美碳減排是全人類共同責(zé)任

　　全球氣候由于大氣層承載的溫室氣體越來越多而引起溫升。2016年平均氣溫比工業(yè)化前已升高1.2攝氏度，到2019年又創(chuàng)新高。如果不采取有力措施，2100年全球氣溫將上升3.7～4.8攝氏度，生態(tài)災(zāi)難將不可挽回。這個(gè)問題的嚴(yán)重性人類已經(jīng)有了共識(shí)。上世紀(jì)1997年《京都議定書》要求各國(guó)共同努力將溫度升高控制在2攝氏度以下。本世紀(jì)發(fā)現(xiàn)事態(tài)比預(yù)計(jì)更嚴(yán)重，2016年巴黎協(xié)定要求爭(zhēng)取把溫升控制在1.5攝氏度。

　　這個(gè)目標(biāo)就意味著要把大氣中的二氧化碳含量控制在百萬分之450以下，也就是全球溫室氣體排放總量不得超過1萬億噸。但迄今為止，全球已經(jīng)排放了5150億噸。也就是說，還剩不到5000億噸可排放的指標(biāo)。這是因?yàn)橛捎谑澜缃?jīng)濟(jì)發(fā)展提速，碳排放增速很快。中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶來的碳排放，2017年比2000年提高了160%，達(dá)到92.3億噸/年，占世界排放總量的40%，而且還在繼續(xù)增加中。所以，中國(guó)在全球達(dá)到碳中和過程中作用十分關(guān)鍵。

　　2019年9月聯(lián)合國(guó)專門召開了氣候峰會(huì)，要求各國(guó)制定碳中和規(guī)劃。其后，各國(guó)和地區(qū)紛紛通過立法或在政府文件中宣布達(dá)到碳中和目標(biāo)：芬蘭2035年;德國(guó)、奧地利、瑞士、冰島、愛爾蘭、挪威、南非、葡萄牙、斯洛文尼亞、哥斯達(dá)黎加、馬紹爾群島2040年;瑞典2045年;英國(guó)、日本、歐盟、加拿大、韓國(guó)、新西蘭、智利、斐濟(jì)、匈牙利2050年。不丹和蘇里南已經(jīng)達(dá)標(biāo)。

　　2020年9月22日，國(guó)家主席習(xí)近平在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上宣布，中國(guó)將采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，單位GDP二氧化碳排放強(qiáng)度比2005年下降65%，非化石能源占比將提高到25%以上，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。

　　能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)關(guān)鍵

　　跨入21世紀(jì)，隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，我國(guó)能源消費(fèi)增長(zhǎng)速度驚人。2000～2010年的10年間我國(guó)能源消費(fèi)從2000年的14.7億噸標(biāo)煤/年增長(zhǎng)到2010年的36.1億噸標(biāo)煤/年，年均增速9.4%。8年后的2018年達(dá)到48.6億噸標(biāo)煤/年。

　　我國(guó)排碳量高的本質(zhì)是能源結(jié)構(gòu)以煤為主。從全球來看，上世紀(jì)80年代就從高碳能源的煤、石油向低碳能源的天然氣和可再生能源轉(zhuǎn)移。在上世紀(jì)1950年左右，煤炭在世界能源結(jié)構(gòu)中還占50%左右，到本世紀(jì)初只占不到30%;而同期天然氣的占比則從不到10%增加到21%左右。而我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)到21世紀(jì)還是以煤炭為主。這是由于我國(guó)的資源稟賦富煤少油缺氣，煤炭一直占能源總量的60%以上，直到2018年還占總量的58%。而世界能源結(jié)構(gòu)平均煤炭只占27%，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都已低于15%，如美國(guó)煤炭只占14%，歐盟占15%。

