美碳減排是全人類共同責任

　　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年平均氣溫比工業化前已升高1.2攝氏度，到2019年又創新高。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，生態災難將不可挽回。這個問題的嚴重性人類已經有了共識。上世紀1997年《京都議定書》要求各國共同努力將溫度升高控制在2攝氏度以下。本世紀發現事態比預計更嚴重，2016年巴黎協定要求爭取把溫升控制在1.5攝氏度。

　　這個目標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，全球已經排放了5150億噸。也就是說，還剩不到5000億噸可排放的指標。這是因為由于世界經濟發展提速，碳排放增速很快。中國經濟的快速發展帶來的碳排放，2017年比2000年提高了160%，達到92.3億噸/年，占世界排放總量的40%，而且還在繼續增加中。所以，中國在全球達到碳中和過程中作用十分關鍵。

　　2019年9月聯合國專門召開了氣候峰會，要求各國制定碳中和規劃。其后，各國和地區紛紛通過立法或在政府文件中宣布達到碳中和目標：芬蘭2035年;德國、奧地利、瑞士、冰島、愛爾蘭、挪威、南非、葡萄牙、斯洛文尼亞、哥斯達黎加、馬紹爾群島2040年;瑞典2045年;英國、日本、歐盟、加拿大、韓國、新西蘭、智利、斐濟、匈牙利2050年。不丹和蘇里南已經達標。

　　2020年9月22日，國家主席習近平在第75屆聯合國大會上宣布，中國將采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，單位GDP二氧化碳排放強度比2005年下降65%，非化石能源占比將提高到25%以上，努力爭取2060年前實現碳中和。

　　能源結構轉型是實現目標關鍵

　　跨入21世紀，隨著經濟快速發展，我國能源消費增長速度驚人。2000～2010年的10年間我國能源消費從2000年的14.7億噸標煤/年增長到2010年的36.1億噸標煤/年，年均增速9.4%。8年后的2018年達到48.6億噸標煤/年。

　　我國排碳量高的本質是能源結構以煤為主。從全球來看，上世紀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移。在上世紀1950年左右，煤炭在世界能源結構中還占50%左右，到本世紀初只占不到30%;而同期天然氣的占比則從不到10%增加到21%左右。而我國的能源結構到21世紀還是以煤炭為主。這是由于我國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%。而世界能源結構平均煤炭只占27%，工業發達國家都已低于15%，如美國煤炭只占14%，歐盟占15%。

　　從全球來看，總的趨勢就是從高碳能源煤炭、石油向低碳能源天然氣轉變，進而按碳中和要求向無碳能源轉化。根據英國石油公司對能源展望預期，化石能源將從現在的占比超過80%一直向下降。煤炭在上世紀已經達到峰值，石油受到新冠疫情和碳減排的雙重打壓2020年已經達峰，而天然氣會更晚一些。同時，從2010年起可再生能源會高速增長，光伏發電增長最快，風能次之，氫能和生物質能源也會逐步增加。到碳中和時，預計煤炭在能源結構中的占比將從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電。我國約80%的電力來自燃煤電廠，我國煤電占全球煤電總量的50.2%。全球每千瓦小時電力平均排放450克二氧化碳。我國“十三五”規劃要求大型發電集團的指標是550克二氧化碳/千瓦小時，2020年達到的指標是600克二氧化碳/千瓦小時。橫向比較來看，瑞士、挪威、瑞典、法國等近零排放國家低于100克二氧化碳/千瓦小時;加拿大、新西蘭、奧地利、芬蘭、丹麥等超低碳排放國家在100～200克二氧化碳/千瓦小時;英國、西班牙、葡萄牙、意大利等低碳排放國家在200～300克二氧化碳/千瓦小時;美國、德國、荷蘭、日本、土耳其、智利、墨西哥等中碳排放國家在300～500克二氧化碳/千瓦小時;中國、印度、韓國、澳大利亞、南非、波蘭等高碳排放國家高于500克二氧化碳/千瓦小時。

　　我國排放率高的另一個原因是能源強度較高。也就是萬元GDP能耗高，能效低。雖然我國能源強度從2015年的0.662噸標煤/萬元降到2020年的0.402噸標煤/萬元，但主要是由于第三產業比例提高較多，服務行業每個增量的單位能耗比工業低13倍。橫向對比，我國的能源強度較世界平均水平仍有較大差距。若采用匯率法，我國能源強度是世界平均水平的1.8倍，分別是美國的2.5倍、歐盟的3.3倍、日本的4.3倍，與工業發達國家間差距很大。

