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2020年，我國基于推動構(gòu)建人類命運共同體和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的需求，做出了“力爭2030年前碳達峰、爭取2060年前碳中和”的重大戰(zhàn)略決策。從時間節(jié)點上看，留給中國從碳達峰到碳中和的過渡期(僅有30年)遠短于歐美發(fā)達國家(50-70年)。從一次能源消費結(jié)構(gòu)看，中國是煤炭生產(chǎn)和消費大國，能源體系以化石能源，尤其以高碳的煤炭為支撐。2020年，煤炭在中國一次能源消費的占比高達56.8%。由此可見,實現(xiàn)“雙碳”目標不僅時間緊、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，我國煤化工具有高耗水特點。此外，煤制油、煤制烯烴、煤制乙二醇的盈虧點油價分別為70、45和55美元/桶。當(dāng)油價>100美元/桶時，煤化工利潤可觀，然而近年來油價的低位徘徊與煤價的高位運行導(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)濟性受國際油價市場波動的影響，面臨著極大的挑戰(zhàn)。最后，2021年全國兩會，“碳達峰”和“碳中和”首次被寫入政府工作報告，“碳達峰、碳中和”已成為我國經(jīng)濟社會發(fā)展一項長期的、頂層的硬約束，這必將持續(xù)倒逼經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)加速轉(zhuǎn)型，同時鑒于我國原油對外依存度大于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)儲備及提質(zhì)增效是當(dāng)下煤化工產(chǎn)業(yè)的重中之重，對保障我國的能源安全供給意義重大。
二、煤化工發(fā)展方向
多數(shù)煤化工過程都要直接或間接排放一定量二氧化碳，但也有個別技術(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)造價值》，全球二氧化碳消費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，如何實現(xiàn)高碳資源低碳利用是對煤化工從業(yè)者的極大考驗。
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能載體，并且驅(qū)動基于電石(采用可再生電力制備)的化學(xué)品合成技術(shù)發(fā)展；2)隨著未來對燃油需求的減少，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)及突破對于煤化工實現(xiàn)碳中和的目標更加重要；4)煤化工過程的低碳是重要發(fā)展方向(用可再生電和H2)。
三、煤化工的未來發(fā)展
基于煤化工發(fā)展現(xiàn)狀和我國“雙碳”目標的提出，我們認為未來煤化工的發(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，對應(yīng)的碳排放核算也較復(fù)雜，且不同碳排放核算機構(gòu)給出的企業(yè)碳排放數(shù)據(jù)也不盡相同。政府應(yīng)出臺相關(guān)政策，引導(dǎo)相關(guān)部門或第三方核查機構(gòu)建立起一套嚴格、科學(xué)、公正的碳核算體系，實現(xiàn)企業(yè)碳排放量和碳減排量核算的標準化、提高核算的可信度，為企業(yè)后續(xù)進入碳交易市場提供相應(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)碳排放來源及相應(yīng)的量，結(jié)合現(xiàn)有及未來碳減排與碳中和技術(shù)，制定企業(yè)相應(yīng)的碳達峰、碳中和技術(shù)路線圖和時間節(jié)點。企業(yè)應(yīng)以制定碳減排行動方案為契機，加速相關(guān)技術(shù)的研發(fā)進度與力度，加快相關(guān)技術(shù)的引進消化吸收，早日實現(xiàn)企業(yè)的轉(zhuǎn)型提質(zhì)升級與高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。
第三，建議政府依據(jù)不同煤化工項目的規(guī)模、產(chǎn)品類別以及對環(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。對能保障我國能源安全的項目給予適當(dāng)?shù)恼邇A斜，對高耗能、高污染的煤化工項目要堅決拿下。對于具有顯著降碳且經(jīng)濟可行特點的煤化工技術(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、主動性和創(chuàng)造性。
第四，穩(wěn)步推進煤化工與石油/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，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，降低煤化工過程的碳排放總量與強度。
第五，將煤化工的產(chǎn)業(yè)鏈條做長，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，開展聚烯烴彈性體技術(shù)攻關(guān)及工程應(yīng)用等。同時，突破煤化工所產(chǎn)生二氧化碳的規(guī)?；眉夹g(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，應(yīng)注重提升煤化工的環(huán)保水平，攻關(guān)煤化工過程中低成本高效的三廢治理技術(shù)，實現(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)保投入成本過高的問題。
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
原標題：武蒙蒙、王建成：淺談“碳達峰、碳中和”背景下的煤化工發(fā)展