　　從全球來看，總的趨勢(shì)就是從高碳能源煤炭、石油向低碳能源天然氣轉(zhuǎn)變，進(jìn)而按碳中和要求向無碳能源轉(zhuǎn)化。根據(jù)英國(guó)石油公司對(duì)能源展望預(yù)期，化石能源將從現(xiàn)在的占比超過80%一直向下降。煤炭在上世紀(jì)已經(jīng)達(dá)到峰值，石油受到新冠疫情和碳減排的雙重打壓2020年已經(jīng)達(dá)峰，而天然氣會(huì)更晚一些。同時(shí)，從2010年起可再生能源會(huì)高速增長(zhǎng)，光伏發(fā)電增長(zhǎng)最快，風(fēng)能次之，氫能和生物質(zhì)能源也會(huì)逐步增加。到碳中和時(shí)，預(yù)計(jì)煤炭在能源結(jié)構(gòu)中的占比將從2018年的17.6%降到1.9%，石油將從35%下降到6.8%，天然氣將從28.9%下降到13%。化石能源將從占比80%左右下降到21%左右。而核能將從5.1%上升到9.1%，光伏電能將從3.8%上升到34%，風(fēng)電將從4.2%上升至17%，水電將從5.6%上升到9.9%，氫能及生物質(zhì)能源從接近零上升到8%以上。

　　碳排放最大頭的是燃煤熱電廠發(fā)電。我國(guó)約80%的電力來自燃煤電廠，我國(guó)煤電占全球煤電總量的50.2%。全球每千瓦小時(shí)電力平均排放450克二氧化碳。我國(guó)“十三五”規(guī)劃要求大型發(fā)電集團(tuán)的指標(biāo)是550克二氧化碳/千瓦小時(shí)，2020年達(dá)到的指標(biāo)是600克二氧化碳/千瓦小時(shí)。橫向比較來看，瑞士、挪威、瑞典、法國(guó)等近零排放國(guó)家低于100克二氧化碳/千瓦小時(shí);加拿大、新西蘭、奧地利、芬蘭、丹麥等超低碳排放國(guó)家在100～200克二氧化碳/千瓦小時(shí);英國(guó)、西班牙、葡萄牙、意大利等低碳排放國(guó)家在200～300克二氧化碳/千瓦小時(shí);美國(guó)、德國(guó)、荷蘭、日本、土耳其、智利、墨西哥等中碳排放國(guó)家在300～500克二氧化碳/千瓦小時(shí);中國(guó)、印度、韓國(guó)、澳大利亞、南非、波蘭等高碳排放國(guó)家高于500克二氧化碳/千瓦小時(shí)。

　　我國(guó)排放率高的另一個(gè)原因是能源強(qiáng)度較高。也就是萬元GDP能耗高，能效低。雖然我國(guó)能源強(qiáng)度從2015年的0.662噸標(biāo)煤/萬元降到2020年的0.402噸標(biāo)煤/萬元，但主要是由于第三產(chǎn)業(yè)比例提高較多，服務(wù)行業(yè)每個(gè)增量的單位能耗比工業(yè)低13倍。橫向?qū)Ρ龋覈?guó)的能源強(qiáng)度較世界平均水平仍有較大差距。若采用匯率法，我國(guó)能源強(qiáng)度是世界平均水平的1.8倍，分別是美國(guó)的2.5倍、歐盟的3.3倍、日本的4.3倍，與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家間差距很大。

　　從全球看，能源轉(zhuǎn)型速度很快，從1980年到2013年風(fēng)電成本下降了90%，現(xiàn)在已經(jīng)與煤電相當(dāng)了。光伏發(fā)電從2010年到2017年成本就下降了73%。同時(shí)，金融資本投資均大幅向再生能源傾斜。僅2017年統(tǒng)計(jì)，向再生能源的投資是其他各種能源投資總和的兩倍以上。中國(guó)在這方面處于領(lǐng)先地位。據(jù)聯(lián)合國(guó)再生能源咨詢機(jī)構(gòu)REN21發(fā)布的《2020年全球可再生能源現(xiàn)狀報(bào)告》顯示，2019年各國(guó)再生能源發(fā)電裝機(jī)量(包含占58%的水力發(fā)電)可提供全球發(fā)電量的27.3%。前四名是：中國(guó)裝機(jī)量789吉瓦、美國(guó)282吉瓦、巴西144吉瓦、印度137吉瓦。甚至有人說，能源轉(zhuǎn)型已經(jīng)從量變進(jìn)入質(zhì)變的拐點(diǎn)，理由是2019年能源大國(guó)美國(guó)發(fā)生了兩件大事：一是美國(guó)的再生能源發(fā)電量第一次超過了煤電;二是最大的風(fēng)力發(fā)電公司新時(shí)代能源有限公司市值超過了最大的傳統(tǒng)能源巨頭埃克森美孚公司，雖然后者的經(jīng)營(yíng)額和利潤(rùn)分別是前者的13倍和4倍。10年來，埃克森美孚公司的股票價(jià)值跌了50%，而新時(shí)代能源有限公司的股票價(jià)值上升了430%。

