碳中和目標下的中國化工零碳之路

中國化工零碳之路2022.04）落基山研究所RM是一1982年創(chuàng)立的獨市場導向的庫我們政府部門企科機構及創(chuàng)業(yè)者協(xié)推動全球能源變創(chuàng)造清安繁榮的低碳未來落基山研究所致于借助經濟可行的市場化加速能效提推可生能源取代化燃料的能源結構轉變落基山研究北美國科拉多索爾特和博爾紐約加奧克蘭華盛頓特辦處。作謝作者李抒薛雨王珮珊*除非說作者均落基山研究。李婷李抒sli@rmiorg李苡,薛雨軍,王珮,碳下國化零碳之,落基山研究,2022本報告作者特別謝國油和化工業(yè)合會和能源轉型委nergyransitionsCommissio對本報告撰寫提供的洞見觀寶貴建議。特別謝AngelarghtBennettFounationBloomberghlanthropiesCimaorksFounationQaratureCimaeFounationSequoaCimaeFounation和TheWamandFloraHew-lettFounatio對本報支。此我們研究提供意見和建議的企業(yè)和研究機構的們表示誠摯的謝。前言 5第一章開啟中國化工零碳之路挑戰(zhàn)與優(yōu)勢6全球最大化工產品生產和消費國7中國化工行業(yè)零碳轉型的挑戰(zhàn)9中國化工行業(yè)零碳轉型的優(yōu)勢10第二章零碳圖景下化工行業(yè)供需展望11合成氨12甲醇13乙烯14第三章化工行業(yè)碳減排路徑立足資源稟發(fā)展顛覆技術技術可行性化工行業(yè)碳減排路徑18經濟可行性零碳解決方案的成本分析23第四章中國化工零碳之路時空間演變和轉型模式33中國化工零碳轉型時間線34中國化工零碳產能地理分布37中國化工零碳轉型模式43第五章政策建議48報告參考文獻 51前言化工行業(yè)i是中國實現(xiàn)碳中和的關鍵行業(yè)一全國化工行業(yè)的碳排放占工業(yè)領域總排放的20%占全國二氧化碳總排放的13%化工行業(yè)也是難減排行其能源和原料難以被電化完全替代此中國初級化工產品產能較也為快速轉型帶來一定挑戰(zhàn)在雙碳標中國已力構建碳達峰碳中“+N”政策體系ii增強頂層部并抓緊明確重點領域重點行業(yè)以及各地的行動方案根中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和作的意見高耗能高排放項目格落實能等量或減量置對電化化工等實能控制未納入國家有關領域產業(yè)規(guī)劃一律不得新建改擴建煉油和新建烯中國化工企在積極推進碳中和進程例中國石化力爭在國標提前十年實現(xiàn)碳中寶豐集團建設全球單廠規(guī)模最大太陽電解水制氫以降低化工碳排放等等。落基山研究（RMI是國內最早開展中國零碳圖景研究的機構一早在219落基山研究與能源轉型委（ETC發(fā)布《中國205一個全面實現(xiàn)現(xiàn)代化國家的零碳圖景報對中國全經濟體實現(xiàn)零碳進行情景分力圖為國長遠戰(zhàn)略目標決策提供技術參202年落基山研究發(fā)《碳中標下的中國鋼鐵零碳之路報對鋼鐵行業(yè)如何實現(xiàn)零碳轉型和助力碳中進體路線圖的析和搭建本報《碳中標下的中國化工零碳之路同樣是落基山研究所針對重工業(yè)零碳轉型列研究報將針對化展零碳轉型路線圖研究。

相比于鋼鐵和水泥的需求增長放緩中國化工行業(yè)的整體需求隨著社會經濟平的提需更長的時間達到需求峰值與控制需求相生產技術路徑的轉型更為重要本報告的研究聚焦化工行業(yè)的零碳生產情景本報告零碳生產即在化工產品的生產過程中達到二氧化碳的凈零排（可利用CCS等末端處理技術最終產品為零碳化工產品在此基礎上化工行業(yè)應優(yōu)化原料來源促進生產過程和原料的零碳與下游行業(yè)共同努力實現(xiàn)全生命周期凈零排放低碳生產是零碳生產的過渡路徑，即大幅度降低生產過程中的碳排放化工行業(yè)需要充分利用多樣的碳減排手段從能源和原角度降低甚至消除生產過程中的碳排放促進化工行業(yè)的碳達峰和碳中和。我們的分析表明在碳中和目標中國三大化工產品合成氨、甲醇和乙烯的需求了受傳統(tǒng)用途驅動還將受新型需求點影響此產品結構原料結構能耗結構和生工也發(fā)巨大變化于供需關術發(fā)展速成本構成等因素的不確定性相比深入地研究和確定脫碳時間表本研究更聚焦于在假設時間框架下中國化工行業(yè)的零碳轉型趨短中長期安排和技術經濟路線以期政策制市向等提供參。i 中的化工行業(yè)是石化和化學工業(yè)行包石油原料業(yè)鏈和非石油原料業(yè)鏈是指利用石油煤炭上游原材料進行化學加工的ii 是N其20交保運鄉(xiāng)建設等分領域分行業(yè)碳達峰實施方以及科技支撐能源保障碳匯能力財政金融價格政標準計量督察考核等戰(zhàn)優(yōu)化零碳之戰(zhàn)優(yōu)化工行業(yè)的二化碳排放占工業(yè)領域總排放的20%全國二氧化碳總排放13%中國是全球最大的化工品生產和消費，中國化工行業(yè)零碳轉型對全國實現(xiàn)碳中目標至關重也對全球化價值鏈低碳轉型意義重大中國化工的零碳轉型之路挑戰(zhàn)

和優(yōu)勢并存挑戰(zhàn)包括持續(xù)增加的需高煤炭依賴程度和較年輕的資此中國化零碳轉型也備獨特的優(yōu)包括較強的新技術部署能力以備零碳轉型意愿和能力的國化工企業(yè)以及規(guī)化集化發(fā)展優(yōu)勢等。全球最大化工生化工行業(yè)在義上為石化和化學工業(yè)行即石油原料業(yè)鏈和非油原料業(yè)鏈化工行業(yè)工業(yè)生產部門中的過程工業(yè)ii，然資源原通過物理和化反生非零流通領域的通大宗作品工業(yè)的原料化工品上材料主要包含煤石油天然氣原鹽石英石等自然資源中國因為富煤缺油少氣的資源點煤化工產業(yè)相對他國家占比更大化工行業(yè)品眾含大宗化學品和精細化學品大宗化學品的生產規(guī)模較利潤平較處于化工業(yè)鏈上含烯芳烴而精細化學品以大宗化學品原深加工而規(guī)模但附加值更農涂料等。???????/??????)中國是全球最大的化工產品生產國際影響力在逐步擴大根據歐洲化學工業(yè)委員會CEFIC數(shù)據如圖表20???????/??????)

產品產值人10.4億元1.4億歐元全球的40.6，預計2030年銷售額將達到全球銷售額的48.6%2中國的化工行業(yè)近年來一直保持快速增長工業(yè)增加值iv2015-2020年年均增長為5.2%3。全球最化工保持費快長。根據德國化工業(yè)協(xié)會CI數(shù)國19化工費額折人7.5歐全球費額的6，比18的3%4品的全球市場份額占根據Srt數(shù)成醇烯費量分全球總消費量的約30%60%和20%5其烯消費量烯體的表觀消費若涵業(yè)鏈游進國低度費的全3%。1全球分地化工銷額費額)120100864200 ╈?╈????孫??埫孫????紇孫????┊紇孫?孫?嬤孫??1??=7??? ??????????????CEFIC,工業(yè)分程1全球分地化工銷額費額)120100864200 ╈?╈????孫??埫孫????紇孫????┊紇孫?孫?嬤孫??1??=7??? ??????????????CEFIC,增加值是工業(yè)企業(yè)全生產活動總成果扣在生產過中消耗或轉移的物質品和勞務價值后的余工業(yè)企業(yè)生產過中新表2全球分地區(qū)化工費量)100%90%80%70%?????(%)?????(%)50%40%30%20%10%0% ??? ?? ?? ???????????IHS?? ?? ?? ??????? ???????? ???????IHS數(shù)據來IHSMarkit整中國化業(yè)的低端品能過而高端品能短缺尿素電石燒堿純堿等傳統(tǒng)化工產產能利用率長期較行業(yè)正力控制低端品的過剩從土地供能源技術評環(huán)境影響評價等方面優(yōu)化結利用符合政策要求的先進藝提整體術和運營效率高端聚烯特工

