劉佩成

（中國石油化工集團有限公司綜合管理部，北京 100728）

力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰、努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和，是黨中央經(jīng)過深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略決策，也是我國對國際社會作出的莊嚴承諾。石化工業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模大、能源消耗多、二氧化碳排放較大。通過加快推進綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展，我國石化工業(yè)2030年前實現(xiàn)碳達峰難度不是很大，但是碳達峰以后，要利用30年時間即在2060年前實現(xiàn)碳中和，任務(wù)艱巨、形勢緊迫，必須實施切實可行、經(jīng)濟有效的深度減碳路徑。綠氫煉化是石化工業(yè)實現(xiàn)碳中和的重要措施，將給傳統(tǒng)工藝流程和全廠用能方式帶來巨大變革，應(yīng)提前進行研究和謀劃。

1 我國石化工業(yè)實現(xiàn)碳中和任務(wù)艱巨

1.1 實現(xiàn)“雙碳”目標是黨中央作出的重大戰(zhàn)略部署

近年來，全球氣候變化對人類社會構(gòu)成重大威脅。政府間氣候變化專門委員會（IPCC）認為，若全球氣溫升溫控制在1.5℃以內(nèi)，則需要全球在2050年左右實現(xiàn)碳中和；若全球氣溫升溫控制在2℃以內(nèi)，則需要全球在2070年左右實現(xiàn)碳中和[1]。這成為全球?qū)崿F(xiàn)碳中和目標的時間點，所剩時間只有30～50年。據(jù)能源與氣候智庫（ECIU）統(tǒng)計，截至2021年10月，全球已經(jīng)有132個國家和地區(qū)提出了碳中和目標。

應(yīng)對氣候變化是全人類的共同責(zé)任。十八大以來，黨和國家高度重視應(yīng)對氣候變化，實施積極應(yīng)對氣候變化國家戰(zhàn)略。2020年9月22日，習(xí)近平主席在第75屆聯(lián)合國大會一般性辯論上宣布，中國將提高國家自主貢獻力量，采取更加有力的政策和措施，力爭2030年前二氧化碳排放達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。2021年10月，中共中央、國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》（簡稱“意見”）和《2030年前碳達峰行動方案》（簡稱“方案”）文件，提出了碳達峰、碳中和的主要目標、實施重點和路徑，制定了時間表、路線圖。2021年12月，中央經(jīng)濟工作會提出，要堅定不移推進碳達峰碳中和，新增可再生能源和原料用能不納入能源消費總量控制，創(chuàng)造條件盡早實現(xiàn)能耗“雙控”向碳排放總量和強度“雙控”轉(zhuǎn)變。2022年1月25日，習(xí)近平總書記在中央政治局第三十六次集體學(xué)習(xí)時強調(diào)，實現(xiàn)“雙碳”目標，要堅決控制化石能源消費，尤其是嚴格合理控制煤炭消費增長，有序減量替代；要把促進新能源和清潔能源發(fā)展放在更加突出的位置，積極有序發(fā)展光能源、硅能源、氫能源、可再生能源。2022年3月23日，國家發(fā)展和改革委員會、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021–2035）》（簡稱“氫能規(guī)劃”），首次明確氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，確定可再生能源制氫是主要發(fā)展方向，到2025年可再生能源制氫成為新增氫能消費的重要組成部分，到2030年形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系、清潔能源制氫及供應(yīng)體系，到2035年形成氫能產(chǎn)業(yè)體系，構(gòu)建涵蓋交通、儲能、工業(yè)等領(lǐng)域的多元化氫能應(yīng)用生態(tài)。這將對推動我國能源綠色低碳轉(zhuǎn)型、實現(xiàn)碳達峰碳中和目標發(fā)揮重要作用。

