双碳目标下，化工行业如何助力能源低碳转型？
近日，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》。该《方案》提出了要提高非化石能源的消费比重、提升能源利用效率、降低二氧化碳排放强度等主要目标，对推进碳达峰工作作出了总体部署。
如期实现碳达峰、碳中和是国家处于能源转型时代的重要国策，也是国家快速构建起绿色低碳经济体系的重要推动力。作为资源型和能源型产业，典型高耗能的化工行业必将深度参与其中。
目前，中国化工行业产值高居世界第一，且短期内或仍将处于扩增产能的高速发展阶段。
化工行业的碳排放存在着“排放总量有限但强度突出”的特点。北京化工大学副校长雷涯邻指出，从碳排放强度上看，化工行业每万元增加值碳排放量1.29吨，大于全国工业的平均水平1.14吨。因此，在“双碳”目标的执行过程中，其面临的碳减排压力巨大。
挑战亦是机遇，化工行业在碳达峰、碳中和的进程中仍大有可为。首先，该行业通过能效提升、制造工艺创新、采用可再生能源等方式来促进节能减排。其次，化工行业还可以将先进的化学技术转变为节能减排产品和工艺，从而为低碳经济、环境和社会作出重要贡献。
以再生能源电力替代传统煤电
目前，中国的一次能源结构是“富煤贫油少气”。煤炭是化工行业碳排放的主要来源，去年来源于煤炭的碳排放量约占整体化工行业碳排放的61%。
未来智库报告认为，针对中国富煤贫油少气的能源资源禀赋，碳达峰的重中之重必定要建立在对煤炭消耗的控制上。因此，终端电气化率提升和前端电力的深度脱碳是减碳降碳的关键。
对于化工行业而言也是如此。在碳达峰碳中和的挑战下，以再生能源电力替代传统煤电，提升企业的能效管控，推进企业向绿色化生产发展将是化工企业降低碳排放的有效途径。
目前，行业领先的化工企业都在开发使用可再生能源电力来运行自身装置，以减少二氧化碳的排放。
比如，特种化学品公司赢创表示，公司正在全球范围内通过新型能源管理系统、更高效的发电厂、绿色电力、蒸汽和天然气来确保可持续能源供应。其中上海的一工厂在2020年已实现100%使用绿电生产。赢创还在其位于上海的多用户生产基地内安装了太阳能光伏发电设施，以减少对传统煤电的购买。
数字化管理提高能源利用效率
基于现有清洁能源的开发成本与储量，目前风能、太阳能等清洁能源的体量在整体能源中的占比仍然不大。预计传统化石能源依旧将在中国能源消费结构中具有重要地位，且将在较长一段时间内保持不变。
对于这部分传统化石能源，提升能源利用效率，也是企业减少碳排放的重要方式。目前，企业提升能源使用效率主要可通过技术升级以及加强能耗管理监控等方式实现。
在这一方面，中国工程院院士谢克昌建议，应充分释放信息技术与泛能源大数据在智慧能源、智慧管理等方面的应用潜能。
目前，赢创已经在技术升级和加强企业能耗管理监控上也走在了行业前列。
据赢创介绍，早在2013年公司就引入了系统性的能源管理数字系统，重点记录能耗和能效数据，以确定能源的使用方式和消耗量，以及使用能源载体的类型和数量等。这些数据可以帮助工厂识别高能耗的环节，从而针对性地制定提升效率的措施，实现工厂能耗的碳减排。
此外，赢创还在利用AI技术优化工厂的资源配置。工厂可通过AI辅助的生产因素分析，来推荐采用能源密集型的生产工艺，从而实现运行成本和物耗成本最低化。
化工产品助力清洁能源发展
对于化工行业而言，除了减少自身的碳排放外，其研发生产的化工产品还可助力清洁能源进一步发展。锂电、氢能、太阳能、风电等绿色能源的利用，都需要借助化工新材料和新技术。
“双碳”目标下，中国风电行业已进入一个持续的高速发展期。大型化风电设备有助于降低风电度电成本进一步降低，因此在行业高景气之下，风机大型化进程提速。
风机大型化对应的是零部件制造能力和相关材料的升级。
目前，风机叶片主要采用环氧树脂增强玻璃纤维复合材料制造。其中，环氧树脂对叶片的力学性能、强度、耐疲劳性能、成本影响较大。
行业正不断对环氧树脂系统进行优化。通过采用特种添加剂，制造商可以显著提高环氧树脂体系的性能表现。
比如，赢创提供的异佛尔酮二胺交联剂可为环氧树脂系统提供更高的机械强度，从而提高整体叶片体系的刚度、韧性和持久稳定性；该公司还在积极开发其它交联剂产品，帮助制造商优化生产工艺，缩短生产周期。
其他例子还包括氢能。氢能因其无污染、密度高、来源和利用方式广泛等优势，也是能源体系重要的转型方向。
然而，目前氢气制备的成本，特别是能实现生产过程零碳排放的绿氢制备成本，一直居高不下，制约其规模化发展。
为推动“绿氢”的商业化进程，赢创开发了一种新型阴离子交换膜，可以实现高产量、低成本地通过电解水制备氢气。在此基础上，赢创还在联合行业内的其他公司，包括科研机构、电解槽开发商、能源公司等，合作推进整套电解系统的开发过程。
展望未来：让二氧化碳重回价值链
随着“双碳”目标的推进，仅靠二氧化碳减排是不够的。未来，二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)技术将发挥更大的作用。
碳捕集利用与封存(CCUS)是指将二氧化碳从排放源中分离后，或转化利用，或直接封存，以实现二氧化碳减排的技术过程。与其他技术相比，CCUS技术可以将二氧化碳资源化，并产生一定的经济效益，因而更具有现实操作性。
据国际能源署(IEA)测算，要实现联合国设定的2050年减排目标，CCUS捕集的二氧化碳需从2020年的约4000万吨/年增至2050年的至少56亿吨/年。
目前，诸多企业已启动了CCUS技术的开发，并形成了多条技术路径。比如，赢创正在与西门子共同研究通过电解和发酵工艺，使人工光合作用成为可能，然后利用二氧化碳、绿色能源和细菌生产化学品。这项技术可能用于任何释放二氧化碳的生产过程。
在碳中和背景下，世界能源格局正在调整，能源结构持续优化，应对气候变化、推进能源低碳转型已成为全球能源行业共识。
中国能源研究会理事长史玉波在今年举办的能源高质量发展论坛上表示，站在能源转型变革和应对气候变化的关键节点，需要能源化工行业全产业链上的企业以实际行动节能减排创新，推动产业结构优化升级。
化工企业进行能源数字化管理、采用绿色电力、研发化工产品助力清洁能源发展等，将有利于加快能源绿色低碳转型，为推进双碳目标实现书写更多想象空间。
