化工行业：挑战与机遇并存，低碳转型大有可为
摘要
石油化工行业是中国国民经济的重要支柱，产业链条长、产品覆盖面广，与国家经济建设、人民日常生活等均息息相关。而受到我国“富煤、少油、缺气”的客观资源禀赋限制，以煤为主的化工行业愈发受到市场的关注，减少二氧化碳排放的压力不断增加。伴随双碳目标的提出以及双控指标的压力，国内化工企业纷纷开启对节能减排工作的探索，主动谋变，化挑战为机会。本文将深入研究我国化工行业碳排的现状、低碳转型所面临的机遇和挑战，并结合领先企业的发展实践，总结化工企业碳中和的转型要素，重点分享七大关键减排抓手，为我国化工企业的碳中和升级转型之旅提供路径指引。
中国化工行业碳排现状及特点
我国化工行业碳排总体呈现总量有限但强度较高的特点。2019年我国整体的二氧化碳排放量近100亿吨，其中化工部门的碳排占比约4%，相较电力与热力、金属冶炼等部门的碳排规模并不显著。1但化工行业的单位收入碳排放量高于全国工业行业的平均水平，排放强度突出，仍面临较大的减排控碳压力。
1来源：中国碳核算数据库（CEADs）。化工部门包含石油加工及炼焦业、化学原料和化学制品业、化学纤维、塑料制品和橡胶制品。数据是从产生碳排放的终端部门来看，对于化石能源投入转化带来的排放主要计入能源相关。
化工行业对部分地区经济贡献大，推进减碳工作时需尊重规律、循序渐进。受客观资源禀赋条件的影响，化工行业对于某些资源密集省份的经济贡献程度高。在实际推进双碳工作时，需平衡经济发展与生态环保的双重考量，若“一刀切”式地限制高耗能项目，则有可能造成对地区发展的负面影响。
近期政策频繁出台以指引化工行业双碳工作，并及时纠正“一刀切”、“运动式”的减碳行为。自2020年9月习近平主席在联合国大会上提出“3060”双碳目标以来，各行各业积极参与并制定相应的减排规划。2021年9月，国务院发布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，是双碳“1+N”政策体系中的顶层设计，其中将石化化工等部分行业列为首批节能降碳的重点领域。2021年10月和11月，发改委等部门又陆续出台政策，定义包括化工在内的高耗能行业节能降碳目标。此外，面对部分地区为追求能耗“双控”而用力过猛的行为，政策也及时出台加以纠正与调整。
中国化工行业碳减排面临的机遇和挑战
1、挑战
合成氨、炼油、甲醇等基础化工产品的减碳空间最大。从产品本身而言，我国二氧化碳年排放量较大的化工产品主要有合成氨、炼油、甲醇、电石、煤制油与乙烯等基础化工产品，其中尤其是合成氨、炼油与甲醇的碳排量已占整个石化行业的三至四成。这些基础化工产品作为重要的下游产品原料，寻找绿色替代方案迫在眉睫。
化工行业面临来自下游应用行业对原料控碳减碳的压力。BCG与世界经济论坛合作研究发现，对于电子、建筑、汽车、食品和消费等面向终端客户的行业来说，范围三上游2的排放占据其总碳排约80%。很多终端行业的企业也纷纷设立了范围三减排的目标，倒逼作为原料输入的化工行业减碳控碳。
2 仅考虑范围三排放中的上游部分，包括外购商品、原料运输及商务旅行。
2、机会
双碳背景下，先进应用场景催生对绿色化工材料与低碳技术的发展需求。例如，低碳出行的趋势推动新能源汽车替代传统燃油汽车，催生对新一代电池技术以及相关原料辅材的探索与研究，碳酸锂、石墨负极、聚烯烃类隔膜等材料需求升温。又以绿色循环包装为例，带动了行业对于天然材料、生物基材料替代传统石油基材料的尝试与实践。
行业格局面临优化，高耗能项目新增产能受限，而拥有领先碳排控制能力的化工企业优势将愈发明显。一方面，新建高耗能的项目审批将趋于严格，传统项目新建空间将被大幅压缩。另一方面，拥有领先碳排控制水平的龙头企业则利用先进工艺与技术，持续优化能耗，并通过减量置换的方式扩充优质产能，龙头集中度和影响力将持续加强。