程塑料高端膜材料等高端對外依存度保持在較高需要國內產能進一發(fā)以緩解高端產品的進口壓業(yè)鏈安全風險總的來說多數(shù)傳統(tǒng)化工產品產能增速放緩或產能總下化工新材料化學品能持續(xù)發(fā)展?；闾嫁D的挑戰(zhàn)化工是難減排的重工業(yè)行業(yè)碳排放主要反應過程和能源消耗中國化工部門碳排放約為每年13億噸在全國二化碳總排放中比13工業(yè)領域總排放的20%此化工行業(yè)的非二化碳溫室氣體排放也將增加碳當量排放如合成氨產業(yè)鏈產生的化亞氮和天然化工裝置逸散的甲烷等作為重點耗能和排放行業(yè)化工行業(yè)的企業(yè)也有望在未來幾年納入全國碳市成碳和愿的重點關領域?；闾嫉膽?zhàn)：從需求端看行業(yè)仍處上升期化工產品的總需求整體仍將不斷增加總需求方中國人均化工產品消費額為折人幣8107元而美國的人均化工產品消費額為9584元比中國高近20%隨國內經和生品質的提國于化工產品需求總有較大的長外依度高端化工自給率足如國內光伏級EVA和茂金屬聚乙烯進口依賴度分別為75%和80%隨著中國化工高精尖技術的突和政策資源對于高端產品供給的鼓高端化工產品的對外依存度會不斷下降且能會持續(xù)加。從供給端中國化工生產對煤依賴度而與煤相關的碳強度大大高他原料國因的煤炭資源稟化工體表3全球初級化工品能年齡構成)

量很大甲醇產品為中國甲醇產有75%為煤而全球這個比例僅為35%美國和歐洲均沒有煤制甲醇煤炭相比他的原料有更高的碳元素含量生產碳含量相對較少的產品比其他原料碳排放更大如生產一噸甲煤炭路徑的工業(yè)過程碳排放為21天然氣路徑工業(yè)過程排僅為7生產一噸合成氨的煤炭路徑和天然氣路徑的工業(yè)過程碳排放分別為4.2噸和2噸8國龐大的化工業(yè)脫碳難度。此中國化工生產相關資產仍偏年輕快速轉型可能帶來的擱淺資風險更高根據國際能源署IEA數(shù)據如圖表中國年齡較新的產能在化工等重工業(yè)行業(yè)中占據全球總產能的一半以上例中國前合成氨生產設施投后的均運行年限僅13甲醇約8乙烯約近期仍有不少新增產能規(guī)劃建而典型的設施投后的壽命均在30年甚至40以上他國家相應生產設施均接近退役時限的情況相中國化工行業(yè)在零碳轉型的過需要同時綜合慮計劃地淘汰高碳能在設施基礎上進行碳減排改直接上新零碳產能等種方案組。因此如何妥善處置現(xiàn)有資規(guī)劃好轉型的時間線并盡量避免資擱淺的問題更棘化零碳轉的優(yōu)勢中國化工行業(yè)在零碳轉型的挑戰(zhàn)中也孕：中國具有較強的技術集成市場規(guī)模擁有快速規(guī)?；瘧眯录夹g的能力乙烯成套工藝技術是石化業(yè)技術含量最高最復雜的技而21213年中油大慶化6萬噸和中石化武漢石化8萬噸乙烯裝置順利投已標志著國產化大型烯成套術工化的成功此隨著沈陜鼓等裝備制造術平提中已成上以制百萬噸烯生產設“三v的國家在化工方繼各類技術突以，中國快速實2000噸/天大型化大型變換12等級的空分設8萬等以上的空壓機百萬噸煤制油反應器6萬噸甲醇制乙（MT反應器等的規(guī)模化突破可助力脫碳的綠氫CCS等技術初發(fā)展在未得益于中國快速規(guī)?；滦g的能這些有望快速現(xiàn)成本降低。表4化子碳排放)221100???????????????????????? ???? ????PX?? ???????????????)中國化工行業(yè)的主要企業(yè)以國有企業(yè)為有能力和資源帶動行業(yè)的零碳轉型美國化學工程新C&E發(fā)布的2020年全球化工50強單有5家中國內地企業(yè)入選其中有3家為國企即中化中油和中國中化控股的先正達中化和中油分美元和2美元的銷售額遠遠領先國內地企國企占據國化市場主市場份額國企業(yè)是雙碳行動的重點方表4化子碳排放)221100???????????????????????? ???? ????PX?? ???????????????)

年前碳達峰行動方案的通知指重點領域國企業(yè)特別是中央企業(yè)制定實施企碳達峰行動方發(fā)揮領用。此規(guī)?；季峙c產業(yè)集成趨勢明顯有利于資源能源的充分利用和規(guī)模經濟發(fā)揮大型化裝置可以提高能效從而降低單位碳排放如乙烯30萬噸/年以下的小型裝置能耗限定值為830kgoe/折O2排放為2.5tO2/而3萬噸以上的大型裝置能耗限定值僅為720kgoe/折CO2排放為2.22tCO2/t10園可充發(fā)化工業(yè)聚集的協(xié)同效依靠區(qū)或資源化電能和熱能利形成產業(yè)鏈紐帶并實現(xiàn)標準化運營根據中國石油和化學工業(yè)聯(lián)化工園“十四五發(fā)展指南及2035中長期發(fā)展展望十四五期間中國將重點培育70具一流競爭的化工園區(qū)。于化工行品種類眾游鏈復本報主要關注個代表性即成氨醇烯碳排放度，中國化業(yè)的子成氨煉油醇碳排放總量最高11慮到未來成品油需求量增長潛受煉油業(yè)的能規(guī)模將收縮的趨率為60能增長潛能大未來乙烯產業(yè)的碳排放也將隨之增長因此合成氨醇烯將是未來化工行碳減排主要關注點其從價值鏈中的地合成氨醇下游品眾且附加值是化工業(yè)的關鍵基礎化學品例烯是油化中最重要的基礎化學品乙烯產占石化產品的75%以上12乙烯下游的各品類高端塑也是推動社會全面發(fā)展的重要品。烯裝最關鍵心壓縮機即裂氣壓縮機丙烯壓縮機烯壓縮機化供展望化工行業(yè)是難減排行業(yè)中為數(shù)不多的整體需求量仍在增長的部業(yè)鏈較長且品繁細分品的供需關系復雜本研究認未成氨費將先降后主要需求來源為農業(yè)工，長期作為船用燃料的增長潛醇消費將先后需求包烯制醇燃料和傳統(tǒng)下其烯制取中有，甲醇燃料和傳統(tǒng)下游逐步收乙烯消費量持續(xù)增長主要由終端產品塑料的龐大市場支但由于塑料回收技術和體益成原生塑料需求減導烯費量增速放緩。隨著中國工業(yè)化城鎮(zhèn)化逐漸入后鋼水泥的需長期來將有較明顯減量趨而與鋼水泥不化工行業(yè)零碳轉型的一大挑戰(zhàn)是相關產品需求仍有持續(xù)上漲趨勢因此分析化工零碳轉型的第一是對行業(yè)內主要產品的供給和需求進行展

工業(yè)方合成氨的需求有可能上在工業(yè)領成氨主要品炸藥脲醛樹脂泛應于采石采土木建筑等領域隨著經濟的發(fā)展和國民生活品質的提相應的合成氨工業(yè)需求將定程度上漲慮到中國工化城鎮(zhèn)化逐漸入后期階相關土建等需求空間有這分的合成氨需也不會現(xiàn)大規(guī)模上漲。未合成氨作為船運等領域的新型能可能爆發(fā)新的需求增長點作為能源載體合成氨具有穩(wěn)定可靠易液化易儲運等特點可利用氫制取并可在必要時轉化為氫是克服氫較難實現(xiàn)長距離高安低成本運輸?shù)葐栴}的重要介質長途大型船運目前正在從高排放的燃料油或柴油逐步轉化為低碳的液化天然（LN而在零碳趨合成氨將成為長途船運的重要選擇根據挪威船級社DNV的預在激進情境下2050年合成氨燃11深入其影響因以碳和新束品供求情況的作