從習(xí)近平總書記和黨中央的這些要求部署中可以看出，“十四五”及更長一段時間，我國生態(tài)文明建設(shè)將進入以降碳為重點戰(zhàn)略方向、降碳減污擴綠增長協(xié)同推進的關(guān)鍵時期，將加快推進經(jīng)濟社會發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型，加快構(gòu)建清潔低碳安全高效能源體系，堅定不移走生態(tài)優(yōu)先、綠色低碳的高質(zhì)量發(fā)展之路。

1.2 我國實現(xiàn)碳中和時間更緊、任務(wù)更重

據(jù)2021年《BP世界能源統(tǒng)計年鑒》，美國碳排放量于2007年達到峰值58.8億噸，到2020年已降為44.6億噸，下降了24.1%；歐盟碳排放量于2006年達到峰值50.6億噸，到2020年已降為36.0億噸，下降28.9%[2]。這些發(fā)達國家已實現(xiàn)碳達峰，二氧化碳排放呈下降趨勢，2050年甚至更早實現(xiàn)碳中和問題不大。而我國則不同，我國是世界人口最多的國家，仍處于現(xiàn)代化發(fā)展階段，整體處于工業(yè)化中后期，以化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)短期內(nèi)難以改變，可再生能源消納及存儲障礙待解，傳統(tǒng)“三高一低”（高投入、高能耗、高污染、低效益）產(chǎn)業(yè)仍占較高比例，深度脫碳技術(shù)成本高且不夠成熟，碳排放量仍處于增長階段。研究顯示[3]，2020年我國與能源相關(guān)的碳排放量為100億噸，約占全球的30%，比2005年增長了近80%，是全球碳排放量最多的國家，碳排放量相當于美國和歐盟合計的1.24倍，面臨巨大的碳減排壓力；預(yù)計2030年我國與能源相關(guān)的碳排放量將達到峰值約106億噸，之后逐步回落，2050年降至27億噸左右，2060年通過碳捕集、利用與封存（CCUS）等負碳技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)凈零碳排放。

由此可見，從現(xiàn)在起到2030年，還有不到10年時間，我國在比發(fā)達國家碳排放量多、尚未基本實現(xiàn)現(xiàn)代化的情況下實現(xiàn)碳達峰，極具挑戰(zhàn)性。困難再多，第一階段目標必須按時完成，并且要盡可能提前完成、低峰值完成。碳達峰是碳中和前提，達峰時間越早、峰值越低，碳中和代價越小、效益越大。歐美國家從碳達峰到碳中和普遍有50～70年的過渡期，而我國從碳達峰到2060年實現(xiàn)碳中和的過渡期只有30年。考慮到我國人口數(shù)量、發(fā)展速度、經(jīng)濟規(guī)模和資源稟賦等情況，我國實現(xiàn)碳中和時間更緊、任務(wù)更重，必須采取切實可行的深度減碳行動，實現(xiàn)綠色工業(yè)革命。

1.3 我國石化工業(yè)實現(xiàn)碳中和挑戰(zhàn)性更大、困難更多

石化工業(yè)是我國能源消耗和碳排放的主要領(lǐng)域之一，也是我國實現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)之一。

我國石化工業(yè)的碳排放包括與能源相關(guān)排放（直接排放）、過程排放、凈購入的電力與熱力產(chǎn)生的排放（間接排放），主要集中在煉化產(chǎn)業(yè)。據(jù)測算[4]，2019年我國煉化產(chǎn)業(yè)碳排放量約為4.7億噸，約占全國碳排放總量的5%。其中，與能源相關(guān)的碳排放約占45%，過程排放約占32%（主要是化石能源制氫），間接排放約占23%?！半p碳”目標下，我國石化工業(yè)仍存在許多問題：一是我國煉化產(chǎn)業(yè)總規(guī)模較大，煉油和部分大宗石化產(chǎn)品產(chǎn)能嚴重過剩，能源消耗比較多；二是能源消費以化石能源特別是煤炭為主，能效與國外先進水平有差距，節(jié)能降碳難度較大；三是先進產(chǎn)能不足，仍存在大量小煉油、小化工裝置，淘汰落后產(chǎn)能任重道遠；四是高性能、高端產(chǎn)品供應(yīng)不足，綠色低碳產(chǎn)品占比不高，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)仍需大力調(diào)整；五是生產(chǎn)運營對能源的安全穩(wěn)定性和技術(shù)經(jīng)濟性要求較高，新能源存在波動性間歇性，電氣化替代化石能源難度較大，綠氫成本相對較高；六是油氣資源對外依存度較高，存在較大安全風(fēng)險；七是廢舊石化產(chǎn)品回收率不高，循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展仍需努力；八是科技原始創(chuàng)新能力不足，現(xiàn)有的降碳、零碳和負碳技術(shù)無法支撐實現(xiàn)“雙碳”目標。