　　從全球看，能源轉型速度很快，從1980年到2013年風電成本下降了90%，現在已經與煤電相當了。光伏發電從2010年到2017年成本就下降了73%。同時，金融資本投資均大幅向再生能源傾斜。僅2017年統計，向再生能源的投資是其他各種能源投資總和的兩倍以上。中國在這方面處于領先地位。據聯合國再生能源咨詢機構REN21發布的《2020年全球可再生能源現狀報告》顯示，2019年各國再生能源發電裝機量(包含占58%的水力發電)可提供全球發電量的27.3%。前四名是：中國裝機量789吉瓦、美國282吉瓦、巴西144吉瓦、印度137吉瓦。甚至有人說，能源轉型已經從量變進入質變的拐點，理由是2019年能源大國美國發生了兩件大事：一是美國的再生能源發電量第一次超過了煤電;二是最大的風力發電公司新時代能源有限公司市值超過了最大的傳統能源巨頭埃克森美孚公司，雖然后者的經營額和利潤分別是前者的13倍和4倍。10年來，埃克森美孚公司的股票價值跌了50%，而新時代能源有限公司的股票價值上升了430%。

　　能化企業轉型升級的路徑選擇

　　大型能源化工企業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，轉型過程中壓力最大。一方面來自政府和監管部門的壓力。例如，日本政府金融廳要求上市公司必須公布應對氣候變化的戰略和公司減排的目標。金融廳和東京證券交易所判斷，企業如若不能簡明地解釋自然災害造成的風險和應對策略，很難吸引海外資金。金融行業極其敏感，對于那些損害全球氣候而沒有前途的企業不會客氣。其實，西方各大能源化工公司早已這么做了，但美國最大的油氣公司埃克森美孚還是被移出了道瓊斯工業平均指數。另一方面來自社會各層面的輿論壓力在逐年增加。例如，社會上已經將大型溫室氣體制造公司看成了“不光彩的事業”。一些世界頂級著名大學和研發機構將拒絕來自化石能源公司的捐助。劍橋大學、牛津大學、康耐爾大學、布朗大學、喬治敦大學等已決定不再接受化石能源公司的捐款，最有錢的哈佛大學和耶魯大學則宣布逐步減少接受化石能源公司的捐款。

　　在這種形勢下，能源化工企業有哪些選擇呢?

　　主業向低碳化逐步調整，用碳捕集和封存利用(CCUS)彌補排放帶來的損害。

　　埃克森美孚公司認為，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(絕對數量)還會增加，所以，該企業至今仍然將自己定位為國際油氣公司。但同時，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研發。他們稱，自己是世界上第一個捕集了1.2億噸二氧化碳的公司，捕集能力達900萬噸二氧化碳/年，技術水平居世界領先地位。該公司2018年成立低碳解決方案部，在世界各地開展了20多個碳捕集和封存利用項目，大規模回收二氧化碳。同時，埃克森美孚公司大力發展低碳能源液化天然氣，搶購海外天然氣田，液化天然氣產量達8600萬噸/年，占世界液化天然氣產量的25%。埃克森美孚公司還發展生物柴油，因為生物柴油海船重負荷運輸的碳排放只有現在通常用石油柴油海船的一半。

　　在我國，碳捕集和封存利用技術的先驅是煤電行業，但十幾個試點項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100萬千瓦的超臨界電廠效率打回亞臨界電廠。我國目前尚沒有成熟的商用大規模碳捕集技術。這對電力行業情有可原，因為這本來就是一個化工課題，但對于世界上最大的化工大國，我國石油化工行業也沒有突破這項技術就說不過去了。碳捕集和封存利用是全世界都繞不過去的技術，我國又是最大的用煤大國，應盡早加緊攻關突破成本瓶頸，大規模推廣應用。

　　減油增電，向可再生能源提供商轉型。

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

　　法國道達爾公司也是大力投資新能源的代表之一，在光伏發電和儲能方面國際領先。2019年道達爾公司再生能源產能已達3吉瓦，2020年翻了一番以上達7吉瓦，并計劃2025年達35吉瓦、2030年達100吉瓦。

　　這里應強調，可再生能源應該與電力一起抓。因為風電/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家/中央電網，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度。

　　英荷殼牌石油公司正在這樣做。該公司預測，到2030年之前世界化石能源絕對產量還會增長，但占比會下降。2040年石油產量會達峰值，但天然氣產量還會繼續增長，到2050年占比會和可再生能源相當。因此，英荷殼牌石油公司正在擴大天然氣業務，2016年并購了巴西BG集團，投入資金將天然氣供應占比由50%提高到75%。該企業還擴大液化天然氣業務，在目前13個工廠4100萬噸/年的基礎上繼續擴大，爭取成為世界最大的液化天然氣供應商。目前，該企業已經是世界能源結構中天然氣占比最高的公司，今后將繼續領先。而其煉油業務則從15年前51個生產基地2.2億噸/年煉量收縮到2020年15個工廠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，要求每個部門都核算凈碳足跡。目前世界平均單位能耗的碳排放強度為74克二氧化碳/兆焦耳，到2050年碳中和時降到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/兆焦耳碳中和達標。