料到全球總船用燃料的25%RMI的零碳情到2050用本章將針對成氨醇主要基礎化工品的供需況進行展望。成氨合成氨的供需量主要受下游需求影響受進出口影響較小合成氨2020年的表觀消費量為600萬噸增速約為2%主要消費領域為農業(yè)部門和工業(yè)部未船運燃料或將成為合成氨的重要需求長點。農業(yè)是合成氨需求的主要來源其次是工業(yè)需求其在農業(yè)領域合成氨主要用于生產尿素進而直接施肥或生產復合肥。在工業(yè)中合成氨可用于生產三聚氰胺脲醛樹脂炸藥殺蟲劑等目合成氨在農業(yè)的消費量占總體的約70%工業(yè)約占30%“減肥增化的背景未來合成氨的農業(yè)消費占比將逐漸下而工業(yè)方面的需求可呈上漲趨勢此在碳中和背景除目前已有用途合成氨作為潛在的船運新型燃料可能出現(xiàn)新的需求增長點。合成氨在農業(yè)方面的需求呈降低趨主要原因是化肥利用效率的提高“三五以我國化肥消費總量下降趨提前實現(xiàn)了農業(yè)部2015年提出《到2020年化肥使用量零增長行動方案隨著中國人口增長放漸趨穩(wěn)定并緩下中國的化肥消費量將逐漸平穩(wěn)并下降從利用效率中國目前耕地單位面積化肥使用量約主要發(fā)達國家平的兩化肥使用效率較低207年僅為35%遠不及美國的52%和歐洲的68%充分挖掘效率提升潛大大降低化肥需求量此受肥效提高有機肥替代環(huán)保治理升級和落后產能加速退出等重因素影響未來農業(yè)成氨將不減事實根據國家局數(shù)，近年國內化肥產呈不下降趨年均降幅達.3%。

中國船運50%的能源需求由成氨提供此成可直接燃燒或入他燃電例最大電生商JERA公司計劃在20242025年實日本碧南四號燃煤發(fā)電廠中入20%的合成2035年前在營燃煤電廠摻混20合成氨燃并逐步提高摻混2050年前實現(xiàn)00成氨熱電。成氨的依賴度較長期潛能成在常為氣需經加壓或降溫液化長途船運相對于常溫下固態(tài)或液態(tài)品更難進口2020成氨量12萬成氨表觀消費量的2%中短期來中國合成氨需求下將進一步壓縮合成氨的進口量長期來合成氨燃料需求增推動國內成氨先進能的發(fā)促成氨燃料口。綜合上述三大領域RMI對零碳圖景下合成氨的需求進行了測算如圖表5所合成氨需求變化將經歷個階2025年合成氨的需求在600萬噸左右中有其中農業(yè)需求受政策影響下工業(yè)需求因下游行業(yè)發(fā)展而增2025年到2035，主要受氮肥效大幅提升帶來的合成氨農業(yè)需求萎縮影合成氨需求下降至2035年的約460萬此工業(yè)需求量增速放緩合成作為能源在2030年前后出現(xiàn)試但并未形成規(guī)?；瘧?035年至2050合成氨需求量由于作為能源的需求擴張而增合成作為燃料應用出現(xiàn)規(guī)模化商業(yè)化應到2050燃料端應用達到總需求量的50%農業(yè)端和工業(yè)端需求趨于平穩(wěn)。表5成供展望100009000????????????(???700060005000400030002000100000000000

00000000000000000000000000000000000甲醇燃料是一種較為清潔的液態(tài)燃作為燃料的需求有望有中國甲醇供需情況主要受下游消費影進出口對中國甲醇供需

一定增但長期需求有限甲醇代替煤炭作4燃料排放的的長期影響有總體供需趨勢為先增后減2020中國甲醇

PM2.5將減少80%以氮化物減少90%以上“三五期的表觀消費量為87萬噸v增速約為6%甲醇的需求側作為原料甲醇制乙（MT傳統(tǒng)下（乙酸MTBE甲醛等和作為燃料應比分別為%3%15%未來烯需比不而傳統(tǒng)下醇燃料需比中有。乙MTBE甲醛等的傳統(tǒng)下游需求穩(wěn)中有長期降幅將逐步增大醇的傳統(tǒng)游乙MTB醛主要于建材裝成品油添加劑等領域未在安雙控的傳統(tǒng)游需求將受到限制。MTO的增長潛能較MT以高效利用煤炭資并緩解對進口原油的依賴乙烯是重要的石油化工行業(yè)基礎化工品利用甲醇制乙烯將提甲醇需求端的經濟效益當煤炭價格較低且油價較高煤制甲醇制乙烯的成本優(yōu)勢大于石腦油制乙烯工藝以MTO主醇新型下游需比在202044%至%未烯需求量隨游高端塑料等需求加而上傳醇需求上漲于現(xiàn)醇制取以煤炭原能耗和碳排放問題限醇烯路需求量。

隨著對高清潔燃料的大力推廣和煤改氣等政策的甲醇燃料到定程度發(fā)應領域包醇汽油醇汽車、醇鍋醇以及船舶燃料等2020醇燃消費量為122萬醇消費總量15%化應受限的領甲醇作為清潔的易儲存燃料以發(fā)揮重要作在低溫條件下有比電池更穩(wěn)定的功能表現(xiàn)甲醇相對氫有更高的安全穩(wěn)定性和體積能作氫的儲存媒在應用場中轉化成氫能。此液態(tài)燃料屬性也使甲醇的應用通過少量改造可以最大化地利基礎設如管油庫加油站等。甲醇進口量將隨著國內供需結構的優(yōu)化而緩下降2020進130萬噸占總表觀消費量的16%而出口僅在偶有套利空間時少量發(fā)生國內計劃產能和在建產能的陸續(xù)投將在短期內減少進口依賴度中期對產能結構的調整優(yōu)化使得甲醇進口量趨于穩(wěn)長期醇需求下能進一壓醇量的未來需求量也受到綠甲醇制取技術發(fā)展的影響現(xiàn)有的煤炭為主的生產路徑碳排放如果可大規(guī)模推廣甲醇的低碳零碳生路供給端推動需求端發(fā)進而醇的市場規(guī)模。根據中國油和化工業(yè)合會東隆眾息司組織中國化市場預警報（202的數(shù)據根據RMI分如圖表甲醇的供需變化將經歷兩個階2030年甲醇的總表觀消費將持續(xù)上到2030年達億噸在一MO和燃料需求醇需求長主要驅動用于MTO的甲醇在2030年可達近5200萬噸而其他傳統(tǒng)甲醇下游如甲醚等緩下降2030年至2050甲醇總消費在峰年2030后持續(xù)走到2050年降695萬噸MO因游烯烴120001000080006000400020000???? ????? ?????????120001000080006000400020000???? ????? ?????????(???

業(yè)能耗碳排放限制而略有下傳統(tǒng)甲醇下游需求保持減少趨而作為燃面化趨醇鍋醇灶具等逐步淘汰醇需方船運路面交通零碳化轉能拉高甲醇需綜合來甲醇作為燃料的需求于2035年后基本保持穩(wěn)趨000000000000000000000000000000000000000000國內乙烯的產量主要由下游需求量和進出口量兩方面驅本研究主要游需求的影響烯不適長途運全球游衍物而不是烯的式進行易國游需求聚乙烯乙二醇苯乙烯均存在較大進口缺219年進口依賴度約48%56%26%未來國內煤化工制乙烯路徑的發(fā)展有可能降低進口依賴綜由于進出口情況還會受各國產品成本資源可得各類品供需等重因素影未來發(fā)展趨勢不確定因素較大本研究在假設乙烯需求均來自國自給的情析未來供需況。乙烯是石化工業(yè)的基礎原料其產品占石化產品的75%以上2020我國乙烯產量為216萬表觀消費量337萬，量費量628噸烯最大的比，乙二7%苯6.5%氧烷5%未烯的

下游消費聚乙烯仍將是最大的增長點其余領域消費較為平穩(wěn)聚乙烯是被最廣泛應用的塑料品種本研究從分析塑料的未來需求探究烯供需的能影響。塑料是數(shù)量龐大且未來需求仍將持續(xù)上漲的化工終端產品近0在經發(fā)展的大全球塑市場規(guī)模穩(wěn)步增加219全球原生塑料產量達到3億噸面對需求快速增長世界自然基金會預測如果在廢塑料處理技術及管理方式上無重大改變及發(fā)展則至2030年原生塑料產量將在目前基礎上再次提升40%中國是全球最大的塑生產和消費前每年的塑料表觀消費量超過8000萬噸未隨著生活平提中國對塑料的需求仍將持續(xù)上漲中國的人均塑消費量為45kg左1約是主要發(fā)達國家的一假設到2050中國人均塑料消費量接近當前部發(fā)達國家的均消費量那么屆時中國塑料費總將達1.2億噸以上。塑料是乙烯需求的主要來其回收利用潛力的充分釋可大大降低對初級原料乙烯的需求此生物基等替代原料也可能降低原烯的需求量去5中國每年的塑料回收在1800萬噸左廢塑料產生量的比例中國的塑料回收利用率為2.8%16通過減少低質包裝塑料產能限制包裝塑料出提包裝用廢塑料回收比預計到2030年和2035年廢棄塑料回收利用系分別增100萬噸/年150萬噸/年的回收和處理能進一通過新型回收利用技術的發(fā)展和有效回收模式的形成若到2050塑料的回收利用率達到60%來自替代原料的塑料制到需求0%vi么烯原料的塑料需求將僅占到總需求的55%如果考慮改善消習慣從而延長塑料制品的使壽命等他因和發(fā)展情況塑料制品烯原料的需求量還將進一步降低。塑料回收利用潛力的釋放主要來于兩方即由回收體系完善帶動的物理回收viii水平提和由技術進步驅動的化學回收ix市場的擴張2030年塑料回收利用潛力的釋放主要自物理回收水平的提高而化學回收在2030年后有望得到較大規(guī)模的應140120100806040200 ?????140120100806040200 ?????????????????????????23%20%17%0%1%1%5%100%12% 10%100%100%83%74%55%202020302050

