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“双碳”背景下能源及石油行业转型方向探讨

日期:2021-11-01 11:23:33

2021年3月,在中央财经第九次会议研究和部署了中国实现碳达峰、碳中和的基本思路和主要举措。我国力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。“30达峰,60中和” 意味着中国作为世界上最大的发展中国家,将用更短的时间完成更高的减排降幅,时间紧任务重,挑战非常艰巨。

10月26日,国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》。方案提出,将碳达峰贯穿于经济社会发展全过程和各方面,重点实施“碳达峰十大行动”: 能源绿色低碳转型行动、节能降碳增效行动、工业领域碳达峰行动、城乡建设碳达峰行动、交通运输绿色低碳行动、循环经济助力降碳行动、绿色低碳科技创新行动、碳汇能力巩固提升行动、绿色低碳全民行动、各地区梯次有序碳达峰行动。

我国的能源消费结构受制于“富煤贫油少气”的资源禀赋,煤炭仍然占据60%以上,“双碳”目标下我国的能源结构必然要发生深刻变化,能源利用需要从高碳走向低碳,最后走向零碳时代。而化工行业,虽然总排放量并非首当其冲,但是从强度看,化工单位收入排放量高于工业行业平均水平;且不同区域由于经济结构、能源结构及发展水平的不同,面临差异化的压力,在排放总量控制目标于区域和行业维度层层分解的过程中,化工行业在部分地区可能会面临来自碳排放的发展桎梏。因此,推动能源和化工行业实现零碳或超低碳排放,将是我国碳中和目标实现过程中的“硬骨头”。

能源:新能源成为主体,CCUS是传统能源的减排保障

碳中和是一场绿色革命,将构建全新的零碳产业体系。面向碳中和的能源发展大趋势是通过能源变革,大力推进能源供给侧的电力零碳化、燃料零碳化,以及能源需求侧的能源利用高效化、再电气化和智慧化。最终使我国建设以新能源为主体,“化石能源+二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)”和核能为保障的未来清洁零碳、安全高效能源体系。

1.电力零碳化

我国51%的碳排放来自于发电和热力,电力脱碳与零碳化是实现碳中和目标的关键。要实现电力脱碳与零碳化,首先要大力发展可再生能源发电。要实现电力脱碳与零碳化,核心是构建以新能源为主体的新型电力系统。要实现电力脱碳与零碳化,化石能源发电可通过CCUS实现净零碳排放。

2.燃料零碳化

燃料零碳化是以太阳能、风能等可再生能源为主要能量制取可再生燃料,包括氢、氨和合成燃料等。基于零碳电力的可再生燃料制取,将创建一种全新的“源-储-荷”离线可再生能源利用形式,有望使交通和工业燃料独立于化石能源,实现燃料净零碳排放,为国家能源战略转型与碳中和目标实现提供全新的解决方案。

3.高效化

能源利用高效化、节能减碳是“双碳”最基础的重要工作。2019年我国单位GDP能耗仍高于全球平均水平50%,是英国、日本的3倍左右,节能减碳潜力可观。我国要加大节能、节水、节材、减碳等先进技术的研发和推广力度,全面推进电力、工业、交通、建筑等重点领域的节能减碳;加快对电力、钢铁、石化化工、有色金属、建材等高耗能、高碳排放行业企业,以及交通运输车辆设备和公共建筑,实施节能和减碳技术改造,以降低单位GDP能耗和碳排放强度。

4.再电气化

再电气化是指在传统电气化的基础上,实现基于零碳电力的高度电气化。未来碳中和社会的能源一定是围绕零碳电力展开的。2018年全球电气化水平即电能占终端能源消费的比重仅为19%,我国为25.5%,预计2050年全球电气化水平将高于50%。在加速零碳电力供给的基础上,加快工业、建筑、交通等领域的再电气化,是提高能源利用效率、实现能源利用脱碳和零碳的重要途径。

5.智慧化

智慧化是通过互联网、物联网、人工智能、大数据、云技术等信息与控制技术,将人、能源设备及系统、能源服务互联互通,使电源、电网、负荷和能源存储深度协同,实现能源流与信息流的高度融合。把多种多样的分布式发电源和海量的负荷通过网络构架起来,给每个单元赋予智能,实现能源生产、交易、利用的高效化,以及能源基础设施的共享,这是提高能源利用效率、最大限度就地消纳可再生能源的重要手段。

我国已形成较为完备的可再生能源技术产业体系。水电领域具备全球最大的百万千瓦水轮机组自主设计制造能力,特高坝和大型地下洞室设计施工能力均居世界领先水平;低风速风电技术位居世界前列,国内风电装机90%以上采用国产风机,10兆瓦海上风机开始试验运行;光伏发电技术快速迭代,多次刷新电池转换效率世界纪录。光伏产业占据全球主导地位,光伏组件全球排名前十的企业中,我国占据7家;全产业链集成制造有力推动风电、光伏发电成本持续下降,近10年来陆上风电和光伏发电项目单位千瓦平均造价分别下降30%和75%左右。如今在以清洁能源、超高压电网为代表的第三次能源革命正在我们身边悄然发生,中国在这一领域的技术全球领先,也是规模最大的市场,这场变革将深刻的改变中国在全球的影响力,奠定中国在全球的引领地位。

 

