前言

化工行業(yè)是中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵行業(yè)之一，全國(guó)化工行業(yè)的碳排放占工業(yè)領(lǐng)域總排放的20%、占全國(guó)二氧化碳總排放的13%。化工行業(yè)也是難減排行業(yè)，其能源和原料難以被電氣化完全替代。此外，中國(guó)初級(jí)化工產(chǎn)品產(chǎn)能較新，也為快速轉(zhuǎn)型帶來一定挑戰(zhàn)。在雙碳目標(biāo)下，中國(guó)已著力構(gòu)建碳達(dá)峰碳中和“1+N”政策體系，增強(qiáng)頂層部署，并抓緊明確重點(diǎn)領(lǐng)域、重點(diǎn)行業(yè)以及各地的行動(dòng)方案。根據(jù)《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》，高耗能高排放項(xiàng)目嚴(yán)格落實(shí)產(chǎn)能等量或減量置換，對(duì)煤電、石化、煤化工等實(shí)行產(chǎn)能控制，未納入國(guó)家有關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)規(guī)劃的，一律不得新建改擴(kuò)建煉油項(xiàng)目和新建乙烯項(xiàng)目。目前，中國(guó)化工企業(yè)在積極推進(jìn)碳中和進(jìn)程，例如，中國(guó)石化力爭(zhēng)在國(guó)家目標(biāo)提前十年實(shí)現(xiàn)碳中和，寶豐集團(tuán)建設(shè)全球單廠規(guī)模最大太陽能電解水制氫項(xiàng)目以降低煤化工碳排放等等。落基山研究所（RMI）是國(guó)內(nèi)最早開展中國(guó)零碳圖景研究的機(jī)構(gòu)之一。早在2019年，落基山研究所與能源轉(zhuǎn)型委員會(huì)（ETC）發(fā)布《中國(guó)2050：一個(gè)全面實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化國(guó)家的零碳圖景》報(bào)告，對(duì)中國(guó)全經(jīng)濟(jì)體實(shí)現(xiàn)零碳進(jìn)行了情景分析，力圖為國(guó)家長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略目標(biāo)決策提供技術(shù)參考。2021年9月，落基山研究所發(fā)布《碳中和目標(biāo)下的中國(guó)鋼鐵零碳之路》報(bào)告，對(duì)鋼鐵行業(yè)如何實(shí)現(xiàn)零碳轉(zhuǎn)型和助力碳中和目標(biāo)，進(jìn)行了具體路線圖的分析和搭建。本報(bào)告《碳中和目標(biāo)下的中國(guó)化工零碳之路》同樣是落基山研究所針對(duì)重工業(yè)零碳轉(zhuǎn)型的系列研究報(bào)告之一，將針對(duì)化工行業(yè)，開展零碳轉(zhuǎn)型路線圖研究。

相比于鋼鐵和水泥的需求增長(zhǎng)放緩，中國(guó)化工行業(yè)的整體需求隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提升，需更長(zhǎng)的時(shí)間達(dá)到需求峰值。與控制需求相比，生產(chǎn)技術(shù)路徑的轉(zhuǎn)型更為重要。本報(bào)告的研究聚焦化工行業(yè)的零碳生產(chǎn)情景。本報(bào)告中，零碳生產(chǎn)即在化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中達(dá)到二氧化碳的凈零排放（可利用CCS等末端處理技術(shù)），最終產(chǎn)品為零碳化工產(chǎn)品。在此基礎(chǔ)上，化工行業(yè)應(yīng)優(yōu)化原料來源，促進(jìn)生產(chǎn)過程和原料的零碳，與上下游行業(yè)共同努力實(shí)現(xiàn)全生命周期凈零排放。低碳生產(chǎn)是零碳生產(chǎn)的過渡路徑，即大幅度降低生產(chǎn)過程中的碳排放?；ば袠I(yè)需要充分利用多樣的碳減排手段，從能源和原料角度，降低甚至消除生產(chǎn)過程中的碳排放，促進(jìn)化工行業(yè)的碳達(dá)峰和碳中和。我們的分析表明，在碳中和目標(biāo)下，中國(guó)三大化工產(chǎn)品合成氨、甲醇和乙烯的需求除了受傳統(tǒng)用途驅(qū)動(dòng)外，還將受新型需求點(diǎn)影響。此外，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、原料結(jié)構(gòu)、能耗結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝也將發(fā)生巨大變化。由于供需關(guān)系、技術(shù)發(fā)展速度、成本構(gòu)成等因素的不確定性，相比深入地研究和確定脫碳時(shí)間表，本研究更聚焦于在假設(shè)時(shí)間框架下中國(guó)化工行業(yè)的零碳轉(zhuǎn)型趨勢(shì)、短中長(zhǎng)期安排和技術(shù)經(jīng)濟(jì)路線圖，以期為政策制定、市場(chǎng)方向等提供參考。