用物理回收潛力的釋放主要來自前端回分類和收集系統(tǒng)的完善以歐盟為218年的21萬噸塑料混合收集1510萬噸廢塑6于物理回而分類收集40萬噸廢塑料有62%可用于物理回收化學回收方目前相關關鍵技術和成套技術已經顯著的進展和突破并陸續(xù)進入驗證示范階段，未來需要進一步技術突破和產業(yè)鏈條完快速實現(xiàn)規(guī)?；堪退箘?chuàng)氏等領先企業(yè)均在塑化學循領域進行系列布在國中石油中石也直密切關注相關領域。例如中石油“十四五期全面布局相關研究包括單一化塑料材料回收利術新型廢塑化術中全面動成套發(fā)工業(yè)應同手相關品標研究。根據RMI分如圖表8所中國乙烯的供需將保上升趨，到2050供需量接近880萬2020年烯的表觀消費量相37%烯供需上漲主要以塑為代表的終端產品需求的上漲與未充發(fā)揮塑料回收利用潛力的照常發(fā)展情況2050烯的供可降低約40%。??????(??)能源轉型委會和Maeralonomics到2050全球范圍內替代原料的塑到需求量0%左右。viii 物理回收指塑料被收集分類清洗磨成分然后熔化成小于制造品的過程?；瘜W回收是指通列的化學過程廢塑料轉化塑料體等組進而制造新的塑或價值的化工品的過程。8烯供展望)100009000800070006000500040003000200010000碳碳國化零碳之路220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247rmirmiorg/249250化碳減排化碳減排路立足資源稟發(fā)展顛覆術化工行業(yè)碳減排從消費側和供給側路徑包括消費減、產品高端化終端替代效率提燃料替代原料替代和末端處理七大方面從技術方案化工品生產從原料低碳燃料低碳和系統(tǒng)節(jié)能個維度考慮碳減排從經濟性綠

CS等顛覆性術成下降將使化低零碳生成本競力大大提本章主合成氨甲醇乙烯三大產品為探討國化零碳轉型的可行性和經濟可行性。可行化碳減排路徑化工行業(yè)低碳零碳轉型應從需求側和供給側兩方面碳減排抓手包括需求減量效率提燃料和原料替代以及末端處理等方面費側的碳減排舉措包括費減高端化終表9化化碳減排路徑

端替代三供給側的碳減排舉措包括效率提燃料替代原料替代和末端處理四大（圖表。 嶊餩? ?絛? 嶊餩?嶊餩???????絊畮剏絊畮剏

佪檜?敍俱剏?俱剏劣畮??????????????費碳減排路徑消費側碳減排的重點是減少對能耗密集型產品的依賴方面是通過提高效率回收利用等減少同服下的需方面包括向更綠色高端的品或替代品轉需側碳減排路徑包括費減高端化終端替代等。費減量消費減以從源頭降低能耗和碳排不同產品的消費減量潛能不同與未來能源和社會系相融合的應用將有更高的需求增長如甲醇和合成氨在交通運輸中對傳統(tǒng)燃料的替代而在部分傳統(tǒng)領尤其是高耗能污染行消費減量的潛能更甲醇醛制膠成氨尿素制化肥游制塑料，都會隨著經濟結構的變化循環(huán)經濟的深入和生習慣的改變有一定的下探空間提高廢塑料回收率增加化肥利用率和優(yōu)化建筑業(yè)材料會促進費減量。端化產品高端化可有效淘汰落后產能和優(yōu)化低端產降低行業(yè)能耗和碳排放國的化工產量和能均前但是在高端產品的業(yè)鏈上仍然存在技術受制發(fā)達國家的問題以烯烴業(yè)為整上同化且主要中在界化業(yè)鏈中低高端高性能聚烯烴品關鍵術短缺18國內烯烴仍然有較高當量進口量進口產品集中以茂金屬聚乙烯為代表的高端聚烯烴產品甲醛等工程塑料產品業(yè)鏈有很大的深度發(fā)展質。端替代在滿足服務功能的同化工產品在終端應用以由更環(huán)保的產品提供如在材可以通過生物基材料的發(fā)展和推廣進行替代根據Nvanstitue的報告12020全球物基塑料等結構高分子材料的產量為420萬噸為化石資源基產量的%生物基結構分材料年合增長率高達8并預在未來年持續(xù)增長中國生物基化學品研究起步較但二五國家科技支撐計劃物基材料和物基化學品被列為研究游材料應用和商業(yè)模式的發(fā)展獲得大力推動各省政策要求限制和禁不可降解塑料的使也將推可降物基材料的推20。供給碳減排路徑供給側碳減排路徑對化工生產提出更高的技術要求化工行業(yè)的碳排放主要來自反應過程和能源消耗不同生產路徑有不同的排放結如煤制甲醇的主要碳排放來源為反應過程而乙烷制

乙烯的主要碳排放來源為能源消耗供給側碳減排主要從反應過程和能源消耗輔以負碳技術以充分實現(xiàn)碳減排具體措施包率提升化工反應大多在高溫高壓催化劑的反應條件下進因此對于能源消耗有較高的要有效管理熱能催化劑高效化等都是提高能效的有效方法蒸汽再壓縮等熱能管理技可提高熱能利用效新型催化劑的應用以降低化學反應所需的溫度從而減少能源消耗降低碳排放例林德公司的EDHOX技術可將烯烴蒸汽裂解反應溫度870°C降低到400°C該技已在德國展試點21。燃替代效率提升是通過減少能源需求量來降低碳排而燃料替代是從燃料本身的角通過降低或者消除單位能源對應的碳排放量，以達到碳減排的目的具體地以利用低碳或零碳的清潔能源替代傳統(tǒng)的高排化能包：電加熱電化是替代化石能源的重要手段化學反應中的溫度壓大可通電能源反器達例電裂爐作制取烯烴反器巴斯沙特基礎工業(yè)和林德公司正在共同發(fā)推廣電加熱蒸汽裂解爐2并計劃2025年化現(xiàn)電裂解術發(fā)展的瓶頸主要電網設電加熱效率等使用電進電加熱對該技術環(huán)境的提至關重國電結以電，電力的碳排放較高隨著新能源推廣和綠電市場化交易提零化工碳提供重的綠能源。物質生物質資源包含秸畜禽糞便林業(yè)廢棄物等工業(yè)利用的生物質燃料為生物質天然氣或生物質液體燃料生物質燃以燃燒的形式供熱與傳統(tǒng)的化工加熱爐差異較小目前生物質燃料技術較為成熟但是經濟性和資源可得性受限緩解原資源性問?？松罏榇淼墓竞涂蒲袡C投資研發(fā)非糧食為原料的第代生物質燃料23國內的物質發(fā)展以及是否有充足的生物質燃料用于化工行取決于未來的政策指引市場情況代質燃料的進展。氫能氫能是理想的清潔能燃燒后僅生成水可滿足特定化反應需要的較高溫度陶氏化學與生態(tài)催化技術公司和西南研究院“氣燃燒與節(jié)能乙烯生產的集成進行合作未來氫能在化工的能源應用主要集中在溫度需求較高電爐很難高效率運行的場景或在氣資源條件較好的作加熱燃料主能源或靈活性能源。原替代原料替代以降低反應過程的碳排放提高化工產品轉化為現(xiàn)階段的主要方式例如利用乙烷制取乙烯大幅提高乙烯產品的收率長期零碳來源的資源成為化工生產主要原在不能完實現(xiàn)原料零碳的情通調配原以最大限度減反應過程的碳排放。綠氫和Pwer-toPtX）綠氫的應用有效地解決傳統(tǒng)化能源原料碳氫偏高的問題以煤化工為例煤炭與水通過水煤氣變換反應生產成氣制原煤碳組分偏分以二氧化碳形式排放如果利用綠氫將這部分碳加以利將會最大化降低化工反應過程的碳排放而PtX技術則大幅降低對化石資源的依賴利用空氣中或工業(yè)捕捉的二化與綠氫結合制化工品綠氫和PtX都有相關的試點如何通過技術革新和政策指引降低成本將成為未來發(fā)展關鍵。物質生物質的化工原料利用以乙醇為中間體制取乙烯等高附加化學品物質乙醇的術成在分資的國家地區(qū)經濟乙醇烯轉化率高國物質資源較為匱乏且未來發(fā)展路徑尚不明大規(guī)模獲取生物質原料存在難度生物質制化工品的成本可能長期處于較高。末端處理對于經過原料能源等不同維度的碳減排仍然剩余的碳排放負碳技術將成為支撐全面脫碳的末端處理手段CC（碳捕集與封存將捕集的二化碳處理壓縮并注入地下的油氣田或咸水，并永久封存在地為提高經濟性中短期的CCS可與成熟油氣田O（提高采收率相結而長期應以咸水層封存以提高封存量。