進入新發(fā)展階段，為保障國家能源安全、滿足人民對美好生活的向往，未來一段時間我國部分石化產(chǎn)品產(chǎn)能仍將保持持續(xù)擴張趨勢，碳排放量仍將處于增長態(tài)勢。預(yù)計到2025年，我國煉油產(chǎn)能將由2020年的8.90億噸/年增長到9.89億噸/年、乙烯產(chǎn)能將由2020年的3 518萬噸/年增長到6 332萬噸/年，分別為2020年的1.1，1.8倍[5]。盡管石化產(chǎn)品產(chǎn)能仍將增加，但通過采取嚴控產(chǎn)能盲目擴張、大力淘汰落后產(chǎn)能、不斷提升能效、采用綠色先進工藝技術(shù)、壓減高碳化石能源用量、增加新能源使用、加大廢舊石化產(chǎn)品回收利用等措施，不搞“碳沖峰”和“運動式”減碳，避免人為“攀高峰”，預(yù)計2030年前我國石化工業(yè)完全能夠?qū)崿F(xiàn)碳達峰，峰值6億噸左右，比2020年增長約28%，其中煉油產(chǎn)業(yè)基本可在2025年左右達峰、乙烯產(chǎn)業(yè)可在2030年前達峰。

我國石化工業(yè)2030年前實現(xiàn)碳達峰以后，隨著電動汽車和氫燃料電池汽車的快速發(fā)展，成品油需求將快速下降，煉油產(chǎn)業(yè)將需要“油轉(zhuǎn)化”“油轉(zhuǎn)特”，原油加工量將逐步降低；化工產(chǎn)業(yè)要滿足高端裝備、汽車制造、電子信息、新能源、節(jié)能環(huán)保等新興產(chǎn)業(yè)對高端新材料的需求，需要增產(chǎn)綠色低碳、高端高性能石化產(chǎn)品，加快建成綠色低碳產(chǎn)業(yè)。面對未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢，我國石化工業(yè)要在30年內(nèi)即2060年前實現(xiàn)碳中和，挑戰(zhàn)性更大、困難更多：一是需中和的碳排放基數(shù)較大，達6億噸左右。二是時間較為緊張，要用30年時間完成由碳排放峰值降至凈零排放，難度很大。三是以化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)，在新能源未實現(xiàn)安全可靠的情況下，實現(xiàn)新能源完全替代難度較大。四是許多降碳、零碳、負碳技術(shù)還不夠成熟、能耗高，還需要進一步攻克關(guān)鍵環(huán)節(jié)、降低成本。五是CCUS技術(shù)雖是實現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵技術(shù)和托底技術(shù)，但捕集的二氧化碳進行地質(zhì)封存存在源匯匹配問題和泄漏風(fēng)險、開展化學(xué)利用存在產(chǎn)品成本高和市場容量問題，因此通過CCUS減排的二氧化碳數(shù)量有限，不可能完全依靠CCUS技術(shù)實現(xiàn)碳中和。據(jù)預(yù)測，到2050年我國鋼鐵、水泥、石化等工業(yè)領(lǐng)域通過CCUS技術(shù)實現(xiàn)碳減排量僅有約6億噸/年[6]。CCUS技術(shù)可能更多的用于催化裂化燒焦、環(huán)氧乙烷副反應(yīng)等難以壓減的過程碳排放減排，解決碳中和“最后一公里”問題，確保最終實現(xiàn)碳中和目標。石化工業(yè)要實現(xiàn)碳中和，必須探索新的發(fā)展路徑。

