石化行业碳排放现状、政策及减排路径分析

2021 年以来，随着“1+N”碳达峰碳中和的政策体系不断细化，覆盖石化行业的多层面政策体系已经建立，进入落地 实施阶段。

石油化工行业是国民经济的重要支柱产业，经济总量大，产业关联度高，与经济发展、人民生活和高端制造、电子信 息、航空航天、国防军工等战略新兴产业密切相关，在中国的工业经济体系中占有重要地位。石油化工行业也是能源 消耗和碳排放的重要工业部门，石化和化工行业碳排放占全国的 13% 左右，其中，石化行业占 4%（截至 2021 年）。 行业尽早实现碳中和对全社会实现双碳目标意义重大。 2023 年，国内炼油能力延续小幅增长态势，增长 1200 万吨 / 年，是 2017 年以来的最低增量，总炼油能力升至 9.36 亿吨 / 年，稳居世界第一。产业集中度与规模化程度进一步提升，全国千万吨级炼厂由上年的 35 家增至 36 家，合计 炼油能力 5.22 亿吨 / 年，占国内炼油总能力的 55.8%。2023 年，全国石化基乙烯产能达到了 4675 万吨 / 年。中 石油经济技术研究院预计，2024 年国内炼油能力将再次较快增长，预计全年净增炼油能力 2500 万吨 / 年，全国总 炼油能力将升至 9.61 亿吨 / 年。

2021 年，石化行业能源消耗总量约为 1.95 亿吨标准煤， 二氧化碳排放总量约 4.45 亿吨。具体来看，生产过程中， 燃料燃烧及电力和热力供应是石化生产中碳排放量最大的环节，占比达 66.1%；工业生产过程比为 33.9%。从产品 角度看，炼油、乙烯、聚乙烯、聚丙烯、对二甲苯、PTA、乙二醇、聚酯等八大重点子行业产生的碳排放量最大，占石 化行业碳排放量的 76.6%；其中炼油 - 成品油环节排放量最大，占总排放量的 51.3%，乙烯第二，约占 13%。炼油 提供的能源类产品，在使用过程中，还将产生远超生产过程的范围三排放。根据中国石油化工联合会预计，石化行业 碳排放将在 2030 年左右达峰，峰值为 12.34 亿吨二氧化碳当量。

2021 年以来，随着“1+N”碳达峰碳中和的政策体系不断细化，覆盖石化行业的多层面政策体系已经建立，进入落地 实施阶段。分政策目标来看，可归纳为控制产能、产品结构调整、设立能耗和能效标准、促进原料和燃料替代、建立 行业碳达峰标准体系，以及指导技术突破方向等方面。 产能控制方面，国务院印发的《2030 年前碳达峰行动方案》明确要求到 2025 年，全国原油一次加工能力在 10 亿吨 以内，大宗化工产品产能利用率大于 80%。截至 2023 年，中国的炼油能力已达 9.55 亿吨，考虑到已获批和在建的 项目以及淘汰的落后产能，2025 年后新增炼油项目的空间已经较小。先进产能置换、利用率提高也将倒逼落后产能 加速退出。

鼓励企业节能降碳升级改造，推动能量梯级利用、物料循环利用，是石化化工行业碳减排的重要路径。2022 年 2 月， 国家发展改革委等四部委印发《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南（2022 年版）》，明确提出推动炼 油、乙烯、对二甲苯等石化行业节能降碳改造升级，目标是到 2025 年，炼油、乙烯和对二甲苯领域能效标杆水平以 上产能比例分别达到 30%、30% 和 50%，能效基准水平以下产能加快退出，而截至 2020 年这三类行业能效低于基 准水平的占 20%-30%，升级任务艰巨。 2023 年 2 月，修订后的《工业节能监察办法》正式实施。常态化的节能监察落地执行，将加快出清能效不达标的落 后产能。2021-2023 年，工信部组织开展年度节能监察工作，针对炼油、乙烯和 PX 等 17 个行业企业开展强制性 能耗限额标准、能效标杆水平和基准水平，以及动力设备能效标准执行，能效在基准水平以下的石化产能将加快退 出。

石化行业的低碳转型应从消费侧和供给侧入手，供给侧的碳减排举措包括效率提升、燃料替代、原料替代和末端处理 四大类；消费侧的碳减排举措包括消费减量、产品高端化、终端替代三类。

供给侧碳减排路径对化工生产提出更高的技术要求。化工行业的碳排放主要来自反应过程和能源消耗，相应的，减排 手段也主要从反应过程和能源消耗切入，辅以负碳技术，以充分实现碳减排。 作为原料的碳源应从化石燃料逐步过渡到生物质、沼气和二氧化碳，氢源应从来自煤制氢、天然气制氢等逐步过渡到 生物质、沼气、可再生能源制氢等。即便是仍采用化石燃料原料，也可逐渐选择碳强度较低的原料。例如，生产乙烯 的原料从煤炭、石脑油逐步向轻烃过渡。 在燃料方面，可电气化的过程应尽量电气化，并从化石能源逐步转变到可再生电力。在系统节能方面，充分利用热能 管理和催化剂技术等降低反应的能源需求，从而降低整体系统的碳排放。 已形成主流业界共识，并已落地实践的措施包括：