體來化工生從原料替代燃料替代和系統(tǒng)節(jié)能三個維度考慮碳減排其作為原料的碳源應化石燃料逐步過渡到生物沼氣和二化氫源應從煤制氫天然氣制氫等逐步過渡到生物沼氣可生能源制等即便是仍采用化燃料原可逐漸選擇碳強度較低的原料例在烯生產條允許原料從煤石腦油逐步向輕烴過渡在燃料方電化的過程應電化能源逐步轉變到可再電力在系統(tǒng)節(jié)能方充分利用熱能管理和催化劑技術等降低反應的能源需從而降低整體系統(tǒng)的碳排放圖表10和圖表醇烯為列能的轉型路徑。在甲醇的原方碳源從以煤為代表的化石燃料逐步轉向生物質沼氣和二化碳其在過渡時二化碳可工業(yè)氣等非可生途徑以減少分的碳排放然長期來若要保證原料“零碳二化碳應空氣捕獲或物、沼氣燃燒等來源氫源的變化以從水煤氣變換過渡到生物質、沼氣和可再生能源電解水等來源在能源利用方化石燃料可逐步過渡化燃仍在使用以逐步配備CS來處理燃燒帶來的碳排放。對于乙烯生原料端將碳源和氫源從煤石腦油逐步轉變到輕烴生物質和綠氫加二化碳能源端化石能源逐步轉變到電加熱裂解并在過程中利用熱能管理和催化劑技術等提高能效國內烯烴生產按原料不同分為國內油氣國內煤炭和進口資源這模式根據不同模式的發(fā)展適宜的轉型路將副甲烷作為原料提高產品轉化促進乙烯業(yè)鏈完成從高碳生到低碳生到零碳生的跨越。2050年可推動化工生產碳減排技術的成熟度均能達到可大規(guī)模部署的水且根據不同技術的成熟度水可判斷該技術發(fā)展和應用的時間從技術成熟度以回收利用為代表的需求減量以工優(yōu)化管理改為代表的能效提升在中短期內具有較高的可行性這類技術截至目前已經釋放了較大的碳減排潛但可進一步提然不管是需求減量還是能效提都無法實現(xiàn)接近零碳而燃料電化綠氫利用生物質利用碳捕集利用與封存等顛覆性技術雖然碳減排潛更但技術成熟度相對較低體而化工行用的脫碳技術基本在2035年左達到可化應用圖表12和圖表13列相關碳減排技術成熟度的曲線和展望。此隨術平的進將有更解決方案推動化業(yè)加速E新凈零排放所需的一半碳減排將于今天未進段的遠4。0低零碳轉型術線1烯低零碳轉型術線12化碳減排術成熟曲線13化碳減排術成熟度展望 ? ? ? 0 5 0 5 0 5 0 5 ?????????????? ???????

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??????????經濟可行零碳解決案成析從經濟性由于未來綠氫CCS等顛覆性技術的成本有望大幅下（圖表1化低碳零碳生產的成本競力大大提。低碳零碳生產路徑的成本主要取決于燃料和原料成本相比之設備等的資本投入所起的作用較小除非需要進行大范圍的改造此于資源稟賦和市場現(xiàn)不各種零碳生路徑的成本競在地區(qū)間所差異。綠氫是化工零碳生產的重要原其成本的降低主要可再生電成本的急劇下降制氫設備成本的降低和轉化效率的提。電力成本占綠氫成本較高可高達60%70%未來零碳電力成本的下降將大大推動綠氫成本的下降目在中國綠電資源充足的地區(qū)的制氫成本約16.0元/kg根據RMI分到2050，綠氫成本大概是10.5元/kg而在可生能源廉技術完管理高政府支持等的情況綠氫交付價格可以進一步壓縮，如印度的RelianceIndustry司聲明可降低綠氫成本至1美元/k（6.3元/kg設方前電解槽成本在2000元/kW左右隨著中國的電解槽技術愈加成熟和規(guī)模化增電解槽成本未來很大的下降空彭博新能源財（BNEF評估的中國電解槽價格在300美元/k（1880元/kW國外的電解槽相關司也正加速加強電解槽經濟性如印度的Ambani公澳大利亞的Forescueuturendustrie等到2050電解槽成可降至670元/kW以從轉化效率2050年制氫用電量可低至

45kWh/kg前平降低約20%制氫裝置的化進程有高于預期的可能如澳大利亞Hysata司的技可將轉化效率提1.5kWh/kg綠氣成本將取決于是利就可生能源或電網電力電力市場改革可能給電價的未來走勢帶來不確定成本模價價格是全國均?；どa中產生的CO2濃度較為相對低成本的CCS應用創(chuàng)造絕佳條件未隨技術的迭代和規(guī)模效應的凸CS的成也將持下降到2035一代捕集技術x成本將前降低15%25%隨著第代捕集技術xi實現(xiàn)商業(yè)化應其成本將比第一代技術降低5%10%到2040隨著CCS集群初步建，代捕集技術前降低40%~50%25到2050相應的成本還將進一步降低。在中國由于生物質資源相對有限盡管未來生物質大規(guī)模利用趨勢有望降低基于生物質的零碳化工生產的成但和他零碳術相物質扮演的僅能在物質資源尤優(yōu)越的地到較大規(guī)模應用。本節(jié)別對成氨醇主的初級化工，不同零碳生路徑成本經濟性。一代捕集術指現(xiàn)能進行大規(guī)模范的如胺基收劑物理溶劑富氧燃燒等。成熟后能耗和成比成熟后的一代術大幅降低的如新型膜離術新收術新吸附術、4035302520151050202?????????205?4035302520151050202?????????205??????/????)15國未來C成降趨勢400CCS??CCS??(?/?????)300250200150100500 00 00 00 00 0?? ?? ??數(shù)據來生態(tài)部境規(guī)劃院中國科學院武土學研究中國2世紀議程管心成氨未應用煤+CCS或綠氫是零碳合成氨生產的最有經濟性的手段即使在可生能源條件較為優(yōu)越綠合成已經能在成本上和傳統(tǒng)的煤制合成氨競爭國際能源署在2019年的一項研究指通過有效利用風光資源中國綠合成氨的成本可低至約2870元/噸和煤制合成氨的約2380-2560元/噸差距不大26由于原料差（如煤天然氣等及其價格波動目前合成氨成本也較為敏感未來方面碳價將削弱基于化石能源的合成氨的成本經濟另方CCS和綠氫成本的加速下降將使零碳生產路徑更競力。圖表16未來各種零碳生產路徑下的合成氨成本比較長遠來在未來潛在碳零碳生產路徑將可能比傳統(tǒng)的基于化石能源的生產路徑更具經濟性假設2050年碳價為250元/噸不論是應用CCS或綠合成氨都比傳統(tǒng)煤制合成氨更有經濟性前國際上對碳價的預估遠遠高于個例高盛認為要有效降低碳排放需要高達630美元/噸的碳價2而WoodMackenzie則認要符合控制溫升在1.5℃內碳價需達到1000元/噸28由于中國生物質資源相對短缺生物質成本較6零碳成氨生成本隨時間變化70006000???????????/?)4000300020001000

利用生物質制合成氨的成本在未來也將保持在高位除當?shù)赜械涂沙掷m(xù)供應的生物質資否則其合成氨脫碳中的貢獻限。短期傳統(tǒng)煤制成氨應用CS是較為經濟的脫碳段，應CS的成氨生成本約350元/零碳生溢60%左右到2030成本下降到3090元/2050年2660元/噸假設2030年碳價130元/噸應用CS的成氨生成本將僅比碳1設50碳25/噸50應C成氨生成本碳價9%于C于成氨生成整體較在成短備CS。雖然短期內CCS是普遍較便宜的選擇但在綠氫價格極速下降的情況利用綠氫生產合成氨在遠期可能實現(xiàn)更低的成本到2050均平若終端價格12元/kg綠合成氨的成本為2820元/噸比碳價在250元/噸平的煤制合成氨的成本低15%而在未來更高碳價的預期綠合成氨將更有成本競力此在可生能源條件較零碳電價較低的區(qū)綠成氨的成本性將更突有望低應用CS的成氨生甚至低加CS的化能源制成氨成本。0 00 00 0?+?? ?+CCS ??PtX ???成取濃度O成本2020年350元/2030年230元/20500元/t。20M203030k2020年33成取濃度O成本2020年350元/2030年230元/20500元/t。2基于綠氫的合成氨生成本對綠氫成本的敏感性較而綠氫成本高度依賴零圖表不同氫終端價零碳合成氨的生產成本到2050若不考慮碳在約9元/kg氣終端價成氨成本和煤制成氨達到平若