2 綠氫煉化是石化工業(yè)實現(xiàn)碳中和的必由之路

目前，綠氫煉化已列入《“十四五”全國清潔生產(chǎn)推行方案》中，文件明確提出石化化工行業(yè)實施綠氫煉化降碳工程。綠氫煉化將成為石化工業(yè)實現(xiàn)碳中和的必由之路。

2.1 綠氫煉化將推動石化工業(yè)實現(xiàn)深度減碳

在“雙碳”目標下，氫作為世界公認的一種清潔、高效、安全的二次能源，可以作為清潔能源、能源載體和化工原料。作為能源，氫有兩個極具競爭力的特征：一是高能量密度，單位質(zhì)量的熱值約是煤炭的4.0倍，汽油的3.1倍，天然氣的2.6倍；二是可存儲且無碳，還能與多種能源耦合，相比電力可以實現(xiàn)跨時間跨地域的靈活運用。因此，在能源轉(zhuǎn)型過程中，氫是最佳的碳中和能源載體，將是打造未來能源體系、實現(xiàn)能源變革的重要媒介，更是深度減碳的攻堅利器。據(jù)中國氫能聯(lián)盟預(yù)測，在2030年碳達峰情景下，我國氫氣的年需求量將達到3 715萬噸，在終端能源消費需求量中占比約為5%；在2060年碳中和情景下，我國氫氣的年需求量將增至1.3億噸左右，在終端能源消費需求量中占比約為20%，其中綠氫規(guī)模有望達到1.0億噸。

在未來能源體系中，氫能將與電力一起居于核心地位。世界能源理事會將氫能分為綠氫、灰氫、藍氫三類，其中綠氫來自風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)等可再生能源，制備過程無直接碳排放，但成本較高[7]。現(xiàn)有技術(shù)條件下，石化工業(yè)應(yīng)用氫能減碳，短期內(nèi)可能面臨缺乏經(jīng)濟性、儲運困難和安全等問題，是制約綠氫進入石化工業(yè)的瓶頸。但是從長遠看，在碳中和推進過程中，隨著綠氫生產(chǎn)技術(shù)不斷進步和規(guī)?；瘧?yīng)用帶來的成本下降，未來綠氫將發(fā)揮重要作用，構(gòu)建以綠氫為源頭的新型工業(yè)系統(tǒng)是石化工業(yè)實現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵。同時，電氣化替代也是石化工業(yè)實現(xiàn)碳中和的重要路徑，大規(guī)模用綠電替代煤炭、石油和天然氣等化石能源，可有效減少對化石能源的依賴，進一步降低碳排放強度，有利于實現(xiàn)碳中和。面向“雙碳”目標，利用綠氫和綠電協(xié)同重構(gòu)以化石能源為主的煉化工藝流程，不僅可促進石化工業(yè)深度減碳，而且可推動石化工業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。但是，這一過程需要變革性技術(shù)作支撐，需要新能源安全可靠作為基礎(chǔ)。