　　能化企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的路徑選擇

　　大型能源化工企業(yè)既是主要化石能源的提供者，又是大量耗能溫室氣體的排放者，轉(zhuǎn)型過程中壓力最大。一方面來自政府和監(jiān)管部門的壓力。例如，日本政府金融廳要求上市公司必須公布應(yīng)對(duì)氣候變化的戰(zhàn)略和公司減排的目標(biāo)。金融廳和東京證券交易所判斷，企業(yè)如若不能簡(jiǎn)明地解釋自然災(zāi)害造成的風(fēng)險(xiǎn)和應(yīng)對(duì)策略，很難吸引海外資金。金融行業(yè)極其敏感，對(duì)于那些損害全球氣候而沒有前途的企業(yè)不會(huì)客氣。其實(shí)，西方各大能源化工公司早已這么做了，但美國(guó)最大的油氣公司埃克森美孚還是被移出了道瓊斯工業(yè)平均指數(shù)。另一方面來自社會(huì)各層面的輿論壓力在逐年增加。例如，社會(huì)上已經(jīng)將大型溫室氣體制造公司看成了“不光彩的事業(yè)”。一些世界頂級(jí)著名大學(xué)和研發(fā)機(jī)構(gòu)將拒絕來自化石能源公司的捐助。劍橋大學(xué)、牛津大學(xué)、康耐爾大學(xué)、布朗大學(xué)、喬治敦大學(xué)等已決定不再接受化石能源公司的捐款，最有錢的哈佛大學(xué)和耶魯大學(xué)則宣布逐步減少接受化石能源公司的捐款。

　　在這種形勢(shì)下，能源化工企業(yè)有哪些選擇呢?

　　主業(yè)向低碳化逐步調(diào)整，用碳捕集和封存利用(CCUS)彌補(bǔ)排放帶來的損害。

　　埃克森美孚公司認(rèn)為，雖然減少碳排放很重要，但石油天然氣仍是人類不可或缺最重要的能源資源，未來20年人類需要石油天然氣的總量(絕對(duì)數(shù)量)還會(huì)增加，所以，該企業(yè)至今仍然將自己定位為國(guó)際油氣公司。但同時(shí)，埃克森美孚公司30年來一直致力于碳捕集和封存利用技術(shù)研發(fā)。他們稱，自己是世界上第一個(gè)捕集了1.2億噸二氧化碳的公司，捕集能力達(dá)900萬噸二氧化碳/年，技術(shù)水平居世界領(lǐng)先地位。該公司2018年成立低碳解決方案部，在世界各地開展了20多個(gè)碳捕集和封存利用項(xiàng)目，大規(guī)模回收二氧化碳。同時(shí)，埃克森美孚公司大力發(fā)展低碳能源液化天然氣，搶購(gòu)海外天然氣田，液化天然氣產(chǎn)量達(dá)8600萬噸/年，占世界液化天然氣產(chǎn)量的25%。埃克森美孚公司還發(fā)展生物柴油，因?yàn)樯锊裼秃４刎?fù)荷運(yùn)輸?shù)奶寂欧胖挥鞋F(xiàn)在通常用石油柴油海船的一半。

