右.

考慮上述重點產品單耗下降歷史和未來能效提升空間，預測不同重點產品單位產品碳排放下降率和排放因子，據此測算碳排放量.

根據前述歷史數據測算，化工行業碳排放已于2015 年左右達到峰值，隨后呈現緩慢下降趨勢，其中，“十三五”期間重點產品的碳排放量約占化工行業總排放量的90.62%左右，以此推算化工行業碳排放量.

2.3 行業碳排放預測及達峰路徑

綜上所述，分行業看，基準情景下，油氣開采行業、石化行業碳排放將持續增長，到2030 年碳排放量比基準年分別增加0.13×108和4.7×108t；控排情景下，油氣開采行業、石化行業在2030 年排放量分別增加0.12×108和3.7×108t.化工行業碳排放在“十三五”期間已經達峰，未來碳排放呈下降趨勢.從石化化工全行業碳排放預測看，基準情景下碳排放在未來15 年呈逐年增長態勢，到2030 年比基準年增加碳排放量4.8×108t；控排情景下，預計2028?2030 年達到峰值，碳排放量比基準年增加3×108～4×108t（見圖4）.

圖4 石化化工行業不同情景下碳排放的變化趨勢Fig.4 Carbon emission trends of petrochemical and chemical industry under different scenarios

2.3.1 減排路徑

根據行業特點，石化化工行業減排路徑通過能源結構調整、節能和低碳技術改造、低碳循環及高效利用等途徑實現(見圖5)，其中，能源結構調整包括能源清潔化改造和可再生能源替代.在原燃料結構、單位產品能耗、產品結構保持2020 年現狀的情況下，僅考慮石化產品產量的變化，石化行業2030 年BAU(僅考慮石化產品產量變化，不考慮產品結構、單位產品能耗變化)排放量為14.6×108t.通過化石能源利用清潔化改造，增加天然氣使用量，替代部分煤炭，新增年替代量1 370×104t 標準煤，2030 年相對BAU 減排1.19×108t，貢獻率為44%；加大節能和低碳技術改造力度，實現2 500×104t 標準煤年節能能力，折合約5 000×104t/a 的碳減排能力，2030 年相對BAU 減排量(0.8×108t)，減排貢獻率為29%；資源循環及高效利用，包括重點領域資源回收、產品高效利用建設和提高化肥行業養分利用率，該項措施下2030 年相對BAU 減排量為0.6×108t，減排貢獻率約為22%；其他措施減排貢獻率約為5%.

圖5 石化化工行業碳達峰路徑和主要減排措施Fig.5 Carbon emission peak pathway and main emission reduction measures in petrochemical and chemical industry

2.3.2 石化化工行業碳達峰路徑及政策建議

綜合考慮石化化工行業的發展形勢，建議從以下幾方面推進石化化工行業碳達峰工作.

a) 推動產品結構調整，嚴控新增低端產能.推行減油增化優化產品結構，減少成品油產出規模，推進煉化一體化發展，原料化工輕油收率到2025 年達到14%.合理控制產能總量，對化肥、燒堿、純堿、電石等產能過剩行業，新、改、擴建項目實施產能“減量置換”；對于煉化一體化項目，應對擬建項目進行嚴格論證，抑制低端產能重復建設，同時實施“減量置換”.通過產業結構調整，提高煉油和石化產業基地化、石化和化工園區一體化、集約化程度.石化化工行業產品產量是決定行業達峰的關鍵.統籌考慮宏觀經濟形勢、下游需求、國家碳達峰約束目標等因素，應進一步嚴控新增低端產能，出臺產能置換政策，加強產能置換監管，控制行業產能增長速度.開展新增產能碳排放評估，鼓勵低單位碳排放量的產品產出量的項目投建，禁止或限制高碳排放、低產出量項目的實施.

b) 提倡節約資源、能源，提高資源回收利用率.提升化肥利用率，延長塑料制品使用壽命，增加化學制品廢棄物回收利用次數，提高化學產品質量標準，從全生命周期和全產業鏈提高總體資源利用率.減少低質包裝塑料產能，提高包裝用廢塑料回收比例，到2025 年、2030 年廢棄塑料回收利用率分別提高5%、10%，廢棄塑料回收利用體系分別增加700×104和1 000×104t/a 的回收和處理能力.