一、開啟中國(guó)化工零碳之路：挑戰(zhàn)與優(yōu)勢(shì)

化工行業(yè)的二氧化碳排放占工業(yè)領(lǐng)域總排放的20%、占全國(guó)二氧化碳總排放的13%。中國(guó)是全球最大的化工產(chǎn)品生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，中國(guó)化工行業(yè)零碳轉(zhuǎn)型對(duì)全國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)至關(guān)重要，也對(duì)全球化工價(jià)值鏈低碳轉(zhuǎn)型意義重大。中國(guó)化工的零碳轉(zhuǎn)型之路挑戰(zhàn)和優(yōu)勢(shì)并存。其中，挑戰(zhàn)包括持續(xù)增加的需求、高煤炭依賴程度和較年輕的資產(chǎn)。此外，中國(guó)化工零碳轉(zhuǎn)型也具備獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，包括較強(qiáng)的新技術(shù)部署能力、以具備零碳轉(zhuǎn)型意愿和能力的國(guó)有化工企業(yè)為主導(dǎo)以及規(guī)?；?、集成化發(fā)展優(yōu)勢(shì)等。

（一）中國(guó)化工行業(yè)零碳轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)

化工是難減排的重工業(yè)行業(yè)之一，碳排放主要來自反應(yīng)過程和能源消耗。中國(guó)化工部門碳排放約為每年13億噸，在全國(guó)二氧化碳總排放中的占比為13%，占工業(yè)領(lǐng)域總排放的20%。此外，化工行業(yè)的非二氧化碳溫室氣體排放也將增加碳當(dāng)量排放，如合成氨產(chǎn)業(yè)鏈中產(chǎn)生的氧化亞氮和天然氣化工裝置逸散的甲烷等。作為重點(diǎn)耗能和排放行業(yè)之一，化工行業(yè)的企業(yè)也有望在未來幾年納入全國(guó)碳市場(chǎng)，成為中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和愿景的重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域。中國(guó)化工行業(yè)零碳轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)主要包括：

1）從需求端看，行業(yè)仍處于上升期，化工產(chǎn)品的總需求整體仍將不斷增加。

2）從供給端看，中國(guó)化工生產(chǎn)對(duì)煤依賴度高，而與煤相關(guān)的碳強(qiáng)度大大高于其他原料。

3）中國(guó)化工生產(chǎn)相關(guān)資產(chǎn)仍偏年輕化，快速轉(zhuǎn)型可能帶來的擱淺資產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)更高。

（二）中國(guó)化工行業(yè)零碳轉(zhuǎn)型的優(yōu)勢(shì)

中國(guó)化工行業(yè)在零碳轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)中也孕育著三大機(jī)會(huì)：

1）中國(guó)具有較強(qiáng)的技術(shù)集成水平，且市場(chǎng)規(guī)模大，擁有快速規(guī)?；瘧?yīng)用新技術(shù)的能力。

2）中國(guó)化工行業(yè)的主要企業(yè)以國(guó)有企業(yè)為主，有能力和資源帶動(dòng)行業(yè)的零碳轉(zhuǎn)型。

3）規(guī)?；季峙c產(chǎn)業(yè)集成趨勢(shì)明顯，有利于資源、能源的充分利用和規(guī)模經(jīng)濟(jì)發(fā)揮。

二、零碳圖景下化工行業(yè)供需展望

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(zhǎng)的部門，產(chǎn)業(yè)鏈較長(zhǎng)且產(chǎn)品繁多，細(xì)分產(chǎn)品的供需關(guān)系復(fù)雜。本研究認(rèn)為，未來合成氨消費(fèi)量將先降后升，主要需求來源為農(nóng)業(yè)和工業(yè)，長(zhǎng)期有作為船用燃料的增長(zhǎng)潛能；甲醇消費(fèi)量將先升后降，需求包括乙烯制取、甲醇燃料和傳統(tǒng)下游，其中用于乙烯制取穩(wěn)中有升，甲醇燃料和傳統(tǒng)下游逐步收緊；乙烯消費(fèi)量持續(xù)增長(zhǎng)，主要由終端產(chǎn)品塑料的龐大市場(chǎng)支撐，但由于塑料回收技術(shù)和體系日益成熟，原生塑料需求減少，導(dǎo)致乙烯消費(fèi)量增速放緩。