效率提升： 化工反应大多在高温高压催化剂的反应条件下进行，因此对于能源消耗有较高的要求，有效管理热能、催化剂高效化 等都是提高能效的有效方法。蒸汽再压缩等热能管理技术可提高热能利用效率，新型催化剂的应用可以降低化学反 应所需的温度，从而减少能源消耗，降低碳排放。 过程减碳，推进节能。工艺过程碳减排主要包括工艺技术进步和系统集成优化，既要推广现有先进工艺技术和高效集 成系统，也要加强低碳技术创新。公用工程减碳，也是生产过程减碳的重要环节，主要措施包括蒸汽能量梯级利用、 余热利用、电气化改造。

燃料替代 ：燃料替代是从驱动石化装置生产所需能源的角度，降低或者消除单位能源对应的碳排放量。可以利用低碳或零碳的 清洁能源替代传统的高排放化石能源。 按照能源来源不同，石化行业二氧化碳排放由直接排放和间接排放构成，前者来源于化石燃料燃烧，后者来源于外购 热力和传统电力。根据 2030 年前碳达峰的战略，目标到 2025 年，电能占工业终端能源消费比重约 30%。当前炼 化装置用能电气化率不到 20%，还有较多提升空间，行业也正在推进装置用能电气化，如乙烯裂解炉电替代项目。

原料替代 ：原料替代可以降低反应过程的碳排放。“减煤、稳油、增气”是行业原料低碳转型的主要途径。主要措施包括：烯烃原 料轻质化、炼厂制氢原料和燃料调整、探索可再生能源制氢与石油化工和煤化工的碳氢互补等。提高化工产品转化率 为现阶段的主要方式，例如利用乙烷制取乙烯可大幅提高乙烯产品的收率。中短期阶段，在尚未能实现完全零碳原料 的情况下，可通过调配原料比例，最大限度减少反应过程的碳排放。长期来看，零碳资源应成为石化化工产品的主要 原料。

末端减碳 ：对于经过原料、能源等多重环节的碳减排仍然不可避免的、剩余的碳排放，负碳技术将成为进入碳中和阶段之后，支 撑行业可持续发展和全面脱碳的末端处理手段。CCS（碳捕集与封存）将捕集的二氧化碳处理压缩并注入地下的油 气田或咸水层永久封存。为提高经济性，中短期的 CCS 可以与成熟油气田 EOR（提高采收率）相结合，而长期应以 咸水层封存为主以提高封存量。随着合成技术、设备和催化剂的突破，捕集回收二氧化碳后的利用方向还包括加氢合 成高值化工品。目前已有国内炼油厂将捕集回收的二氧化碳与氢气合成制绿色甲醇。

消费侧碳减排路径包括消费减量、产品高端化、终端替代等。重点是减少消费端对能耗密集型产品的依赖度，一方面 是通过提高效率、回收利用等减少需求，另一方面也包括向更绿色、环保、高端的产品或替代产品转移。

消费减量 ：消费减量可以从源头降低能耗和碳排放，不同产品的消费减量潜能不同。与未来能源和社会体系相融合的应用将有 更高的需求增长，在部分传统领域，尤其是高耗能高污染行业，消费减量的潜能较大，如：乙烯下游制塑料、PX 下游 制化纤、甲醇下游甲醛制胶板等，将会随着经济结构的变化、循环经济的深入和消费者生活习惯的改变有一定的下探 空间。提高废塑料回收率、优化循环使用建筑行业材料也会促进消费减量。

产品高端化： 中国化工产业的产量和产能均处世界前列，但是在高端产品的产业链上仍然存在技术受制于发达国家的问题。以烯 烃行业为例，整体上同质化严重，且主要集中在世界石化产业链的中低端，高端高性能聚烯烃产品关键技术短缺。根 据石化联合会统计，中国的化工新材料需求中，不少高端产品仍需进口，如工程塑料、功能性膜材料、电子化学品自 给率不足 80%；高端聚烯烃、高性能纤维不足 60%。2023 年，中国共进口合成树脂 2854.1 万吨，进口贸易额达 429.6 亿美元，这些产品中主要包含高端品种和专用牌号，部分产品我国还无法生产。

 终端替代： 在满足服务功能的同时，化工产品在终端应用上可以由更环保的产品提供。如原材料可通过生物基材料的发展和推 广进行替代。中国生物基化学品研究起步较晚，但在相关科技创新支持规划中，生物基材料和生物基化学品被列为研 究重点，下游材料应用和商业模式的发展获得大力推动。