該條1元/kg圖表18假設在就地直接利用可生能源電力制氫不同零碳電下的零碳合成氨的生產成本到2050若不考慮碳在電價低于0.13元/kWh綠合成氨成本將低于煤制成若碳該條為.元/kWh。7不同氫終端價零碳成氨生成50情）205020502020??2030??0?????(?/?????(?/?)0000000 5 0 5 0 5 0 ?+?? ?+CCS ??PtX8不同零零碳成氨生成就地制氫50情）

??????/kg2?從應用CCS和綠合成氨兩個生產路徑的比較氣終端價格低于11元/kg綠合成氨比應用C更成本競力。如果可電就地制元/kW下氫合成氨成本更低通過比較這些成本條可以識別適合CCS或綠合成氨試點的早期機也有助于不同區(qū)域的合成氨生產選擇最具成本競的零碳生路徑。甲醇的零碳生產路徑按原料劃分為仍依賴化石能（主要是煤的路徑和采用新型替代原料的路徑其前中的碳依然自化石能有可能在全生命周期結束時依然排放到大氣中要實現(xiàn)生產過程和原料碳中這部分碳仍需用碳匯的段進行抵消。在上述分者包括傳統(tǒng)的煤醇結合C以及傳統(tǒng)煤制甲醇耦合綠氫以避免過程排放兩種這兩種生產路徑在很大程度上避免反應過程中的碳排放采用新型替代原料的路徑主要包括基于綠氫的Powe-to-X制甲以及生物質制甲醇兩種其Powe-toX路徑除氫還需二化碳作原二氧化碳空氣碳捕獲或生物質來則甲醇認為是生產過程和原料均零二化碳工業(yè)么這分碳在品生命期結束時仍然能排放到大因生產過程零碳。成氨的情況類在短期傳統(tǒng)的煤醇應用CS是9零生成本隨時間變化1200010000????????(?/?)600040002000

短期內最經濟性的零碳生產路徑圖表1顯不同零碳生產路徑的成本隨時間的變化情況2020即使應用CCS帶來的綠色溢價超過70但成本仍大大低他零碳生產路徑到2030即使在較低的碳應用CCS的綠色溢價也僅不15%到2050應用CS比碳更成本競CS有的競兩方一是化工生中二化碳濃度非常甚至接近100從而碳捕集成優(yōu)勢明其二是中醇生具有高度煤炭依賴的傳應用CCS意味著最可能地利前的能資避大動作轉帶來的不確定性。0 00 00 0?+?? ?+CCS ?+?? ??PtX ???然長期來由于綠氫成本將極速降論是在傳統(tǒng)化工中耦合綠還是直接應用綠氫Powe-to-X生甲都有可能獲得理想的成本經濟性對于Powe-to-與構成中沒有碳的合成氨不同在二化碳原料成也將影響醇成本然本研究計算表相較二化碳成綠氫成本仍然是決定PoweoX醇成本的瓶頸因工副作過渡解決方案以050即二碳成630元/直接氣碳捕獲的成在綠氫成低至0元/kg的情況綠氫成本在零生成中到60%到050若為0元/ke-oX醇成約360元/此相較傳統(tǒng)醇加碳價成綠0%如能獲取低成eoX成本經濟更出。傳統(tǒng)煤制甲醇耦合綠氫的成本同樣高度依賴于綠氫成本該路徑雖然仍依賴煤但為得到可避免過程碳排放碳氫比的合成氣需要補充作為原料的綠氫到2050用一路徑生產的甲醇成本

約為2000元/噸雖然成本經濟性較但從全生周期由于碳組分仍醇終端費或處中能帶來碳排放。生物質制甲醇的成本在短期內比基于綠氫的路徑成更但由于國內生物質資源較短原料成本長期來生物質制醇醇零碳轉的限。圖表20和圖表21分別展示了在不同的終端氫氣價格和電（就地制氫不同零碳甲醇生產路徑的成本對比情況2050年，在250元/噸的碳價終端氫氣價格低于約.6元/kg綠氫Powe-to-X制醇傳統(tǒng)煤制醇更好的經濟性當終端價格低于約5.0元/kg基于綠氫的零碳甲醇生成本將低于煤醇應用CS若慮就可電力制氫的情使得基于綠氫的零碳甲醇生產路徑比煤制甲醇煤制甲醇加上碳價應用C更具成本的平價條分別價低于約元/kWh和約0元/kWh。表1表1不同零零生成就地制氫50情）120001000080006000400020000.0020502020?+.10.20?+CCS.30?+.40??PtX.50???.60????(?/kWh).702030??表0不同氫終端價零生成50情）10000800060004000200000205020302020?+5?+CCS?+??PtX???????(?/kg????(?/?)????(?/?)目制乙烯的原料主要包含煤石腦油和輕烴原料的成本為總體成本的重要構成其中煤炭路徑的原料成本約占總成本的25石腦油路徑占75而輕烴路徑占39%29煤石腦油和輕烴價格對乙烯制取的經濟性起重要作用也影響不同原料的競爭格局2020年國際油下跌石腦油價格隨下煤炭路線在低油價環(huán)境下受到擠壓油價每下降10美油制烯烴成本下降約800元/噸煤制烯烴的可盈利臨界油價在45美元/桶（280元/桶左低成本煤化工可將臨界油價壓至40美元/桶（250元/桶下30。

比化油化工原反應過程碳排放較碳排放多自達反應溫度的燃燃燒零分別使腦油輕、綠醇物質和二化水原料石腦油和輕烴路徑所需溫度較前者多依賴副產物燃燒后者還需副產物以外的化石燃料補充由此產生的二化碳應加CCS進行處理電裂解爐技可有效替代石腦油和輕烴路徑中的化石燃料燃電價較低時有較強的成本優(yōu)且設備投僅略高于傳統(tǒng)裂解爐電裂解爐能量傳遞效率更但如何利用電能高效經濟地達到800℃以上高溫仍為規(guī)?；瘧眯枰鉀Q的問題甲醇制乙（MT已較為成熟前甲醇價格占總成本的70%以上MTO的反應溫度為約400電裂解爐替代難度更低但在零碳情原醇需來自零碳路徑生物質制乙烯可選用多種原料較為常用的是生物乙但此方案成本較高且原料有限Powe-to-X技術一項顛覆性利二化碳氣直接制仍處于早期。圖表22展零碳乙烯生產路徑成本的變化趨石腦油和輕烴路徑的成本下降主要來源于熱能管理技術的成熟電價的降低和石腦油原料成本的壓縮低碳發(fā)展大趨勢將拉低石油需而供應對需求有適應滯后性因此油價會處于較低平石腦油作為油業(yè)鏈會受到油價的影響而低位徘腦油原料的價格下降為石腦油路徑的發(fā)展提供空間輕烴制取乙烯轉化率但于資源受未來輕烴價格將不斷走高但于技術發(fā)展和電價等成本的降輕烴路徑仍然保持較快的成本下降速度。上述兩個路徑需要與CCS或者電裂解相結成本均有望大幅下降其電裂解應用成本下降趨勢明例未來30輕烴+電裂解爐路徑制乙烯成本從8900元/噸下降到4800元/降幅將近50%。到2050年化石原料路徑耦合CCS或電裂解的成本將達到5000元/噸左但如果慮范圍三排石腦油和輕烴路徑的成本競力將會被削弱此原油直接烯路線近來發(fā)展迅該路不經過原油精腦油等間原料的轉從原油直接制取乙縮短生產流程且降低能耗但因為原油成分各不表22零烯生成本隨時間變化25000????????(?/?)15000100005000

相所及工藝品轉率等差原油制烯的成本波動范圍大較難估?；诰G色甲醇的乙烯生成本下降潛力較原因主要是綠氫成本的下降帶來的綠醇成本的下降Powe-toX技術的突破逐步成熟也會帶來成本的削減綠氫PtX和綠色甲醇MTO路徑成本有望在2050年下降到7000元/噸左和化石能源路徑相已有競力生物質原料的限制和較高電量需求會使生物質制乙烯成本較2050年仍接近10000元/噸長期看生物質技術很難烯生產提供大量能。圖表23分2050年不同路徑乙烯生產成本對于綠氫價格的敏感性綠氫PtX和綠色甲醇MTO路徑對于綠氫價格敏感較獲得較低成本的綠氫是取得較優(yōu)成本競力的關鍵圖表24分了2050年零碳烯生成本價的敏感性其中及綠氫和生物質的路徑對用電量需求較因此對價格也更加敏而石腦油或輕烴路徑對電價敏感度低電在0.30元/kW下綠色甲醇MTO路徑有較高的成本優(yōu)而在電價為0.30元/kWh以上石腦油和輕烴路徑的優(yōu)更加明顯綠氫PtX路徑有價極低的地區(qū)才有成本競而生物乙醇路徑在不同電下的競力均相對限。0 00 00 0???+CCS ???+??? ??+CCS ??+??? ???? ????MTO ??PtX表23不同氫終端價零烯生成50情）000表23不同氫終端價零烯生成50情）000500000500000000???+CCS20505???+?????+CCS??+???????????MTO????(?/kg)??PtX22020??2030??3000025000??????/??????/??15000100005000

2050

2030

2020??0.00 .10 .20 .30 .40 .50 .60 .70??????/?????+CCS ???+??? ??+CCS ??+??? ??????/??