c) 提高行業整體技術水平，推動節能和低碳項目，實施提高能效和碳排放標準.推廣節能低碳技術，降低單位產品能耗，到2025 年重點行業單位產品平均能耗比2020 年下降8%，到2030 年達到國際先進水平.加快煉化系統能量優化技術、高效精餾技術裝備、低品位余熱資源回收和高效利用技術、低能耗碳捕集技術、二氧化碳合成化學品技術等低碳技術的研發和推廣，提高石化和化工行業整體節能和低碳技術水平.修訂煉油、乙烯等重點產品能耗限額強制性國家標準，增強石化和化工生產企業節能和低碳技術改造項目動力；完善石化和化工企業能源管理、低碳產品認證等標準，推動企業碳排放管理水平提升.

d) 全面加強石化化工行業自備電廠管控.新建煉化廠不再配備自備電廠，推動已有自備電廠逐步通過網電和周邊電廠供電、供熱替代，已有燃煤鍋爐逐步通過可再生能源、天然氣等替代.推動大型央企在自備電廠管控方面發揮表率作用.

e) 石化化工行業實行總量控制制度，納入全國碳市場.建立完善以嚴控新增碳排放為導向的石化化工行業總量控制制度，基于石化化工行業達峰年和峰值，明確“十四五”“十五五”期間二氧化碳排放總量目標，分解落實到企業，指導企業實施總量減排規劃，制定合理減排路徑、將石化化工行業納入全國碳市場進行管理.

2.4 不確定性討論

該研究的不確定性主要有以下2 個方面：①石化化工重點產品碳排放因子選取產生的誤差.目前石化化工行業產品碳排放系數尚未有國家層面的標準可參考，采用中國石油和化學工業聯合會《石油和化學工業重點產品溫室氣體排放限額(報批稿)》標準，根據重點產品核查基準期至2020 年的技術裝備與節能減排進步情況，選取合理值，與IPCC（聯合國政府間氣候變化專門委員會）推薦值[35]比較，不確定度在±5%以內.② 行業整體需求預測存在不確定性.2020 年基準年重點產品產量、成品油回收率、對外依存度等數據，均來自行業協會實際數據和中華人民共和國海關總署統計的進出口數據.未來數據預測主要考慮供給側因素，如淘汰落后產能的影響，同時“十四五”期間行業內原油、主要化學品需求量仍處于3%以上增長態勢[36]，因此供給側和需求側之間互相影響，疊加國內外市場變化、相關行業政策影響等，造成未來產量預測存在一定不確定性.此外，關于電氣化水平進步、能源結構調整等技術因素，碳市場、碳關稅等管理因素，以及能源總量和能耗強度雙控、氣候脫鉤等政策因素對行業碳達峰貢獻的研究，還有待于在后續工作中深入探討.

3 結論

a) 2010?2020 年石化化工行業能源消費顯示，行業能源消費集中度高，石油和天然氣開采業、石油煤炭及其他燃料加工業、化學原料及化學制品制造業三大行業能源消費量占全行業能源消費總量比例基本穩定在95%左右，其中化學原料及化學制品制造業能源消費量約占全行業的55.2%.

b) 基準情景下，石化化工行業碳排放量將持續增長，到2030 年排放量比基準年增加4.8×108t；在控排情景下，石化化工行業碳排放預計在2028?2030年達峰，排放量比基準年增加3×108～4×108t.石化化工行業減排主要通過能源結構調整、節能和低碳技術改造、資源循環及高效利用等途徑實現，2030 年3 種減排途徑相對BAU 減排量分別為1.19×108、0.8×108和0.6×108t，減排貢獻率分別為44%、29%和22%.

c) 提出石化化工行業達峰關鍵舉措：調整產品結構和控制低端產能，通過減少成品油產出規模、推進煉化一體化發展實現減油增化，控制化肥、燒堿、電石等產品過剩產能、低端產能；提倡節約資源、提高資源回收利用，通過提高化肥利用率、延長塑料制品使用壽命減少資源浪費，提高包裝用廢塑料回收利用體系等；加強自備電廠管控，現有燃煤鍋爐以可再生能源進行替代；在標準制度方面，通過提高能效碳排放標準推動節能項目實施，實行總量控制，推動納入碳市場進行管控.