隨著中國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化逐漸步入后期，鋼鐵、水泥的需求長(zhǎng)期來看將有較明顯的減量趨勢(shì)。而與鋼鐵、水泥不同，化工行業(yè)零碳轉(zhuǎn)型的一大挑戰(zhàn)是相關(guān)產(chǎn)品需求仍有持續(xù)上漲趨勢(shì)。因此，分析化工零碳轉(zhuǎn)型的第一步，是對(duì)行業(yè)內(nèi)主要產(chǎn)品的供給和需求進(jìn)行展望，深入分析其影響因素，以及碳中和新約束對(duì)產(chǎn)品供求情況的作用。本章將針對(duì)合成氨、甲醇和乙烯三個(gè)主要基礎(chǔ)化工產(chǎn)品的供需情況進(jìn)行分析展望。

（一）合成氨

合成氨的供需量主要受下游需求影響，受進(jìn)出口影響較小。合成氨2020年的表觀消費(fèi)量為6000萬噸，增速約為2%，主要消費(fèi)領(lǐng)域?yàn)檗r(nóng)業(yè)部門和工業(yè)部門，未來，船運(yùn)燃料或?qū)⒊蔀楹铣砂钡闹匾枨笤鲩L(zhǎng)點(diǎn)。

農(nóng)業(yè)是合成氨需求的主要來源，其次是工業(yè)需求。其中，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，合成氨主要用于生產(chǎn)尿素，進(jìn)而直接施肥或生產(chǎn)復(fù)合肥。在工業(yè)中，合成氨可用于生產(chǎn)三聚氰胺、脲醛樹脂、炸藥、殺蟲劑等。目前，合成氨在農(nóng)業(yè)的消費(fèi)量占總體的約70%，工業(yè)約占30%。在“減肥增化”的背景下，未來合成氨的農(nóng)業(yè)消費(fèi)占比將逐漸下降，而工業(yè)方面的需求可呈上漲趨勢(shì)。此外，在碳中和背景下，除目前已有用途外，合成氨作為潛在的船運(yùn)新型燃料，可能出現(xiàn)新的需求增長(zhǎng)點(diǎn)。

合成氨在農(nóng)業(yè)方面的需求呈降低趨勢(shì)，主要原因是化肥利用效率的提高?！笆濉币詠?，我國(guó)化肥消費(fèi)總量呈下降趨勢(shì)，提前實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)部2015年提出的《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》。隨著中國(guó)人口增長(zhǎng)放緩、漸趨穩(wěn)定并緩慢下降，中國(guó)的化肥消費(fèi)量將逐漸平穩(wěn)并下降。

工業(yè)方面，合成氨的需求有可能上升。在工業(yè)領(lǐng)域，合成氨的主要產(chǎn)品炸藥、脲醛樹脂等廣泛應(yīng)用于采石采礦、土木建筑等領(lǐng)域。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)民生活品質(zhì)的提升，相應(yīng)的合成氨工業(yè)需求將有一定程度上漲。但考慮到中國(guó)的工業(yè)化、城鎮(zhèn)化逐漸步入后期階段，相關(guān)開發(fā)、土建等需求空間有限，這部分的合成氨需求也不會(huì)出現(xiàn)大規(guī)模上漲。

未來，合成氨作為船運(yùn)等領(lǐng)域的新型能源，可能爆發(fā)新的需求增長(zhǎng)點(diǎn)。作為能源載體，合成氨具有穩(wěn)定可靠、易液化易儲(chǔ)運(yùn)等特點(diǎn)，且可利用氫制取并可在必要時(shí)轉(zhuǎn)化為氫，是克服氫較難實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、高效、安全、低成本運(yùn)輸?shù)葐栴}的重要介質(zhì)。

