2020年，我國(guó)基于推動(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的需求，做出了“力爭(zhēng)2030年前碳達(dá)峰、爭(zhēng)取2060年前碳中和”的重大戰(zhàn)略決策。從時(shí)間節(jié)點(diǎn)上看，留給中國(guó)從碳達(dá)峰到碳中和的過(guò)渡期(僅有30年)遠(yuǎn)短于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家(50-70年)。從一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)看，中國(guó)是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，能源體系以化石能源，尤其以高碳的煤炭為支撐。2020年，煤炭在中國(guó)一次能源消費(fèi)的占比高達(dá)56.8%。由此可見(jiàn),實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)不僅時(shí)間緊、任務(wù)重，而且加速轉(zhuǎn)型以煤為主的能源結(jié)構(gòu)是其必經(jīng)之路。
一、煤化工發(fā)展現(xiàn)狀
隨著近幾十年我國(guó)煤化工的發(fā)展，其能耗不斷下降、清潔環(huán)保水平不斷提高，整體技術(shù)水平和規(guī)模在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位。但由于合成煤基化學(xué)品的原料氣需經(jīng)水煤氣變換方能滿足合成甲醇或油品所需的氫碳比，因此，我國(guó)煤化工具有高耗水特點(diǎn)。此外，煤制油、煤制烯烴、煤制乙二醇的盈虧點(diǎn)油價(jià)分別為70、45和55美元/桶。當(dāng)油價(jià)>100美元/桶時(shí)，煤化工利潤(rùn)可觀，然而近年來(lái)油價(jià)的低位徘徊與煤價(jià)的高位運(yùn)行導(dǎo)致煤制油、天然氣、乙二醇、醋酸全面虧損。
因而，煤化工的經(jīng)濟(jì)性受國(guó)際油價(jià)市場(chǎng)波動(dòng)的影響，面臨著極大的挑戰(zhàn)。最后，2021年全國(guó)兩會(huì)，“碳達(dá)峰”和“碳中和”首次被寫入政府工作報(bào)告，“碳達(dá)峰、碳中和”已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展一項(xiàng)長(zhǎng)期的、頂層的硬約束，這必將持續(xù)倒逼經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)加速轉(zhuǎn)型，同時(shí)鑒于我國(guó)原油對(duì)外依存度大于70%的現(xiàn)狀，故發(fā)展和支持現(xiàn)代煤化工的產(chǎn)能/技術(shù)儲(chǔ)備及提質(zhì)增效是當(dāng)下煤化工產(chǎn)業(yè)的重中之重，對(duì)保障我國(guó)的能源安全供給意義重大。
二、煤化工發(fā)展方向
多數(shù)煤化工過(guò)程都要直接或間接排放一定量二氧化碳，但也有個(gè)別技術(shù)具有固碳屬性。比如，以煤為原料合成尿素，每噸尿素可消耗二氧化碳約735公斤。據(jù)國(guó)際能源署發(fā)布的《將二氧化碳投入使用—從排放中創(chuàng)造價(jià)值》，全球二氧化碳消費(fèi)量最大的部門是化肥行業(yè)，其中每年1.3億噸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(340億噸)的1%。鑒于煤的高碳(60%-98%)特征，如何實(shí)現(xiàn)高碳資源低碳利用是對(duì)煤化工從業(yè)者的極大考驗(yàn)。
北京化工大學(xué)劉振宇教授指出：1)如果電石采用基于綠電的生產(chǎn)工藝，電石可能成為一種儲(chǔ)能載體，并且驅(qū)動(dòng)基于電石(采用可再生電力制備)的化學(xué)品合成技術(shù)發(fā)展；2)隨著未來(lái)對(duì)燃油需求的減少，煤基化學(xué)品/材料的制備技術(shù)在煤化工中所占的地位會(huì)更加重要；3)CCUS(碳捕獲、利用與封存)技術(shù)的研發(fā)及突破對(duì)于煤化工實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)更加重要；4)煤化工過(guò)程的低碳是重要發(fā)展方向(用可再生電和H2)。
三、煤化工的未來(lái)發(fā)展