　　在我國(guó)，碳捕集和封存利用技術(shù)的先驅(qū)是煤電行業(yè)，但十幾個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目加起來的處理量只有100萬噸/年，處理成本要300～500元/噸。碳捕集消耗的能量直接把一個(gè)100萬千瓦的超臨界電廠效率打回亞臨界電廠。我國(guó)目前尚沒有成熟的商用大規(guī)模碳捕集技術(shù)。這對(duì)電力行業(yè)情有可原，因?yàn)檫@本來就是一個(gè)化工課題，但對(duì)于世界上最大的化工大國(guó)，我國(guó)石油化工行業(yè)也沒有突破這項(xiàng)技術(shù)就說不過去了。碳捕集和封存利用是全世界都繞不過去的技術(shù)，我國(guó)又是最大的用煤大國(guó)，應(yīng)盡早加緊攻關(guān)突破成本瓶頸，大規(guī)模推廣應(yīng)用。

　　減油增電，向可再生能源提供商轉(zhuǎn)型。

　　英國(guó)石油公司是這條路線的代表。為了2050年實(shí)現(xiàn)凈零目標(biāo)，英國(guó)石油公司決定2030年前停止新油田勘探開發(fā)，使化石能源產(chǎn)量下降40%;大力提升可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量，從2019年的2.5吉瓦提高到2030年的50吉瓦，目前英國(guó)石油公司是最大的陸上風(fēng)力發(fā)電能源公司;提高生物燃料產(chǎn)量，日產(chǎn)量從目前的22000桶提升到2030年的1億桶;到2030年前上游油氣生產(chǎn)碳排放減少35%～40%;低碳領(lǐng)域投資額增加到50億美元/年，相當(dāng)于目前投入的10倍。

　　法國(guó)道達(dá)爾公司也是大力投資新能源的代表之一，在光伏發(fā)電和儲(chǔ)能方面國(guó)際領(lǐng)先。2019年道達(dá)爾公司再生能源產(chǎn)能已達(dá)3吉瓦，2020年翻了一番以上達(dá)7吉瓦，并計(jì)劃2025年達(dá)35吉瓦、2030年達(dá)100吉瓦。

　　這里應(yīng)強(qiáng)調(diào)，可再生能源應(yīng)該與電力一起抓。因?yàn)轱L(fēng)電/光伏電都是分散式能源，不是所有地方都可以低成本地連接上國(guó)家/中央電網(wǎng)，需要就地直接供給地方工廠或居民使用。所以，只抓可再生能源發(fā)電而不管如何供電行不通。

　　減油增氣增化工，大力降低單位能耗的碳排放強(qiáng)度。

　　英荷殼牌石油公司正在這樣做。該公司預(yù)測(cè)，到2030年之前世界化石能源絕對(duì)產(chǎn)量還會(huì)增長(zhǎng)，但占比會(huì)下降。2040年石油產(chǎn)量會(huì)達(dá)峰值，但天然氣產(chǎn)量還會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)，到2050年占比會(huì)和可再生能源相當(dāng)。因此，英荷殼牌石油公司正在擴(kuò)大天然氣業(yè)務(wù)，2016年并購(gòu)了巴西BG集團(tuán)，投入資金將天然氣供應(yīng)占比由50%提高到75%。該企業(yè)還擴(kuò)大液化天然氣業(yè)務(wù)，在目前13個(gè)工廠4100萬噸/年的基礎(chǔ)上繼續(xù)擴(kuò)大，爭(zhēng)取成為世界最大的液化天然氣供應(yīng)商。目前，該企業(yè)已經(jīng)是世界能源結(jié)構(gòu)中天然氣占比最高的公司，今后將繼續(xù)領(lǐng)先。而其煉油業(yè)務(wù)則從15年前51個(gè)生產(chǎn)基地2.2億噸/年煉量收縮到2020年15個(gè)工廠1.5億噸/年煉量。