????(?/kWh)????MTO ??PtX減成本圖表2527展2050年合成氨甲醇和乙烯的零碳生產路徑的位碳排放減排成本CCS電裂解的碳減排成本在200元/噸左右生物質路徑的碳減排成本保持在較高平對于使用綠氫的表25成氨減成50情）

路綠氫交付價格不同減排成本差異較大本研究分別算綠價格在20元/k10元/kg和5元/kg時的減排成當綠氫價格夠低減排成本甚至為值未當碳高相應減排成本采零碳生路傳統(tǒng)路徑更具經濟性。碳減碳減排成本元/噸碳排放））CSS物質綠氫PtX煤+CS

質

氫t

價格敏感性價20元/kg 價0元/kg 價元/kg表6醇減成50情）CSS物質原料耦合綠氫CSS物質原料耦合綠氫PtX碳減排成本(元/噸碳排放）煤+CS

煤炭耦合

氫t

價格敏感性價20元/kg 價0元/kg 價元/kg表7烯減成50情）

碳減排成本(碳減排成本(元/噸碳排放）CCSS電裂解物質綠甲醇MO綠氫PtX腦油+CS 輕烴+CS 腦油+電裂解 輕烴+電裂解乙醇

綠醇

氫t

價格敏感性價20元/kg 價0元/kg 價元/kg化零碳之化零碳之間演和轉模式化零碳轉間本分成氨醇烯為代分別析零碳轉型過中這些產品生產路徑在短期中期和長期內滲透率的變化展現(xiàn)中國化工行業(yè)逐步實現(xiàn)零碳的發(fā)展情況本章也將結合既化工生產流程零碳資源成本性等項因闡化零碳轉間化工行業(yè)零碳轉型的舉措包括產業(yè)結構優(yōu)化能源結構調含原料結構調燃料結構調整節(jié)能技術改造資源循環(huán)利用、末端捕集封存等由于不同措施技術平成本經濟性以及和發(fā)展階段匹配性等因素的不需要綜合考采取最佳的行動時間和力度原調整是中國化工零碳轉型的最主要碳減排抓之研究主要從原調整的度出探討國化零碳轉型的時間對各點上他舉措應如何實施進行。在零碳情中國化工行業(yè)的轉型之路將呈現(xiàn)以主要特征以煤主要原料“一家獨大的生產模式將逐漸轉變?yōu)榉N原料并重且由于Powe-to-X路徑的逐漸擴綠氫將取代煤成為最重要的原料其次由于現(xiàn)有的基于化石能源的資產較年中短期內需規(guī)模化地資上添加C而基于綠氫路徑的規(guī)模化發(fā)展將更發(fā)生在中長期此在退出落后產能和碳排放約束雙重條即使基于化石能源的生產路徑可配備CC但整體來基于煤氣等的資產仍然會有較大規(guī)模的退出本研究分別對合成氨甲醇和乙烯零碳轉型過程中不同生路徑滲透率和規(guī)模變化況進行。成氨零碳情農業(yè)途求整下降工業(yè)途求緩慢上、能源用途需求顯著擴張三大趨勢的整體作用國內合成氨的總需求量前到2050年間呈現(xiàn)下降上升“U型曲線從生產路徑基于煤的產能將持續(xù)退在運行的煤基產能配備CS例逐漸提基于氫的PtX能逐漸并在2040年快速規(guī)化。2020年以煤為原料的合成氨占77%天然氣占2%焦爐氣占2%到2030以煤原料的合成氨例降至700年間共計120萬噸的煤制合成氨產量退有20%的合成氨將迅速發(fā)展的PtX路此化石燃為原料的生產30%以需配備CS到2040煤基能進一步退0年間減少50萬噸產在剩余的化能源基礎能配備CS例達到60%以PtX進一步擴大規(guī)達到合成氨生產的40%到2050PtX成為成氨的最大來比達70剩余成需求基本由煤制合成氨滿足但所有煤制合成氨均需要配備CCS。由于天然氣制合成氨的經濟性整體偏且國前已禁止新建或擴建天然氣制合成氨產到2040年隨著在運行資產基本

碳行可能的最終零碳產能局構想此結合行業(yè)，本章也對未來中國化工零碳轉型的大基地模式布式生產模式競爭模式能的關鍵行動進行討論。壽到國內將不再存在天氣制成氨的生路徑。在零碳情景中國的甲醇產量將在2030年左右達峰達到億此后逐漸下降至2050年的695萬前的平低15%相應從生路徑在2020到2030年產量提升增加的產量主要PtX等零碳生產路但于規(guī)劃的慣仍有部分增量由煤化工提供但需要配備CCS或耦合綠氫以最大程度降低碳排放在2030年到2050年的產下降階基于煤的產能將快速退尤其是無配備CS或耦合氫的資全部退出。2020年煤制甲醇占中國甲醇產量的75%其余12%來自天然13%自焦爐氣到2030除現(xiàn)原生產路徑PtX、生物質等新型生產路徑也占到一定比例其來自PtX的甲醇產占到總量的20%達到200萬噸生物質制甲醇由于可持續(xù)供應的原料較為短缺且成本較到總量%化工耦合綠化工加CS得到定規(guī)模的發(fā)在基于煤能，有30%~40%耦合綠氫或配備CCS到2040年PtX和生物質路徑規(guī)模進一步擴大PtX制甲醇產量占總量達40%生物質制甲醇比例達500萬噸占5%煤制甲醇耦合綠氫或配備CCS的產能占到一以下未實行碳減排措施的產能將快速退，產量較2030年減220萬噸以上到2050PtX制甲醇總量達到60%生物質制甲醇規(guī)模也進一步擴大到10%煤基生產路徑占比縮小至30%且均耦合綠氫或配備CCS基于煤的甲醇生產規(guī)模將降至2020年平1/3左右。中國制乙烯的主要原料基于石（主要為石腦油比例達7煤制烯烴醇制烯MT共19此外10%左右烷等輕烴路線烯零轉型路特征原料油原料并存變原料輕于帶來大能效提潛大有于碳減因此輕烴原料路線可能一定增長石腦油原料路線由于計劃投產的慣在短期內仍定增中長期比逐漸下降另方醇制烯烴路線也將得到定發(fā)醇原種生產路長期原零碳路徑同化能源為生路C提此質以及PtX接烯等零碳生路將扮色。到2030原料輕質化進一發(fā)展以輕烴為原料的乙烯產占到總量%MO路7相應基油烯生比例降至55%左右總體來到2030基于化石能源的乙烯生有30%配備CS到2040輕烴路線少量增MO路線中的60%以上均為零碳甲醇制乙烯基于石油的乙烯生比例??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????

降至60%基于化石能源的產能CCS的滲透率超過60%到2050輕烴路線達4MTO路線保持在20%左且全部自零碳甲油基路線進一步降至55%從2020年到2050生物質制乙烯也將逐步發(fā)展盡管由于成本偏高且原料緊缺規(guī)模相對較小除此Powe-to-X直接制乙烯等新型路徑也會定發(fā)于術較早體的量并大。20202020?2030?2040年2050?2060?????絕匬臘彂絕匬靈侮????????????????????????????????????蒜臘?助佖鳴餴彂?梠???????????????????/??????????????????????????????/????????????????????????????????/????????????????CC?????????CCS??C??????100%90%80%70%?????俱絕匬?姏10%86420%0000??+CCS????100%90%80%70%?????俱絕匬?姏10%86420%0000??+CCS??????+CCSP??60%50%40%30%?10%86420%0000??+CCS?+????????+CCSP?????20%10%0%2020????2030 2040????+CCUS2050????10%86420%0000??+CCS????+CCSMTOMTO????????????化零碳能地理布化工零碳生產路徑依賴于各類零碳技術和資源包括零碳電力CCS封存地生物質資源等從技可行成本經濟性和資源可得性個角度綜合考化工零碳生產的產能更可能趨近于上述三類零碳資源條件優(yōu)越的地區(qū)相應供給側化工生產的布將可能從趨近化石能源向趨近零碳資源轉變當然產能的也將定程度上取決市場的?；つ芴卣鲊鴥鹊幕ぎa能布有明顯近化石能源資源的位特征。

具體表現(xiàn)在中國的煤化工生產主要集中在大型煤化工基地呈現(xiàn)以能源化“金三角xii為核心以新疆和青海為補充以東部沿外延業(yè)發(fā)展格（圖表30左國內的油化工同樣具有明顯的基地化發(fā)展特征中國七大界石化業(yè)基地包括大連長興島河北曹妃甸江蘇連云港浙江寧上海漕廣東惠州和福建漳州古全部投射沿海重點發(fā)地區(qū)同時立足于海上原油的重要通（圖表30從三主要的基礎化工產品能主要的成氨醇能均靠近煤炭資分布于大型煤炭基地及其附近而石腦油和乙烯的產能多沿海布國七化基（圖表。表0國化工化基布╈?拡??????

