煤化工產業應對“雙碳”目標的策略研究

張海峰

（晉能控股裝備制造集團煤化工事業部，山西 晉城 048006）

0 引言

近年來，“碳達峰、碳中和”迅速成為國家戰略，各地政府管理部門為實現“雙碳”紛紛提出了本地區的時間表并出臺了相關政策，對碳排放、能源消耗的監管日趨嚴格。

晉能控股裝備制造集團煤化工產業是一個高碳排放強度和高碳排放總量的產業，可以預見在“碳達峰、碳中和”的大背景下，必將受到巨大的沖擊。煤化工企業如何應對“碳達峰、碳中和”，將深刻關系到企業的可持續發展。

文中列舉了現有技術水平下的基礎數據，從原理上分析煤化工產業碳排放產生的原因及減排的途徑，提出了煤化工產業應對“碳達峰、碳中和”的策略路徑。

1 煤化工產業現有技術水平下的碳排放形勢

1.1 煤化工產業是高能耗、高碳排放的產業

2020 年，中國以49.8 億t 標準煤的一次能源消耗，100 億t 左右的二氧化碳排放總量，創造了101.356 7 萬億元的GDP。簡單測算下來，能耗強度是0.49 t 標準煤/萬元GDP，碳排放強度是1 t 二氧化碳/萬元GDP。

與此同時，2020 年化工產業碳排放總量約13.78億t，其中煤化工產業碳排放總量超過6 億t。以晉城市統計數據：2020 年煤化工產業能耗強度是4.2 t 標準煤/萬元營業收入，是全國平均水平的8 倍多；而碳排放強度，根據不同的產品路線，是10～20 t 二氧化碳/萬元營業收入，是全國平均水平的10～20倍。

所以，在國民經濟的各產業中，煤化工無疑具有高能耗、高排放的行業屬性。在“碳達峰、碳中和”的國家戰略下，必將受到遠超其他行業的監管力度。煤化工從業者應該提前布局，未雨綢繆，主動應對，而不能消極等待，被動應對。

1.2 節能降耗是最經濟、可行的碳減排措施

1）化石能源為原料的化工產業短期內仍將占據化工產業的主要份額，高碳排放強度和總量不可改變。

2）煤制蒸汽仍然是最經濟、符合化工規模的熱力和動力來源方式。電作為熱力和動力來源成本是煤制蒸汽的2 倍以上，與化工規模不太匹配；能夠實現零碳排的熱力和動力來源方式是核能供熱力和動力方式，但目前尚未形成成熟的成套工業化技術，同時存在安全和環保隱患。

3）當前最有可能重塑化工產業格局的關鍵性技術有兩個：電解水制氫和二氧化碳利用技術。前者尚未實現符合現有工業規模的成套工業化成熟，生產成本相對較高（超過1.5 元/m3），短期內不可能工業化推廣；二氧化碳化工利用技術研究者眾多，但現有條件下，均不具備經濟可行性。

綜合以上技術現實，短期內化工產業，尤其是煤化工產業，仍將維持現有的生產模式。碳排放的底層邏輯沒有改變，從理論上大幅度減碳，乃至于零碳排是不可能實現的，只能是通過節能降耗、控制規模的方式來小幅度降低碳排放。

2 煤化工產業的碳排放與減排路徑

2.1 煤化工產業的碳排放

化學工業本質上是以化學反應制造化工品的工業，具體到煤化工產業（狹義的煤氣化制備化工品），就是在外部能量（蒸汽+電）的支持下，煤炭氣化制備有效氣（CO+H2+CH4），然后再合成各種化工品的過程。

煤化工產業的碳排放主要由兩部分組成，一部分是原料煤中的碳不能全部轉移到產品中而帶來的碳排放；另一部分是外部能量生產過程中帶來的碳排放。

以晉能控股裝備制造集團某公司煤制甲醇為例，對煤化工產業碳排放做一個簡單說明。計算依據為1.35 t 原料煤/t 甲醇、0.23 t 燃料煤/t 甲醇、160 kW·h電/t 甲醇、650 g CO2排放/kW·h 電，無購入熱、輸出電與熱。那么1 t 甲醇的碳排放為：噸甲醇碳排放=原料煤碳排放+燃料煤碳排放+購入電碳排放-產品固碳。

對于不同的煤化工生產路線有著不同的碳排放強度（噸產品的碳排放量）。表1 所示為不同煤化工生產路線碳排放情況。

2.2 煤化工產業的碳減排路徑[1-9]

從煤化工產業碳排放的來源出發，可以得出當前的技術條件下，降低碳排放的可行措施：

1）降低原料煤消耗。持續推動技術創新，積極跟蹤采用現代技術，持續穩定降低原料煤消耗。

2）降低綜合能耗。采用先進工藝流程（余熱利用、低品位熱能回收、變頻技術），推進智能化工廠和智能工廠模式，大力推動企業內部的節能工作，降低化工過程綜合能耗。

3）增加產品碳含量。調整技術路線，盡可能多地將原料煤中的碳固定到產品中。

從這個單一因素出發，現有煤化工技術路線中，由優到劣排序如表2 所示。

表2 不同煤化工技術路線固定碳優劣勢

3 煤化工產業應對“碳達峰、碳中和”的策略路徑

綜上所述，針對煤化工產品生產過程中二氧化碳產生的原理及排放途徑，提出煤化工產業應對“雙碳”目標的策略。

3.1 摸清家底，為各項工作做好準備

開展板塊煤化工企業的產能情況、工藝路線、能耗水平、生產成本和碳排放等的綜合摸底工作。摸清煤化工產業的產能分布、技術水平、能效水平、生產成本、碳排放總量、碳排放強度、與全國先進水平差距等情況，為后續“碳達峰、碳中和”及其他工作的開展奠定基礎。

3.2 頂層設計，擘畫低碳轉型路徑

轉變發展理念，做好頂層設計，擘畫低碳轉型路徑。可重點開展兩方面工作：一是錨定傳統煤化工產業的產能上限，通過優化資產質量、產業布局、人力資源等情況，提升技術與能效水平，持續降低板塊生產成本，使傳統煤化工產業成為企業發展的“現金奶牛”；二是穩步開拓可降解塑料、化工新材料等新型煤化工業務，使新型煤化工產業成為企業發展的“倍增器”。

3.3 加強煤化工板塊節能減排工作

能耗與碳排放呈現強烈正相關關系，高碳排放強度意味著高能耗，意味著高生產成本。節能降耗是目前條件下最可行的降低碳排放技術手段，建議將節能降耗、碳排放核算納入“算賬文化”的考核指標體系中。通過績效考核的指揮棒鼓勵各企業從各自實際情況出發，積極開展節能減排工作。

3.4 推廣成熟零碳排技術的應用

積極開拓分布式光伏供電、綠證、寬范圍負荷調節生產技術、脈動式生產技術等零碳技術在煤化工產業中的應用，降低煤化工裝置的碳排放，走低碳轉型發展道路。

3.5 追蹤顛覆性化工技術的研發與產業化進展

高度重視電解水制氫和二氧化碳化工利用等顛覆性化工技術的研發和產業化進展，投入一定的資金、人力等資源開展相關研發工作，搶占化工技術制高點。