綠氫煉化是指在新能源安全可靠的基礎(chǔ)上，石化工業(yè)在實現(xiàn)節(jié)能減排、綠色低碳發(fā)展的同時，用氫以綠電電解水制取的綠氫為主，用能以綠電和綠氫為主，改造提升煉化工藝流程和生產(chǎn)裝置，重塑煉化產(chǎn)業(yè)鏈、產(chǎn)品鏈、服務(wù)鏈和價值鏈，生產(chǎn)更多綠色低碳石化產(chǎn)品，推動石化工業(yè)實現(xiàn)凈零排放。具體體現(xiàn)在：一是氫氣生產(chǎn)暫時以灰氫為主，以藍氫作為過渡，最終以綠氫替代灰氫、藍氫，如果綠氫技術(shù)發(fā)展較快、經(jīng)濟上可行，甚至可能綠氫直接替代灰氫，減少自身制氫環(huán)節(jié)碳排放。二是利用綠電和綠氫的能源屬性，以綠氫和綠電替代煉化工藝用化石燃料，綠氫與綠電協(xié)同減少煉化生產(chǎn)用能環(huán)節(jié)的碳排放，推動石化工業(yè)低碳化轉(zhuǎn)型。三是依靠科技進步，對煉化工藝流程進行適應(yīng)綠電、綠氫再造，實現(xiàn)節(jié)能降碳、綠色環(huán)保，未來短流程生產(chǎn)特色產(chǎn)品、低碳排放的總流程方案將成為煉化工藝主流。四是利用氫的物質(zhì)屬性，以綠氫為原料生產(chǎn)碳足跡更少的石化產(chǎn)品，特別是加強二氧化碳資源化利用，為石化工業(yè)提供碳中和解決方案。

2.2 綠氫煉化將推動石化工業(yè)轉(zhuǎn)型升級

為有效應(yīng)對全球氣候變化，目前許多國外大石油石化公司都明確提出了凈零碳排放目標和低碳發(fā)展戰(zhàn)略，加快部署“綠電—綠氫—煉化”一體化示范項目，積極推進綠色低碳轉(zhuǎn)型。如，BP公司與海上風(fēng)電開發(fā)商合作，將在德國Lingen煉油廠大規(guī)模應(yīng)用綠氫；2024年建成一座50兆瓦電解水制氫設(shè)施，利用海上風(fēng)電生產(chǎn)綠氫，替代現(xiàn)有20%的天然氣制氫產(chǎn)能，項目后期規(guī)模將擴大至500兆瓦，完全取代該廠的化石能源制氫裝置[8]。殼牌公司現(xiàn)已公布7個碳中和綠氫項目；2021年7月，開始建設(shè)歐洲最大的質(zhì)子交換膜電解槽，可年產(chǎn)1 300噸綠氫，用于德國萊茵蘭煉廠加氫裝置；2022年1月28日，殼牌與中國企業(yè)合資建設(shè)的世界最大的8萬千瓦綠氫項目一期（2萬千瓦），在張家口建成投產(chǎn)，全部投產(chǎn)后可年產(chǎn)氫約2 800噸、液氧2.28萬噸。2021年3月，巴斯夫公司、沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司和林德公司簽署了一項聯(lián)合協(xié)議，開發(fā)和驗證電加熱蒸汽乙烯裂解爐解決方案，打造全球首座電加熱裂解爐，可減少碳排放達90%[9]。石化工業(yè)作為我國碳排放量較多的產(chǎn)業(yè)之一，要在2060年前實現(xiàn)碳中和，亟待探索以綠氫煉化為特征的新發(fā)展路徑，試點示范并推廣應(yīng)用綠氫＋綠電＋化石能源（緊急保障用）取代化石能源的工藝流程，全面實現(xiàn)低碳化發(fā)展和綠色轉(zhuǎn)型升級。