（二）甲醇

中國(guó)甲醇供需情況主要受下游消費(fèi)影響，進(jìn)出口對(duì)中國(guó)甲醇供需的長(zhǎng)期影響有限，總體供需趨勢(shì)為先增后減。2020年，中國(guó)甲醇的表觀消費(fèi)量為8170萬噸，增速約為6%。甲醇的需求側(cè)有作為原料甲醇制乙烯（MTO）、傳統(tǒng)下游（乙酸、MTBE、甲醛等）和作為燃料應(yīng)用，占比分別為51%、34%和15%。未來制乙烯需求占比不斷擴(kuò)大，而傳統(tǒng)下游占比下降，甲醇燃料需求占比穩(wěn)中有升。

乙酸、MTBE、甲醛等的傳統(tǒng)下游需求穩(wěn)中有降，且長(zhǎng)期降幅將逐步增大。甲醇的傳統(tǒng)下游為乙酸、MTBE、甲醛等，主要用于建材裝潢、成品油添加劑等領(lǐng)域。未來，在環(huán)保、安監(jiān)、雙控的背景下，傳統(tǒng)下游需求量將受到限制。

MTO的增長(zhǎng)潛能較大，MTO可以高效利用煤炭資源，并緩解對(duì)進(jìn)口原油的依賴。乙烯是重要的石油化工行業(yè)基礎(chǔ)化工品，利用甲醇制乙烯將提高甲醇需求端的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)煤炭?jī)r(jià)格較低且油價(jià)較高時(shí)，煤制甲醇制乙烯的成本優(yōu)勢(shì)大于石腦油制乙烯工藝。以MTO為主的甲醇新型下游需求占比在2020年從44%增至51%。未來，若乙烯需求量隨著下游高端塑料等需求增加而增加，將向上傳導(dǎo)至甲醇需求上漲。但由于現(xiàn)階段甲醇制取多以煤炭為原料，能耗和碳排放問題將限制甲醇制乙烯路徑需求量。

甲醇燃料是一種較為清潔的液態(tài)燃料，其作為燃料的需求有望有一定增長(zhǎng)，但長(zhǎng)期需求有限。以甲醇代替煤炭作為燃料，排放的PM2.5將減少80%以上，氮氧化物減少90%以上。“十三五”期間，隨著對(duì)高效、清潔燃料的大力推廣和煤改氣等政策的執(zhí)行，甲醇燃料得到一定程度的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域包括甲醇汽油、甲醇汽車、甲醇鍋爐、甲醇灶臺(tái)以及船舶燃料等。2020年，甲醇燃料消費(fèi)量為1220萬噸，占甲醇消費(fèi)總量的15%。

甲醇進(jìn)口量將隨著國(guó)內(nèi)供需結(jié)構(gòu)的優(yōu)化而緩步下降。2020年甲醇進(jìn)口1300萬噸，占總表觀消費(fèi)量的16%，而出口僅在偶有套利空間時(shí)少量發(fā)生。國(guó)內(nèi)計(jì)劃產(chǎn)能和在建產(chǎn)能的陸續(xù)投產(chǎn)，將在短期內(nèi)減少進(jìn)口依賴度，中期對(duì)產(chǎn)能結(jié)構(gòu)的調(diào)整優(yōu)化使得甲醇進(jìn)口量趨于穩(wěn)定，長(zhǎng)期的甲醇需求下降可能進(jìn)一步壓低甲醇進(jìn)口量。甲醇的未來需求量也受到綠色甲醇制取技術(shù)發(fā)展的影響。現(xiàn)有的煤炭為主的生產(chǎn)路徑碳排放高，如果可大規(guī)模推廣甲醇的低碳、零碳生產(chǎn)路徑，則可從供給端推動(dòng)需求端發(fā)展，進(jìn)而擴(kuò)大甲醇行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模。

（三）乙烯

國(guó)內(nèi)乙烯的產(chǎn)量主要由下游需求量和進(jìn)出口量?jī)煞矫骝?qū)動(dòng)，本研究主要分析下游需求的影響。由于乙烯不適宜長(zhǎng)途運(yùn)輸，全球通常以乙烯下游衍生物而不是乙烯的形式進(jìn)行貿(mào)易。目前，國(guó)內(nèi)乙烯下游需求中，聚乙烯、乙二醇、苯乙烯均存在較大進(jìn)口缺口，2019年進(jìn)口依賴度約48%、56%、26%。未來國(guó)內(nèi)煤化工制乙烯路徑的發(fā)展有可能降低進(jìn)口依賴。綜上，由于進(jìn)出口情況還會(huì)受各國(guó)產(chǎn)品成本、資源可得性、各類產(chǎn)品供需等多重因素影響，未來發(fā)展趨勢(shì)不確定因素較大。本研究在假設(shè)乙烯需求均來自國(guó)內(nèi)自給的情景中，分析未來供需情況。

