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“双碳”目标发展下 煤化工的产能将促进能源供给?

2021-06-22 14:15:31来源:山西省科学技术厅 武蒙蒙、王建成 阅读量:19958

导读:从一次能源消费结构看,中国是煤炭生产和消费大国,能源体系以化石能源,尤其以高碳的煤炭为支撑。2020年,煤炭在中国一次能源消费的占比高达56.8%。
  2020年,我国基于推动构建人类命运共同体和实现可持续发展的需求,做出了“力争2030年前碳达峰、争取2060年前碳中和”的重大战略决策。从时间节点上看,留给中国从碳达峰到碳中和的过渡期(仅有30年)远短于欧美发达国家(50-70年)。从一次能源消费结构看,中国是煤炭生产和消费大国,能源体系以化石能源,尤其以高碳的煤炭为支撑。2020年,煤炭在中国一次能源消费的占比高达56.8%。由此可见,实现“双碳”目标不仅时间紧、任务重,而且加速转型以煤为主的能源结构是其必经之路。
 
  一、煤化工发展现状
 
  随着近几十年我国煤化工的发展,其能耗不断下降、清洁环保水平不断提高,整体技术水平和规模在国际上处于领先地位。但由于合成煤基化学品的原料气需经水煤气变换方能满足合成甲醇或油品所需的氢碳比,因此,我国煤化工具有高耗水特点。此外,煤制油、煤制烯烃、煤制乙二醇的盈亏点油价分别为70、45和55美元/桶。当油价>100美元/桶时,煤化工利润可观,然而近年来油价的低位徘徊与煤价的高位运行导致煤制油、天然气、乙二醇、醋酸全面亏损。
 
  因而,煤化工的经济性受国际油价市场波动的影响,面临着极大的挑战。最后,2021年全国两会,“碳达峰”和“碳中和”首次被写入政府工作报告,“碳达峰、碳中和”已成为我国经济社会发展一项长期的、顶层的硬约束,这必将持续倒逼经济结构、能源结构加速转型,同时鉴于我国原油对外依存度大于70%的现状,故发展和支持现代煤化工的产能/技术储备及提质增效是当下煤化工产业的重中之重,对保障我国的能源安全供给意义重大。
 
  二、煤化工发展方向
 
  多数煤化工过程都要直接或间接排放一定量二氧化碳,但也有个别技术具有固碳属性。比如,以煤为原料合成尿素,每吨尿素可消耗二氧化碳约735公斤。据国际能源署发布的《将二氧化碳投入使用—从排放中创造价值》,全球二氧化碳消费量最大的部门是化肥行业,其中每年1.3亿吨二氧化碳用于尿素制造,但其使用量不及2020年全球二氧化碳排放量(340亿吨)的1%。鉴于煤的高碳(60%-98%)特征,如何实现高碳资源低碳利用是对煤化工从业者的极大考验。
 
  北京化工大学刘振宇教授指出:1)如果电石采用基于绿电的生产工艺,电石可能成为一种储能载体,并且驱动基于电石(采用可再生电力制备)的化学品合成技术发展;2)随着未来对燃油需求的减少,煤基化学品/材料的制备技术在煤化工中所占的地位会更加重要;3)CCUS(碳捕获、利用与封存)技术的研发及突破对于煤化工实现碳中和的目标更加重要;4)煤化工过程的低碳是重要发展方向(用可再生电和H2)。
 
  三、煤化工的未来发展
 
  基于煤化工发展现状和我国“双碳”目标的提出,我们认为未来煤化工的发展应主要着重于以下几方面:
 
  第一,煤化工行业应尽快开展碳排放定量核算工作,摸清家底。煤化工全流程涉及的环节众多,对应的碳排放核算也较复杂,且不同碳排放核算机构给出的企业碳排放数据也不尽相同。政府应出台相关政策,引导相关部门或第三方核查机构建立起一套严格、科学、公正的碳核算体系,实现企业碳排放量和碳减排量核算的标准化、提高核算的可信度,为企业后续进入碳交易市场提供相应的数据支撑与决策依据。政府和企业层面应设立与碳核查和碳交易相关的机构,并加快培养熟练掌握碳核算体系和碳交易制度程序的相关人才。
 
  第二,煤化工企业应尽快依据碳排放来源及相应的量,结合现有及未来碳减排与碳中和技术,制定企业相应的碳达峰、碳中和技术路线图和时间节点。企业应以制定碳减排行动方案为契机,加速相关技术的研发进度与力度,加快相关技术的引进消化吸收,早日实现企业的转型提质升级与高质量可持续发展。
 
  第三,建议政府依据不同煤化工项目的规模、产品类别以及对环境的影响程度等特征,多角度分析并科学制定相应的区别化政策。对能保障我国能源安全的项目给予适当的政策倾斜,对高耗能、高污染的煤化工项目要坚决拿下。对于具有显著降碳且经济可行特点的煤化工技术,要加快其在全行业推广应用。政府和企业还应制定相应的政策激发广大煤化工从业者从事碳减排技术研发的积极性、主动性和创造性。
 
  第四,稳步推进煤化工与石油/天然气/生物化工的耦合,逐步提升可再生能源在煤化工用能的占比,实现优势互补,降低煤化工过程的碳排放总量与强度。
 
  第五,将煤化工的产业链条做长,注重特种专用化学品的研发与生产,提升煤化工产品的高附加值,尽可能将更多的碳保留在终端产品中。比如可通过煤化路线生产PGA、PBAT、PBS等可降解塑料;依托煤制α-烯烃原料优势,开展聚烯烃弹性体技术攻关及工程应用等。同时,突破煤化工所产生二氧化碳的规模化利用技术(如二氧化碳加氢制甲醇等),并尽可能降低其成本。
 
  第六,在破解煤化工碳排放难题同时,应注重提升煤化工的环保水平,攻关煤化工过程中低成本高效的三废治理技术,实现多污染物协同处置与能源资源再利用,有效解决现有企业存在的环保投入成本过高的问题。
 
  作者:武蒙蒙 太原理工大学副教授
 
             王建成 太原理工大学教授
 
  原标题:武蒙蒙、王建成:浅谈“碳达峰、碳中和”背景下的煤化工发展

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