2.3 綠氫煉化將帶動石化工藝流程變革

我國石化工業(yè)現(xiàn)有工藝流程是烴基煉化，主要依賴化石能源。隨著綠電和綠氫成本的大幅降低及逐步大規(guī)模應(yīng)用，綠電將替代化石能源發(fā)電、中低位熱能供熱，綠氫將替代化石能源制氫、作燃料用于高位熱能供熱，工藝流程將變?yōu)榫G氫煉化，這必將對生產(chǎn)過程產(chǎn)生較大影響，需要對現(xiàn)有工藝流程再造。如，乙烯裝置中，采用綠電和裝置自產(chǎn)氫氣替代烴類燃料氣為裂解爐提供熱量，制冷壓縮機由透平驅(qū)動改為電機驅(qū)動，裂解產(chǎn)生的蒸汽僅用于驅(qū)動裂解氣壓縮機等，都需要對乙烯裂解工藝流程再造。再如，乙苯裝置加熱爐加熱溫度不大于400℃、可以用綠電加熱導(dǎo)熱油或綠氫直接作為燃料，苯乙烯裝置加熱爐加熱溫度800℃以上、可以用綠氫直接作為燃料，取代傳統(tǒng)的燃料氣加熱爐，這可大幅減少碳排放，但需要對乙苯/苯乙烯工藝流程進行再造。我國石化工業(yè)要推進現(xiàn)有工藝流程適應(yīng)綠電、綠氫技術(shù)改造，必須要依靠科技進步，加快研究綠氫、綠電應(yīng)用場景，解決相關(guān)技術(shù)問題，推進石化生產(chǎn)過程綠色和節(jié)能降碳。

3 石化工業(yè)推進綠氫煉化的分階段情景研判

3.1 當前階段：以灰氫為主的煉化流程

當前，由于重劣質(zhì)原油加工量仍然較多，為滿足國Ⅵ及后國Ⅵ清潔汽柴油、航煤和低硫船燃需求，煉油工藝流程中加氫處理、加氫裂化、加氫精制等臨氫產(chǎn)能仍將增加，用氫量不斷增多。由于可再生能源發(fā)電成本相對較高、水電解制氫能耗和投資較大，綠電、綠氫以試點示范為主，還難以大規(guī)模進入煉化產(chǎn)業(yè)主流程，煉化產(chǎn)業(yè)仍以灰氫、火電為主，基本完全依賴化石原料制氫以及煉廠和乙烯裝置副產(chǎn)氫，用能仍然以化石能源為主。

3.2 2030年前階段：由灰氫向藍氫甚至綠氫過渡的煉化流程

從《意見》《方案》和《氫能規(guī)劃》中可以看出，到2025年，我國可再生能源制氫量達到10～20萬噸/年，非化石能源消費比重達到20%左右，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2020年下降18%，為實現(xiàn)碳達峰奠定堅實基礎(chǔ)；到2030年，我國可再生能源制氫廣泛應(yīng)用，非化石能源消費比重達到25%左右，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到12億千瓦以上，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降65%以上，加快構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系，順利實現(xiàn)2030年前碳達峰目標。

我國石化工業(yè)要在2030年前實現(xiàn)碳達峰，需要根據(jù)國家非化石能源發(fā)展態(tài)勢，加快調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，降低碳排放強度，使產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐步與碳脫鉤，盡早經(jīng)濟可行的實現(xiàn)碳達峰。預(yù)判2030年前我國石化工業(yè)可能呈現(xiàn)如下發(fā)展情景：一是據(jù)中國石化集團經(jīng)濟技術(shù)研究院有限公司（EDRI）預(yù)測，2025年前后交通用油基本飽和、化工用油仍將增長，2030年前石油需求將達峰并進入平臺期，原油加工量基本達到峰值。二是煉化產(chǎn)業(yè)供氫先由灰氫逐步向藍氫過渡，然后綠氫逐步替代灰氫或藍氫，到2030年綠氫廣泛應(yīng)用，有力支撐石化工業(yè)碳達峰目標實現(xiàn)。三是用能結(jié)構(gòu)將向低碳化方向調(diào)整，逐步“減煤”“控油”“增氣”“強新”，推動多種能源優(yōu)化耦合，節(jié)能提高能效，探索工業(yè)用能電氣化和綠氫作為燃料。四是加快研發(fā)適應(yīng)綠電、綠氫的工藝技術(shù)，利用煤＋氫＋電取代煤炭的工藝完成試點示范，采用綠色先進工藝技術(shù)，提高能源利用效率，降低能耗，減少碳排放總量。五是在有碳封存地點或驅(qū)油的源匯匹配地區(qū)，應(yīng)用CCUS減少碳排放。六是大力調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，多產(chǎn)綠色環(huán)保石化產(chǎn)品。