乙烯是石化工業(yè)的基礎(chǔ)原料，其產(chǎn)品占石化產(chǎn)品的75%以上。2020年，我國(guó)乙烯產(chǎn)量為2160萬噸，表觀消費(fèi)量3370萬噸，當(dāng)量消費(fèi)量6280萬噸。聚乙烯是乙烯最大的下游產(chǎn)品，占比61%，另外，乙二醇占17%、苯乙烯占6.5%、環(huán)氧乙烷5%。未來，乙烯的下游消費(fèi)中，聚乙烯仍將是最大的增長(zhǎng)點(diǎn)，其余領(lǐng)域消費(fèi)較為平穩(wěn)。聚乙烯是被最廣泛應(yīng)用的塑料品種之一，本研究從分析塑料的未來需求入手，探究對(duì)乙烯供需的可能影響。

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(chǎn)品。近10年來，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大背景下，全球塑料市場(chǎng)規(guī)模穩(wěn)步增加。2019年，全球原生塑料產(chǎn)量達(dá)到3.7億噸。面對(duì)需求快速增長(zhǎng)，世界自然基金會(huì)預(yù)測(cè)，如果在廢塑料處理技術(shù)及管理方式上無重大改變及發(fā)展，則至2030年原生塑料產(chǎn)量將在目前基礎(chǔ)上再次提升40%。中國(guó)是全球最大的塑料生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，目前每年的塑料表觀消費(fèi)量超過8000萬噸。未來，隨著生活水平提高，中國(guó)對(duì)塑料的需求仍將持續(xù)上漲。目前，中國(guó)的年人均塑料消費(fèi)量為45kg左右，約是主要發(fā)達(dá)國(guó)家的一半，假設(shè)到2050年，中國(guó)的人均塑料消費(fèi)量接近當(dāng)前部分發(fā)達(dá)國(guó)家的平均消費(fèi)量，那么屆時(shí)中國(guó)塑料消費(fèi)總量將達(dá)到1.2億噸以上。

塑料是乙烯需求的主要來源，其回收利用潛力的充分釋放，可大大降低對(duì)初級(jí)原料乙烯的需求。此外，生物基等替代原料也可能降低原料乙烯的需求量。過去5年，中國(guó)每年的塑料回收量在1800萬噸左右，目前，按占廢塑料產(chǎn)生量的比例計(jì)，中國(guó)的塑料回收利用率為27.8%16。通過減少低質(zhì)包裝塑料產(chǎn)能，限制包裝塑料出口，提高包裝用廢塑料回收比例，預(yù)計(jì)到2030年和2035年廢棄塑料回收利用體系分別增加1000萬噸/年、1500萬噸/年的回收和處理能力。

塑料回收利用潛力的釋放主要來自于兩方面，即由回收體系完善帶動(dòng)的物理回收水平提升，和由技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動(dòng)的化學(xué)回收市場(chǎng)的擴(kuò)張。2030年前，塑料回收利用潛力的釋放主要來自物理回收水平的提高，而化學(xué)回收在2030年后有望得到較大規(guī)模的應(yīng)用。物理回收潛力的釋放主要來自前端回收、分類和收集系統(tǒng)的完善。以歐盟為例，2018年的2910萬噸塑料中，混合收集的1510萬噸廢塑料只有6%可用于物理回收，而分類收集的1400萬噸廢塑料有62%可用于物理回收?；瘜W(xué)回收方面，目前相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)和成套技術(shù)已經(jīng)有顯著的進(jìn)展和突破，并陸續(xù)進(jìn)入驗(yàn)證示范階段，未來需要進(jìn)一步技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)鏈條完善，快速實(shí)現(xiàn)規(guī)模化。

三、化工行業(yè)碳減排路徑：立足資源稟賦，發(fā)展顛覆技術(shù)