　　在減碳方面，英荷殼牌石油公司做得非常仔細(xì)，要求每個(gè)部門都核算凈碳足跡。目前世界平均單位能耗的碳排放強(qiáng)度為74克二氧化碳/兆焦耳，到2050年碳中和時(shí)降到43克二氧化碳/兆焦耳。英荷殼牌石油公司目前的碳排放強(qiáng)度為高于平均值的83克二氧化碳/兆焦耳，要求到2030年下降20%，到2050年下降50%，也就是41克二氧化碳/兆焦耳碳中和達(dá)標(biāo)。

　　能源化工企業(yè)增加化工業(yè)務(wù)的另一條路線是原油直接生產(chǎn)化工產(chǎn)品。化學(xué)品收率，傳統(tǒng)煉油廠只有8%左右，常規(guī)煉化一體化工廠可達(dá)18%，而原油直接制化學(xué)品收率可達(dá)70%。

　　埃克森美孚公司早在2014年就在新加坡建成年產(chǎn)100萬噸乙烯裝置，繞開煉油廠直接把原油通給乙烯裂解爐(改造過的專用裂解爐)，比傳統(tǒng)石腦油裂解乙烯每噸多賺100～200美元。沙特阿拉伯的沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司2017年宣布投資200億美元建設(shè)原油直接制化工品(COTC)項(xiàng)目，以沙特輕質(zhì)原油為原料直接進(jìn)入加氫裂化裝置，將高沸點(diǎn)組分轉(zhuǎn)化為低沸點(diǎn)組分，然后蒸餾，重組分油去深度催化裂化，輕組分去蒸汽裂解制乙烯/丙烯等。這條路線產(chǎn)品以丙烯為主，據(jù)說也比傳統(tǒng)煉油廠-乙烯廠的乙烯成本低200美元/噸，但投資額比較大，預(yù)計(jì)2025年投產(chǎn)。

　　中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司在這方面已經(jīng)邁出一步，其能源產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中天然氣占比已經(jīng)從1999年的9%提高到2018年的41%。

　　國(guó)內(nèi)清華大學(xué)化工系從21世紀(jì)初就開發(fā)了下行床催化裂解技術(shù)，在濟(jì)南煉油廠做過15萬噸/年工業(yè)試驗(yàn)，據(jù)說雙烯+輕質(zhì)芳烴收率可達(dá)58%，但一直沒有大型商業(yè)化生產(chǎn)。

　　發(fā)展氫能，煤化工企業(yè)轉(zhuǎn)型有優(yōu)勢(shì)。

　　氫能產(chǎn)業(yè)將扮演越來越重要的角色。其優(yōu)勢(shì)在于：第一，它是最清潔的能源，在使用中零碳排放;第二，它可以存儲(chǔ)和運(yùn)輸，既可以直接液化，也可以與有機(jī)化合物結(jié)合液化，然后運(yùn)輸至目的地再釋放出來;第三，它的制造成本正在逐步下降，如果今后實(shí)施排碳稅，競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)更明顯;第四，它可以在那些不容易電氣化的地方起到補(bǔ)償作用，如航運(yùn)、工業(yè)的高溫過程(鋼鐵、水泥和石油化工)等。

　　據(jù)英國(guó)石油公司預(yù)測(cè)，到2035年，氫能會(huì)發(fā)展到5艾焦耳/年的能力，其中綠色、藍(lán)色、灰色3種氫能各占1/3;到2050年將達(dá)25艾焦耳/年的能力，其中95%為前兩種氫能，5%為灰色能。他們預(yù)計(jì)，工業(yè)用能源中氫能將占到10%，這部分氫能主要由中國(guó)和工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家提供。就目前來看，似乎日本走在前面了。日本千代田化工公司開發(fā)的以甲基環(huán)己烷為有機(jī)媒介儲(chǔ)存氫能工藝路線，已經(jīng)在文萊建設(shè)商業(yè)化的示范裝置。用甲苯催化加氫生成的甲基環(huán)己烷作為液態(tài)氫載體，運(yùn)到使用地再脫氫釋放出氫氣。2020年已經(jīng)從文萊向日本輸送210噸氫氣。