　　能源化工企業增加化工業務的另一條路線是原油直接生產化工產品。化學品收率，傳統煉油廠只有8%左右，常規煉化一體化工廠可達18%，而原油直接制化學品收率可達70%。

　　埃克森美孚公司早在2014年就在新加坡建成年產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工業公司2017年宣布投資200億美元建設原油直接制化工品(COTC)項目，以沙特輕質原油為原料直接進入加氫裂化裝置，將高沸點組分轉化為低沸點組分，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。這條路線產品以丙烯為主，據說也比傳統煉油廠-乙烯廠的乙烯成本低200美元/噸，但投資額比較大，預計2025年投產。

　　中國石油天然氣集團公司在這方面已經邁出一步，其能源產品結構中天然氣占比已經從1999年的9%提高到2018年的41%。

　　國內清華大學化工系從21世紀初就開發了下行床催化裂解技術，在濟南煉油廠做過15萬噸/年工業試驗，據說雙烯+輕質芳烴收率可達58%，但一直沒有大型商業化生產。

　　發展氫能，煤化工企業轉型有優勢。

　　氫能產業將扮演越來越重要的角色。其優勢在于：第一，它是最清潔的能源，在使用中零碳排放;第二，它可以存儲和運輸，既可以直接液化，也可以與有機化合物結合液化，然后運輸至目的地再釋放出來;第三，它的制造成本正在逐步下降，如果今后實施排碳稅，競爭優勢更明顯;第四，它可以在那些不容易電氣化的地方起到補償作用，如航運、工業的高溫過程(鋼鐵、水泥和石油化工)等。

　　據英國石油公司預測，到2035年，氫能會發展到5艾焦耳/年的能力，其中綠色、藍色、灰色3種氫能各占1/3;到2050年將達25艾焦耳/年的能力，其中95%為前兩種氫能，5%為灰色能。他們預計，工業用能源中氫能將占到10%，這部分氫能主要由中國和工業發達國家提供。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的以甲基環己烷為有機媒介儲存氫能工藝路線，已經在文萊建設商業化的示范裝置。用甲苯催化加氫生成的甲基環己烷作為液態氫載體，運到使用地再脫氫釋放出氫氣。2020年已經從文萊向日本輸送210噸氫氣。

　　我國是煤化工研發和工業化投入最大的國家，自主開發的技術世界領先，工業化規模也是世界獨一無二。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模達50萬立方米/小時，是最大規模的制氫裝置。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)。在石油價格低落、煤化工行業盈利困難的背景下，轉向氫能產業是不錯的方向，首先應該是煤制氣和煤制油行業的轉向。

　　最近中國石化集團公司董事長張玉卓宣布，中石化將把氫能作為公司新能源的主要方向，“十四五”期間將規劃建設1000座加氫站或油氫合建站，打造中國第一大氫能公司，力爭比國家承諾提前10年實現碳中和。

　　節能減排，提高能源利用效率，消除甲烷排放。

　　我國節能減排空間很大，對比各國萬元GDP所消耗的當量標煤值可見一斑。美國為0.242噸標煤/萬元GDP，歐盟為0.194噸標煤/萬元GDP，日本為0.197噸標煤/萬元，英國為0.145噸標煤/萬元GDP。世界平均是0.349噸標煤/萬元GDP，而中國為0.519噸標煤/萬元GDP。節能的重要性大家也都明白，但真正落實卻不易。須知，“十三五”規劃中要求單位國內生產總值能耗下降15%的指標并沒有完成。所以，節能減排不是技術問題而是管理問題。靠經濟效益推動生產的今天，節能減排形成的那一點效益遠不能引起各級領導的重視。相反，犧牲節能減排指標造成的損失卻不難從別的地方補回來，例如產量增加產值提高了。所以，節能減排不能靠號召了，必須作為重大國策來抓來管。

　　聯合國政府間氣候變化專門委員會評估報告認為，甲烷排放20年后的全球增溫潛勢(或稱暖化效應)是二氧化碳的84倍，100年后仍是二氧化碳的28倍。甲烷對當前全球變暖的貢獻率約為1/4，僅次于二氧化碳。我國不僅是全球最大的二氧化碳排放國，而且是最大的甲烷排放國。2014年我國甲烷排放量已經高達5529萬噸，其中能源活動排放占比44.8%。僅按照較低的全球增溫潛勢計算，我國2014年的甲烷排放總量相當于12億噸二氧化碳(包括土地利用變化和林業)。

　　一些石油巨頭的年報中都提到要消除甲烷排放，因為石油化工行業是甲烷排放的重點行業。作為世界最大的甲烷排放國，在應對碳中和策略中，我國能源化工企業消除甲烷排放責無旁貸。