化工行業(yè)碳減排可從消費(fèi)側(cè)和供給側(cè)入手，路徑包括消費(fèi)減量、產(chǎn)品高端化、終端替代、效率提升、燃料替代、原料替代和末端處理這七大方面。從技術(shù)方案看，在化工產(chǎn)品生產(chǎn)中，可從原料低碳、燃料低碳和系統(tǒng)節(jié)能三個(gè)維度考慮碳減排。從經(jīng)濟(jì)性看，綠氫、CCS等顛覆性技術(shù)的成本下降將使化工低碳、零碳生產(chǎn)的成本競(jìng)爭(zhēng)力將大大提升。本章將主要以合成氨、甲醇、乙烯三大產(chǎn)品為例，探討中國(guó)化工零碳轉(zhuǎn)型的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)可行性。

（一）技術(shù)可行性：化工行業(yè)碳減排路徑

化工行業(yè)低碳、零碳轉(zhuǎn)型應(yīng)從需求側(cè)和供給側(cè)兩方面入手，碳減排抓手包括需求減量、效率提升、燃料和原料替代以及末端處理等多個(gè)方面。消費(fèi)側(cè)的碳減排舉措包括消費(fèi)減量、產(chǎn)品高端化、終端替代三類；供給側(cè)的碳減排舉措包括效率提升、燃料替代、原料替代和末端處理四大類（圖表9）。

1.消費(fèi)側(cè)碳減排路徑

消費(fèi)側(cè)碳減排的重點(diǎn)是減少對(duì)能耗密集型產(chǎn)品的依賴度，一方面是通過提高效率、回收利用等減少同等服務(wù)水平下的需求，另一方面也包括向更綠色、環(huán)保、高端的產(chǎn)品或替代產(chǎn)品轉(zhuǎn)移。需求側(cè)碳減排路徑包括消費(fèi)減量、產(chǎn)品高端化、終端替代等。

●消費(fèi)減量：消費(fèi)減量可以從源頭降低能耗和碳排放，不同產(chǎn)品的消費(fèi)減量潛能不同

●產(chǎn)品高端化：產(chǎn)品高端化可有效淘汰落后產(chǎn)能和優(yōu)化低端產(chǎn)能，降低行業(yè)能耗和碳排放。

●終端替代：在滿足服務(wù)功能的同時(shí)，化工產(chǎn)品在終端應(yīng)用上可以由更環(huán)保的產(chǎn)品提供。

2.供給側(cè)碳減排路徑

供給側(cè)碳減排路徑對(duì)化工生產(chǎn)提出更高的技術(shù)要求。化工行業(yè)的碳排放主要來自反應(yīng)過程和能源消耗。不同生產(chǎn)路徑有不同的排放結(jié)構(gòu)，如煤制甲醇的主要碳排放來源為反應(yīng)過程，而乙烷制乙烯的主要碳排放來源為能源消耗。供給側(cè)碳減排主要從反應(yīng)過程和能源消耗入手，輔以負(fù)碳技術(shù)，以充分實(shí)現(xiàn)碳減排。具體措施包括：

●效率提升

化工反應(yīng)大多在高溫高壓催化劑的反應(yīng)條件下進(jìn)行，因此對(duì)于能源消耗有較高的要求，有效管理熱能、催化劑高效化等都是提高能效的有效方法。

●燃料替代

效率提升是通過減少能源需求量來降低碳排放，而燃料替代是從燃料本身的角度，通過降低或者消除單位能源對(duì)應(yīng)的碳排放量，以達(dá)到碳減排的目的。包括：

a.電加熱：電氣化是替代化石能源的重要手段，化學(xué)反應(yīng)中的溫度壓力要求大多可通過以電為能源的反應(yīng)器達(dá)到，例如電裂解爐可以作為制取烯烴的反應(yīng)器。

b.生物質(zhì)：生物質(zhì)資源包含秸稈、畜禽糞便、林業(yè)廢棄物等，工業(yè)利用的生物質(zhì)燃料多為生物質(zhì)天然氣或生物質(zhì)液體燃料。

c.氫能：氫能是理想的清潔能源，燃燒后僅生成水，且可滿足特定化學(xué)反應(yīng)需要的較高溫度。

●原料替代

原料替代可以降低反應(yīng)過程的碳排放。提高化工產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率為現(xiàn)階段的主要方式，例如利用乙烷制取乙烯可大幅提高乙烯產(chǎn)品的收率。長(zhǎng)期來看，零碳來源的資源將成為化工生產(chǎn)的主要原料，在不能完全實(shí)現(xiàn)原料零碳的情況下，通過調(diào)配原料比例，也可以最大限度減少反應(yīng)過程的碳排放。