　　我國(guó)是煤化工研發(fā)和工業(yè)化投入最大的國(guó)家，自主開發(fā)的技術(shù)世界領(lǐng)先，工業(yè)化規(guī)模也是世界獨(dú)一無二。目前大連恒力石化股份有限公司為2000萬噸/年煉油配套制芳烴的煤制氫裝置規(guī)模達(dá)50萬立方米/小時(shí)，是最大規(guī)模的制氫裝置。在制氫的各種工藝路線中煤氣化成本最低(0.79元/立方米)，天然氣轉(zhuǎn)化制氫其次(1.5元/立方米)，之后是重油氣化(1.6元/立方米)、以甲醇為原料制氫(1.9元/立方米)、電解水制氫(2.4元/立方米)。在石油價(jià)格低落、煤化工行業(yè)盈利困難的背景下，轉(zhuǎn)向氫能產(chǎn)業(yè)是不錯(cuò)的方向，首先應(yīng)該是煤制氣和煤制油行業(yè)的轉(zhuǎn)向。

　　最近中國(guó)石化集團(tuán)公司董事長(zhǎng)張玉卓宣布，中石化將把氫能作為公司新能源的主要方向，“十四五”期間將規(guī)劃建設(shè)1000座加氫站或油氫合建站，打造中國(guó)第一大氫能公司，力爭(zhēng)比國(guó)家承諾提前10年實(shí)現(xiàn)碳中和。

　　節(jié)能減排，提高能源利用效率，消除甲烷排放。

　　我國(guó)節(jié)能減排空間很大，對(duì)比各國(guó)萬元GDP所消耗的當(dāng)量標(biāo)煤值可見一斑。美國(guó)為0.242噸標(biāo)煤/萬元GDP，歐盟為0.194噸標(biāo)煤/萬元GDP，日本為0.197噸標(biāo)煤/萬元，英國(guó)為0.145噸標(biāo)煤/萬元GDP。世界平均是0.349噸標(biāo)煤/萬元GDP，而中國(guó)為0.519噸標(biāo)煤/萬元GDP。節(jié)能的重要性大家也都明白，但真正落實(shí)卻不易。須知，“十三五”規(guī)劃中要求單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗下降15%的指標(biāo)并沒有完成。所以，節(jié)能減排不是技術(shù)問題而是管理問題。靠經(jīng)濟(jì)效益推動(dòng)生產(chǎn)的今天，節(jié)能減排形成的那一點(diǎn)效益遠(yuǎn)不能引起各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的重視。相反，犧牲節(jié)能減排指標(biāo)造成的損失卻不難從別的地方補(bǔ)回來，例如產(chǎn)量增加產(chǎn)值提高了。所以，節(jié)能減排不能靠號(hào)召了，必須作為重大國(guó)策來抓來管。

　　聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)評(píng)估報(bào)告認(rèn)為，甲烷排放20年后的全球增溫潛勢(shì)(或稱暖化效應(yīng))是二氧化碳的84倍，100年后仍是二氧化碳的28倍。甲烷對(duì)當(dāng)前全球變暖的貢獻(xiàn)率約為1/4，僅次于二氧化碳。我國(guó)不僅是全球最大的二氧化碳排放國(guó)，而且是最大的甲烷排放國(guó)。2014年我國(guó)甲烷排放量已經(jīng)高達(dá)5529萬噸，其中能源活動(dòng)排放占比44.8%。僅按照較低的全球增溫潛勢(shì)計(jì)算，我國(guó)2014年的甲烷排放總量相當(dāng)于12億噸二氧化碳(包括土地利用變化和林業(yè))。

　　一些石油巨頭的年報(bào)中都提到要消除甲烷排放，因?yàn)槭突ば袠I(yè)是甲烷排放的重點(diǎn)行業(yè)。作為世界最大的甲烷排放國(guó)，在應(yīng)對(duì)碳中和策略中，我國(guó)能源化工企業(yè)消除甲烷排放責(zé)無旁貸。