╈?溍媧???????┱??攡???┱??攡???┱?蟑┱?蟑重???┱??┱?侔??哴冷?萁?霗汐??顜??鳀??媞?傶?槁娡萁鳀?┕宿庍宍娡?嫧焱????┱??數(shù)據來煤炭科學研究總平安證券研究所 數(shù)據來《化業(yè)規(guī)劃方案》東能源化工基地蒙古鄂、西榆林一其在地理構一地統(tǒng)稱能“金地區(qū)。表1化工品能布????????2017)?????????????????2017)

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0 0 00?? ??????對于合成氨甲醇乙除以煤和油為原料還有天然氣、焦爐氣等他原料這些產能也布于大型基地之外的地區(qū)，但是未來重點的脫碳區(qū)域仍然是以煤和石油為原料的區(qū)域以甲為前國甲醇生產的原包括煤天然氣焦爐氣，其中煤制甲醇占75%以上按原料的不產能聚集區(qū)域也存在差異在未由于資源限即使沒有零碳轉型壓天然氣和表2能及趨勢??????????????

焦爐氣制醇也將被逐漸淘（圖表32例對于天然氣制甲前國已禁止新建或擴建相于天然氣需管道運原資源就近才會成優(yōu)而對于焦爐氣制甲未來也存在原供應短缺的問題因在析中醇能地理布主要析的是煤醇能布的變以及新型生路徑能會在哪區(qū)域。????????

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??????零碳資源地理布國零電資源主要在部和部地區(qū)三北”地東北西北和華北風能資中國風能資源的90%以，西部和北部地區(qū)太陽能資體的80%以上31此于大量的風光部和北多已降可能源表33能太陽能資源國的地理布

成本的價格機制西部和北西南地有的力資源良機制80%能部，西藏四川南和青海等地的力資源條件優(yōu)越對沿海地前的價較但未由于海上風電的進一發(fā)展市的推零格有能進一降低。） 數(shù)據來國家發(fā)改委能源研究IEA2.DevelopmentRoadmapforChinsWindPower205（左Solargis數(shù)據）中國的CCS地質封存潛力約1.2-4.1億適合進行碳捕集和封存的地點主要集中在東北西北華北南部四川盆地等具有大量咸水以及油田煤層氣田常規(guī)天然氣田和頁巖氣田等地質條件的地（圖表3國內油田主要集中在松遼盆地渤海灣盆地鄂斯盆地和準噶爾盆通O2強化油開采技O2-OR可實現(xiàn)億噸O2封存量氣藏主要于鄂斯

盆地四川盆地渤海灣盆地和塔里木盆地利用枯竭氣藏可以封存153億噸O通O2強化天然氣開采O2-GR封存約90億噸CO2中國深部咸水層的CO2封存容量約為2.4其布含油氣盆地布基本相同其松遼盆地里木盆地和渤海灣盆地總封存量的一半蘇北盆地和鄂爾多斯盆地咸水也有較大封潛32表34國適碳封存的地點數(shù)據來KAPSARC表35國S布數(shù)據來生態(tài)部境規(guī)劃院中國科學院武土學研究中國2世紀議程管心總體來說中國的生物質資源較為緊缺其應用場景出要是缺少他脫碳段的領（如航空或本地成本較低的可持續(xù)生物質資源供給的情況從全國物質資源布均中國一半以上的物質資源集中四河安河北江蘇湖

南湖北浙江等9個西北地區(qū)和其他省區(qū)資源相對較在物質資源較的地隨著大規(guī)模集中化動化農林牧業(yè)發(fā)展趨勢帶來的生物質原料成本的下有可能產生一些本地化的基于質的化工生零碳化工能在地理布零碳化工地理能、基地規(guī)包括種零碳資源的布等這些因素進行綜合研究未國零碳化工能的潛在地理以零碳能圖表3該特在以西“金三角地區(qū)為代表的煤化工基地由于同時具備較優(yōu)的可再生能源和碳封存未來可同時發(fā)展煤化工耦合綠氫、煤化工應用CCS以及基于綠氫的Power-to-X甲醇生一地區(qū)仍有相當規(guī)模的煤基化工的原因在首先豐富的煤炭資源使得煤基化工成本競力突即使加上零碳手段的應仍有可能具備較強的經濟其次國內甲醇產能平均投產應用年限僅在8左而典型壽命一可達30因此在未來20左，基于避免擱淺資產的這分產能仍然可能在此管煤依然是重要的化工生產資通過綠氫的耦合或CCS的應，可以基本上消除生產過程碳排放煤更多是作為原碳組將作為產品的組而非以二氧化碳的形式進入大氣中因此在未來尤其是中短期煤化工結合零碳技術是一區(qū)域的典型特征同由于可生能源資源優(yōu)一地可能發(fā)展出布式的Powe-toX能。云南四重慶等西南地其水力資源優(yōu)以前相對較高的化石能源制甲醇成未來可成為基于綠氫的Power-oX醇的典區(qū)域益于天氣源來的經濟地區(qū)前國內天然氣制醇較為集中的地區(qū)但體而由表6國典零能區(qū)域及可能能類型????????

于需道運輸?shù)攘信涮鞖獯冀洕哉w較且國已禁止新建或擴建天氣醇因該地區(qū)的化能源醇經濟優(yōu)不明顯相西地區(qū)富的水力資可生能源制氫成即便在條件優(yōu)越的oX化工已能傳統(tǒng)路徑。具有較優(yōu)煤炭資源同時地處沿海的區(qū)以山東為代其潛在的零碳生產方式具有較大不確定性方一區(qū)域靠近渤海灣較好的碳封存地點同能得益于較好的海上電資，然由于沿海地區(qū)為用電大區(qū)較好的海上風電資源是否意味著較低零碳電力成本仍有不確定性此沿海位又該地區(qū)零碳化工面臨品的競尤其醇而一游消費是于制烯因若零醇生成本較地能選擇進甲醇作為制烯烴的原而不是在當?shù)剡M行碳排放主要生產環(huán)對于生物質資源較豐富的省只有可能出現(xiàn)規(guī)模相對較小的甲醇產能這主要是因國內生物質資源總量整體偏難以形成大規(guī)?？沙掷m(xù)的物質供此物質原料的運輸成本較因此更有能在質資源地附近成能需注的以討論的均是較典型的零醇能并有盡有能對他區(qū)零醇能布同樣依照現(xiàn)能慣零碳資源情況等因素進行綜合慮此零碳甲醇產能的布還和下游需求地以及運輸成本等因素關本研未此進行進一展開的討論。????????????????????????????50 100 200 500 ????????? ?????????? ???? ?????????? ????????類似圖表3顯中國典型的零碳合成氨產能區(qū)域以及相應能發(fā)展類型其原來煤制成氨能較多的地于同時距離碳封存地較未來轉型路徑以是煤制合成氨加CCS。在具有較優(yōu)可生能源資源的區(qū)未來將會是綠氫制合成氨的主要集中地醇不同點在成氨受進影響相對較，因目前其下游主要是農業(yè)用化肥具有較本地化的特征然而未正如第二章中提若合成氨未來作為燃料的作用愈加凸合成也會更多的及進口問題整體來中國綠氫成本優(yōu)勢明顯因此合成氨成本優(yōu)勢也相應的較為突因此國內零碳成氨能將較少受到國成氨的影響。烯生于油基原料高度依賴以油原但加零碳措施的產能地理布預不會前有太大差異而基于表7國典零碳成氨能區(qū)域及可能能類型?????

零碳資源的乙烯生產主要是甲醇為中間產品乙烯產地靠近甲醇產地甚至一體化將帶來更好的經濟效益因此產能布參考甲醇的零碳產能布在此本研究未對乙烯的零碳產能地理作進一的探。針