3.3 2060年前階段：以綠氫為主的煉化流程

根據(jù)《意見》《氫能規(guī)劃》的要求，到2035年我國可再生能源制氫在終端能源消費中的比重明顯提升，預(yù)計2040–2050年我國以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)逐步建成，適應(yīng)碳中和的能源系統(tǒng)和經(jīng)濟系統(tǒng)基本形成，非化石能源加速替代化石能源，減碳速度明顯加快，煤炭作為兜底緊急保障；2060年非化石能源占比達80%以上，化石能源回歸原料屬性，碳中和的能源系統(tǒng)和經(jīng)濟系統(tǒng)完全形成，屆時化石能源消費主要起穩(wěn)定系統(tǒng)的作用，電力供應(yīng)90%以上是綠電，綠氫已大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，普遍開始征收較高碳稅。

我國石化工業(yè)實現(xiàn)碳達峰后，將要進入深度降碳期和碳中和期。預(yù)判2060年前我國石化工業(yè)可能呈現(xiàn)如下發(fā)展情景：一是由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源低碳化轉(zhuǎn)型、淘汰落后產(chǎn)能等需要有一定的時間過程，可能存在3～4年碳達峰平臺期，而后在新能源安全可靠的替代基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)化石能源將逐步退出，綠電和綠氫等新能源將大規(guī)模進入煉化主流程。二是據(jù)EDRI預(yù)測，到2060年公路交通用油可能將逐步轉(zhuǎn)為電力和氫能、塑料回收率可能提高到40%、二氧化碳資源化利用可能取得突破進展，因此預(yù)計2030–2060年我國石油需求將快速下降，交通用油將由2030年的3.5億噸降至2050年的1.4億噸和2060年的0.5億噸；化工用油由2030年的2.5億噸降至2050年的2.0億噸和2060年的1.2億噸，原油加工量將不斷下降。三是據(jù)有關(guān)研究表明，從碳達峰到碳中和，石化產(chǎn)品產(chǎn)量和原油加工量下降對實現(xiàn)碳中和的貢獻率可達40%以上，節(jié)能提高能效貢獻率可達25%以上，調(diào)整燃料原料結(jié)構(gòu)貢獻率可達15%以上，CCUS貢獻率在10%以上。因此，原油加工量下降和節(jié)能能效提高雖然對石化工業(yè)碳減排貢獻較大，但還不足以推動石化工業(yè)實現(xiàn)碳中和，需要全面推進綠氫煉化。四是為實現(xiàn)碳中和目標，2060年前煉化產(chǎn)業(yè)需要全面完成低碳化改造，煉廠生產(chǎn)流程將以生產(chǎn)化工原料為主，煉化工藝流程按碳中和標準運行，400℃以下中低位熱能用綠電電氣化或綠氫替代，400℃以上高位熱能用綠氫替代，原料用氫都是綠氫或副產(chǎn)氫，少量未中和的過程排放二氧化碳通過CCUS、林業(yè)碳匯解決，最終實現(xiàn)石化工業(yè)凈零排放。

4 石化工業(yè)推進綠氫煉化的思路建議

在“十四五”及更長一段時間，綠氫、綠電將在我國石化工業(yè)推進“雙碳”目標的進程中發(fā)揮重要作用，更是實現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵。但是，綠氫、綠電要大規(guī)模進入石化工業(yè)現(xiàn)有工藝流程，還有許多工作需要提前部署和謀劃。

一是要加快研究開發(fā)支撐綠氫煉化的前沿核心技術(shù)。根據(jù)綠電和綠氫將大規(guī)模進入煉化產(chǎn)業(yè)鏈的情況，建議加快部署高效電解水制氫、有機液體儲氫、超級儲能、多種可再生能源耦合、燃煤鍋爐電能替代、電加熱乙烯裂解爐、電加熱再沸器替代、電解水制氫耦合制取化學(xué)品、液態(tài)陽光甲醇、干熱巖開發(fā)利用、低碳新反應(yīng)過程等前沿技術(shù)研究開發(fā)，加快攻克CCUS等負碳技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，降低能耗和成本，加快推進工業(yè)應(yīng)用示范工程。