a.綠氫和Power-to-X（PtX）：綠氫的應(yīng)用可以有效地解決傳統(tǒng)化石能源原料碳?xì)浔绕叩膯栴}。

b.生物質(zhì)：生物質(zhì)的化工原料利用多以乙醇為中間體，制取乙烯等高附加值化學(xué)品。

●末端處理

對(duì)于經(jīng)過原料、能源等不同維度的碳減排仍然剩余的碳排放，負(fù)碳技術(shù)將成為支撐全面脫碳的末端處理手段。CCS（碳捕集與封存）將捕集的二氧化碳處理壓縮并注入地下的油氣田或咸水層，并永久封存在地下。為提高經(jīng)濟(jì)性，中短期的CCS可以與成熟油氣田EOR（提高采收率）相結(jié)合，而長(zhǎng)期應(yīng)以咸水層封存為主以提高封存量。

（二）經(jīng)濟(jì)可行性：零碳解決方案的成本分析

從經(jīng)濟(jì)性看，由于未來綠氫、CCS等顛覆性技術(shù)的成本有望大幅下降（圖表14），化工低碳、零碳生產(chǎn)的成本競(jìng)爭(zhēng)力將大大提升。低碳、零碳生產(chǎn)路徑的成本主要取決于燃料和原料成本，相比之下，設(shè)備等的資本投入所起的作用較小，除非需要進(jìn)行大范圍的改造。此外，由于資源稟賦和市場(chǎng)現(xiàn)狀不同，各種零碳生產(chǎn)路徑的成本競(jìng)爭(zhēng)力在各地區(qū)間也有所差異。

綠氫是化工零碳生產(chǎn)的重要原料，其成本的降低主要來自可再生發(fā)電成本的急劇下降、制氫設(shè)備成本的降低和轉(zhuǎn)化效率的提升?；どa(chǎn)中產(chǎn)生的CO?濃度較高，為相對(duì)低成本的CCS應(yīng)用創(chuàng)造了絕佳條件。

在中國(guó)，由于生物質(zhì)資源相對(duì)有限，盡管未來生物質(zhì)大規(guī)模利用趨勢(shì)有望降低基于生物質(zhì)的零碳化工生產(chǎn)的成本，但和其他零碳技術(shù)相比，生物質(zhì)扮演的角色有限，僅可能在生物質(zhì)資源尤其優(yōu)越的地區(qū)得到較大規(guī)模應(yīng)用。本章節(jié)將分別針對(duì)合成氨、甲醇和乙烯三種主要的初級(jí)化工產(chǎn)品，分析不同零碳生產(chǎn)路徑的成本經(jīng)濟(jì)性。

1.合成氨

未來，應(yīng)用煤+CCS或綠氫是零碳合成氨生產(chǎn)的最有經(jīng)濟(jì)性的手段。即使在目前，在可再生能源條件較為優(yōu)越時(shí)，綠氫合成氨已經(jīng)能在成本上和傳統(tǒng)的煤制合成氨競(jìng)爭(zhēng)。國(guó)際能源署在2019年的一項(xiàng)研究指出，通過有效利用風(fēng)光資源，中國(guó)綠氫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。由于原料差異（如煤、天然氣等）及其價(jià)格波動(dòng)，目前合成氨成本也較為敏感。未來，一方面，碳價(jià)將削弱基于化石能源的合成氨的成本經(jīng)濟(jì)性；另一方面，CCS和綠氫成本的加速下降將使零碳生產(chǎn)路徑更有競(jìng)爭(zhēng)力。

2.甲醇

甲醇的零碳生產(chǎn)路徑按原料劃分，可分為仍依賴化石能源（主要是煤）的路徑和采用新型替代原料的路徑。其中，前者由于產(chǎn)品中的碳依然來自化石能源，有可能在全生命周期結(jié)束時(shí)依然排放到大氣中。要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程和原料碳中和，這部分碳仍需用碳匯的手段進(jìn)行抵消。

在上述分類中，前者包括傳統(tǒng)的煤制甲醇結(jié)合CCS，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(chǎn)路徑可以在很大 程度上避免反應(yīng)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 Power-to-X制甲醇，以及生物質(zhì)制甲醇兩種。其 中，Power-to-X路徑除綠氫外，還需要二氧化碳作為原料，若二氧化碳來自空氣碳捕獲或生物質(zhì)來源，則甲醇可認(rèn)為是生產(chǎn)過程和原料均零碳；若二氧化碳來自工業(yè)尾氣，那么這部分碳在產(chǎn)品生命 周期結(jié)束時(shí)仍然可能排放到大氣中，因此僅有生產(chǎn)過程零碳。與合成氨的情況類似，在短期內(nèi)，在傳統(tǒng)的煤制甲醇中應(yīng)用CCS是短期內(nèi)最有經(jīng)濟(jì)性的零碳生產(chǎn)路徑。