石油化工:减油增化、创新发展化工新技术和新材料

 “双碳”对化工行业挑战主要是工艺改善和增加清洁能源使用。从落后者角度看,“碳税”是发达经济体对落后经济体的“降维打击”。行业龙头由于工艺先进规模大,利润一定是更丰厚的,有足够的能力过冬,即应对“碳中和”冲击而改造工艺的能力更强,最后反而会取得更高市场占有率。对于在建设和已运营的中小型企业,工艺升级时间成本高、不确定性强,购买碳指标可能是最好的选择,但这势必影响企业利润和长期发展。

在“双碳”背景下,炼化企业应加快结构调整和产业转型升级,大力开展绿色炼油、循环化学、二氧化碳捕集和利用等前沿技术研究,积极拥抱产业变革,顺应发展趋势,实现可持续、高质量发展。

1.减油增化、技术助力,调整炼化产品结构

我国炼油产能严重过剩。隆众数据显示,2020年我国炼油总能力达9.44亿吨,全年原油加工量为6.74亿吨,装置开工率仅为71.4%。另外,替代能源的快速发展抑制了成品油需求的增长,未来将进一步加剧炼油产能过剩。根据预测,成品油需求将于2025年到2035年间达到峰值,但化工轻油需求仍然维持较高增长,未来炼化产品结构将发生巨大变化,减油增化是炼油产品结构调整主要的途径之一。

另外,技术助力也将是炼化结构调整的关键所在,如分子炼油技术将成为企业优化物料流程,提升副产品利用水平的重要手段;原油直接裂解制烯烃和芳烃等,这些技术目前中国石化已经取得相关的突破和初步的经济效益。

2.打造多种低碳能源系统,促进石化企业节能减排

石化工业能源消耗总量较大,虽然多年来企业在“节能减排”方面采取了一系列措施,但是总的来说能耗水平与国际水平相比仍有差距。 “双碳”目标将促进石化企业在燃动力、用氢及整体布局方面的全面调整。

首先,燃动力方面,要减少煤的使用、实现燃料的清洁低碳化;节能设备如能源转换设备、余热锅炉等,节能保温材料如聚氨酯、陶瓷纤维材料等;进行二次电气化、实现绿电的替代;余热资源更进行合理的匹配和利用。

其次,碳中和场景下,未来炼厂用氢将主要来源于可再生能源生产的绿氢。绿氢的发展需要产业链各环节技术创新和突破的支撑,在制氢领域,随着可再生能源成本的下降和制氢技术的突破,绿氢的经济性正不断提升,应用场景也在不断拓宽。不过,限制氢能源发展的就是氢气的储存技术,未来储氢技术的突破将是“碳中和”实现的关键。

再次,在“双碳”目标下,优化炼厂布局调整,建立化石能源高效转化,发电、供气、供热、供燃料为主体,耦合光伏电、风电、核电、电解水制氢等电、气、氢燃料多能耦合智能低碳的能源系统,是炼油化工企业减少碳排放的一条重要途径。

3.把握能源转型相关化工新材料及功能化学品创新

目前国际环境错综复杂, 新冠疫情持续肆虐,世界经济陷入低迷期,全球产业链供应链面临重塑,不稳定性和不确定性明显增加,新一轮科技革命和产业变革突飞猛进,科技创新成为国际战略博弈的主要站场。“双碳”战略任务下,把握与能源转型相关的创新最重要。当前全球能源转型的热点是可再生能源替代化石能源,中国的能源结构仍然是以煤炭为主,能源转型迫切且挑战巨大。隆众资讯认为新能源的创新与发展离不开化工新材料和功能化学品,如风电用高性能碳纤维复合材料、高端环氧树脂胶等,光伏发电用高端膜材料、高纯多晶硅以及密封、绝缘材料等,还有目前差距较大的储能技术与材料等,这些将是未来能源转型和新能源创新与发展的关键。

4.推动如生物质能源、生物合成技术的零排放革命

目前的能源产业仍然是以石油化工为主,不过可以预期的是:绿色能源在未来能源产业的占比必然有着较大的提升,而作为唯一含碳的可再生能源,生物能源还是会发挥不可替代的重要作用。目前的生物能源产业尚未成熟,但是正在从三个维度深刻改变生物能源产业,分别是:改变原料的生产方式、提高生物质能源的使用效率、创制新型的生物能源产品。未来的能源产业,将是一个多资源、多过程、多产品融合发展的产业,通过合成生物技术等新的技术在各个环节赋能、降本和提升效率,最终走向产业化。

5.深耕可回收的石化、化工产品及回收利用产业链

循环经济亦称“资源循环型经济”,是以资源节约和循环利用为特征、与环境和谐的经济发展模式。强调把经济活动组织成一个“资源—产品—再生资源”的反馈式流程。其特征是低开采、高利用、低排放。化工产业通过发展循环经济可以有效降低自身经营成本,较传统化工粗放式的发展模式具备更加显著的竞争优势。技术工艺的创新和应用则是循环经济发展模式的基础。近年来国内循环化工的先行企业在固废处理处置技术、废渣废液资源化利用技术、余热余压回收利用技术等领域积累了丰富的技术经验,为我国循环化工行业的发展奠定了坚实的技术基础。随着我国循环化工的快速发展,未来环境友好型工艺技术将更加成熟,可回收的石化、化工产品及回收利用产业链的应用领域将更加深入,技术先进的循环化工企业在双碳要求下竞争力将更加明显。

 

双碳”目标下,为适应国家战略需要,我国能源和石化企业应把低碳发展理念植入企业价值观之中,应尽早确定低碳发展的宏观战略与长期规划,遵循“实现能源的绿色、低碳、循环可持续发展;构建绿色、安全、高效的能源系统;通过科技创新,实现能源独立”进行企业的转型发展。



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