二是要加快研究綠氫持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)方案。若石化工業(yè)原料用氫和部分燃料用氫都是綠氫，綠氫年需求量將非常大。要研究提出石化企業(yè)綠氫持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)方案，使綠氫產(chǎn)業(yè)鏈的制、儲、運、加各環(huán)節(jié)順利打通，確保企業(yè)正常生產(chǎn)。

三是要加快研究煉化工藝流程再造方案。要針對煉化企業(yè)用能結(jié)構(gòu)由煤、石油焦、石油等高碳能源轉(zhuǎn)向天然氣、綠電、綠氫等低碳和無碳能源，或多種低碳能源耦合，分別深入研究煉油、乙烯、芳烴等主要工藝總流程如何調(diào)整優(yōu)化，以適應(yīng)用能方式和能源結(jié)構(gòu)變化，確保煉化主要工藝流程再造成功，實現(xiàn)直接排放近零、過程排放最小。同時，工藝流程再造要注重推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G通訊、人工智能、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等新興信息技術(shù)與綠色低碳石化產(chǎn)業(yè)深度融合，加快建成新一代數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化石化工廠，大力提升能效、減少資源能源消耗，推動碳減排邁上新臺階，助力石化工業(yè)實現(xiàn)碳中和。

四是要加快研究煉化企業(yè)電氣化改造方案。針對我國能源結(jié)構(gòu)不斷向低碳化綠色化方向發(fā)展、將建成以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的情況，在新能源安全可靠的替代基礎(chǔ)上，研究提出煉化企業(yè)用能如何逐步實現(xiàn)由火電和化石能源轉(zhuǎn)向綠電、實現(xiàn)電氣化，分析研究不同工藝單元電氣化進程的差異性以及難以電氣化應(yīng)用的場景，制定安全可靠、經(jīng)濟可行的電氣化解決方案。

五是要加快研究煉化企業(yè)用能低碳化調(diào)整方案。隨著我國將建成以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，煉化企業(yè)用能也將逐步由火電和化石能源轉(zhuǎn)向綠電、綠氫、生物質(zhì)能、核能（高溫氣冷堆）等多種低碳能源耦合。要根據(jù)煉化產(chǎn)業(yè)用能變化，分析研究冷、熱、電、氣（汽）等能源服務(wù)的場景和路線圖，制定實現(xiàn)碳中和的技術(shù)路徑。

5 結(jié)語

在推進“雙碳”目標的進程中，我國石化工業(yè)實現(xiàn)碳達峰并沒有一個確定的“天花板”，只是峰值越低越有利于實現(xiàn)碳中和，因此2030年前實現(xiàn)碳達峰問題不大，但是2060年前要實現(xiàn)碳中和挑戰(zhàn)性較大。實現(xiàn)碳中和并不是二氧化碳“零排放”，而是“凈零排放”。鑒于通過CCUS減碳的規(guī)模有限，如果僅靠原油加工量下降、產(chǎn)品產(chǎn)量減少和節(jié)能提高能效等措施，我國石化工業(yè)難以在2060年前實現(xiàn)碳中和，必須在新能源安全可靠的基礎(chǔ)上，大力發(fā)展綠氫煉化。但是，發(fā)展綠氫煉化還有許多關(guān)鍵技術(shù)需要提前開展攻關(guān)，還有許多研究工作需要提前部署，必須未雨綢繆、循序漸進、持續(xù)發(fā)力，加快低碳工藝革新和數(shù)字化轉(zhuǎn)型，加快綠色低碳化發(fā)展，確保2060年前實現(xiàn)碳中和。