“引领型”化工企业的碳中和转型之路
从国内外领先实践出发，我们总结了化工企业碳中和升级转型的三大要素（战略愿景、减排抓手与支撑体系），并就七大关键减排抓手进行深入探讨：
1、提升运营水平
通过管理优化、设备升级、技改与流程优化以及能源梯级利用等方式提升企业现有业务的运营效率，促进节能减排。
案例
全球领先的化工巨头巴斯夫改造并应用低碳的生产工艺技术，与沙特基础工业、林德合力研制全球首个用电替代蒸汽加热的电解炉。同时对生产过程中产生的余热综合回收利用，利用零碳热泵和蒸汽压缩机技术，将余热回收生产蒸汽，提高能源利用效率。
2、优化能源结构
以可再生能源电力替代传统煤电是减碳降碳的另一关键。目前中国企业采购可再生能源电力的途径主要有绿证、直接投资、投资建设分布式能源项目、直购电以及分布式发电市场化交易五种，企业应根据自身情况，选择合适的绿电消费路径。
3、原材料替代
对于化工企业而言，用生态友好的绿色原材料（如：生物基材料、可回收材料）替代化石原料的挑战与机会并存。
从机会来说，化工企业可以通过开发绿色原料的新产品，丰富和优化自身的产品组合；同时，适时调整价格策略，制定与绿色产品相适宜的价格，提高潜在收益；布局较快的企业，可以利用先发优势尽快建立采购与生产环节的规模效应，打造竞争优势；最后，作为绿色原材料应用的先行者，可以引导下游绿色消费，扩大对市场的影响力。
但与此同时，面临发展的桎梏：一方面，企业如果不及时探究绿色原料替代的可行性，可能被竞争对手赶超，或现有的化石原料产品将受到抵制、需求减少；另一方面，对于传统化工企业来说，以生物基或可回收材料作为原料的生产工艺较石油基为原料的跨度较大，对菌种技术、设备、流程、资金等均提出新的要求。
4、新兴技术开发应用
不少化工企业也积极投入对先进减碳控碳技术的研究与应用，包括碳捕集利用与封存（CCUS）、电解水制氢等，但总体而言目前技术尚不成熟、利用规模仍小。
碳捕集与利用
相对于其他行业来说，化工行业由于排放的二氧化碳浓度较高，具有碳捕集的成本优势。同时，化工行业也是二氧化碳的主要利用领域，不少企业纷纷探索通过化学反应将二氧化碳转变为其他物质后再次利用，例如：二氧化碳制甲醇与塑料等。理论上二氧化碳可制备多种化学品，但目前仍处于起步阶段，仅有少数技术具有经济可行性和拓展可行性。
制氢
煤制氢是我国当前最主要的制氢来源，但产生的二氧化碳排放较高。CCUS与电解水制氢是化解煤制氢高碳排的关键，但目前来说均处于技术探索阶段，成本较高。为了实现低碳制氢，巴斯夫投入对两种工艺技术的研发——已商业化的水电解工艺以及全新的甲烷热解工艺。国内也有宝丰能源等企业发力太阳能电解水制氢，以期用“绿氢”替代煤作为原料。
5、优化产品结构
化工企业也应分析双碳政策下产品结构优化的发展策略，探索并评估布局绿色新产品的可行性。结合产品的市场吸引力与企业的战略匹配度，识别高潜力的新产品机会，将绿色低碳纳入重要考量。
6、发展循环经济
循环经济是低碳可持续发展的重要方向，实际落实过程中面临保障原料供应、构筑成本竞争力、调整运营模式、长期坚持以及建立生态合作体系的关键要求。
7、参与碳交易、碳汇等金融手段
此外，企业还可以考虑通过碳交易、碳汇的方式实现碳控目标。
对我国化工企业的启示
展望未来，伴随全球产业发展低碳化的趋势，化工企业碳中和转型既是其所面临的时代挑战，也是调整自身业务以提高竞争力、实现可持续发展的机遇。企业应化挑战为机遇，及早布局尤为关键。一方面，通过能效提升、流程优化、采用清洁能源等方式促进现有业务节能减碳。另一方面，关注并探索先进减碳技术与模式的发展及商业化落地，有条件地开展小规模的试点与部署，为低碳升级转型做好准备。