基于煤化工發(fā)展現(xiàn)狀和我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的提出，我們認(rèn)為未來(lái)煤化工的發(fā)展應(yīng)主要著重于以下幾方面：
第一，煤化工行業(yè)應(yīng)盡快開(kāi)展碳排放定量核算工作，摸清家底。煤化工全流程涉及的環(huán)節(jié)眾多，對(duì)應(yīng)的碳排放核算也較復(fù)雜，且不同碳排放核算機(jī)構(gòu)給出的企業(yè)碳排放數(shù)據(jù)也不盡相同。政府應(yīng)出臺(tái)相關(guān)政策，引導(dǎo)相關(guān)部門或第三方核查機(jī)構(gòu)建立起一套嚴(yán)格、科學(xué)、公正的碳核算體系，實(shí)現(xiàn)企業(yè)碳排放量和碳減排量核算的標(biāo)準(zhǔn)化、提高核算的可信度，為企業(yè)后續(xù)進(jìn)入碳交易市場(chǎng)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)支撐與決策依據(jù)。政府和企業(yè)層面應(yīng)設(shè)立與碳核查和碳交易相關(guān)的機(jī)構(gòu)，并加快培養(yǎng)熟練掌握碳核算體系和碳交易制度程序的相關(guān)人才。
第二，煤化工企業(yè)應(yīng)盡快依據(jù)碳排放來(lái)源及相應(yīng)的量，結(jié)合現(xiàn)有及未來(lái)碳減排與碳中和技術(shù)，制定企業(yè)相應(yīng)的碳達(dá)峰、碳中和技術(shù)路線圖和時(shí)間節(jié)點(diǎn)。企業(yè)應(yīng)以制定碳減排行動(dòng)方案為契機(jī)，加速相關(guān)技術(shù)的研發(fā)進(jìn)度與力度，加快相關(guān)技術(shù)的引進(jìn)消化吸收，早日實(shí)現(xiàn)企業(yè)的轉(zhuǎn)型提質(zhì)升級(jí)與高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。
第三，建議政府依據(jù)不同煤化工項(xiàng)目的規(guī)模、產(chǎn)品類別以及對(duì)環(huán)境的影響程度等特征，多角度分析并科學(xué)制定相應(yīng)的區(qū)別化政策。對(duì)能保障我國(guó)能源安全的項(xiàng)目給予適當(dāng)?shù)恼邇A斜，對(duì)高耗能、高污染的煤化工項(xiàng)目要堅(jiān)決拿下。對(duì)于具有顯著降碳且經(jīng)濟(jì)可行特點(diǎn)的煤化工技術(shù)，要加快其在全行業(yè)推廣應(yīng)用。政府和企業(yè)還應(yīng)制定相應(yīng)的政策激發(fā)廣大煤化工從業(yè)者從事碳減排技術(shù)研發(fā)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性。
第四，穩(wěn)步推進(jìn)煤化工與石油/天然氣/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，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，降低煤化工過(guò)程的碳排放總量與強(qiáng)度。
第五，將煤化工的產(chǎn)業(yè)鏈條做長(zhǎng)，注重特種專用化學(xué)品的研發(fā)與生產(chǎn)，提升煤化工產(chǎn)品的高附加值，盡可能將更多的碳保留在終端產(chǎn)品中。比如可通過(guò)煤化路線生產(chǎn)PGA、PBAT、PBS等可降解塑料；依托煤制α-烯烴原料優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展聚烯烴彈性體技術(shù)攻關(guān)及工程應(yīng)用等。同時(shí)，突破煤化工所產(chǎn)生二氧化碳的規(guī)模化利用技術(shù)(如二氧化碳加氫制甲醇等)，并盡可能降低其成本。
第六，在破解煤化工碳排放難題同時(shí)，應(yīng)注重提升煤化工的環(huán)保水平，攻關(guān)煤化工過(guò)程中低成本高效的三廢治理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多污染物協(xié)同處置與能源資源再利用，有效解決現(xiàn)有企業(yè)存在的環(huán)保投入成本過(guò)高的問(wèn)題。
作者：武蒙蒙 太原理工大學(xué)副教授
王建成 太原理工大學(xué)教授
原標(biāo)題：武蒙蒙、王建成：淺談“碳達(dá)峰、碳中和”背景下的煤化工發(fā)展