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?xì)浔鹊暮铣蓺?，需要補(bǔ)充作為原料的綠氫。到2050年，用這一路徑生產(chǎn)的甲醇成本約為2000元/噸。雖然成本經(jīng)濟(jì)性較高，但從全生命周期看，由于碳組分仍來自煤，在甲醇終端消費(fèi)或處置中仍可能帶來碳排放。

生物質(zhì)制甲醇的成本在短期內(nèi)比基于綠氫的路徑成本更低，但由于國(guó)內(nèi)生物質(zhì)資源較短缺，原料成本高，長(zhǎng)期來看，生物質(zhì)制甲醇在甲醇零碳轉(zhuǎn)型中的作用有限。

3.乙烯

目前，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(gòu)成，其中煤炭路徑的原料成本約占總成本的25%，石腦油路徑約占75%，而輕烴路徑約占39%。煤炭、石腦油和輕烴價(jià)格對(duì)乙烯制取的經(jīng)濟(jì)性起重要作用，也影響不同原料的競(jìng)爭(zhēng)格局。2020年國(guó)際油價(jià)下跌，石油價(jià)格隨之下降，煤炭路線在低油價(jià)環(huán)境下受到擠壓。油價(jià)每下降10美元，油制烯烴成本下降約800元/噸。煤制烯烴的可盈利臨界油價(jià)在45美元/桶（280元/桶）左右，低成本煤化工可將臨界油價(jià)壓至40美元/桶（250元/桶）以下。

相比煤化工，石油化工的原料反應(yīng)過程碳排放較少，碳排放多來自為達(dá)到反應(yīng)溫度的燃料燃燒。零碳乙烯可分別使用石腦油、輕烴、綠色甲醇、生物質(zhì)和二氧化碳、水為原料。石腦油和輕烴路徑所需溫度較高，前者多依賴副產(chǎn)物燃燒，后者還需副產(chǎn)物以外的化石燃料補(bǔ)充。由此產(chǎn)生的二氧化碳應(yīng)加CCS進(jìn)行處理。電裂解爐技術(shù)可有效替代石腦油和輕烴路徑中的化石燃料燃燒，在電價(jià)較低時(shí)有較強(qiáng)的成本優(yōu)勢(shì)，且設(shè)備投入僅略高于傳統(tǒng)裂解爐。電裂解爐能量傳遞效率更高，但如何利用電能高效經(jīng)濟(jì)地達(dá)到800℃以上高溫，仍為規(guī)?；瘧?yīng)用需要解決的問題。甲醇制乙烯（MTO）已較為成熟，目前甲醇價(jià)格占總成本的70%以上。MTO的反應(yīng)溫度為約400℃，用電裂解爐替代難度更低但在零碳情景下，原料甲醇需來自零碳路徑。生物質(zhì)制乙烯可選用多種原料，較為常用的是生物乙醇，但此方案成本較高且原料有限。Power-to-X技術(shù)一項(xiàng)顛覆性技術(shù)，利用二氧化碳和氫氣直接制取乙烯，仍處于較早期。

四、中國(guó)化工零碳之路：時(shí)間、空間演變和轉(zhuǎn)型模式

本章分別以合成氨、甲醇和乙烯為代表，分別分析零碳轉(zhuǎn)型過程中這些產(chǎn)品生產(chǎn)路徑在短期、中期和長(zhǎng)期內(nèi)滲透率的變化，展現(xiàn)中國(guó)化工行業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)零碳的發(fā)展情況。本章也將結(jié)合既有化工生產(chǎn)流程、零碳資源分布、成本性等多項(xiàng)因素，闡述分地區(qū)的重點(diǎn)零碳行動(dòng)，及可能的最終零碳產(chǎn)能布局構(gòu)想。此外，結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)，本章也對(duì)未來中國(guó)化工零碳轉(zhuǎn)型的大基地模式、分布式生產(chǎn)模式和與進(jìn)口競(jìng)爭(zhēng)模式可能的特點(diǎn)和關(guān)鍵行動(dòng)進(jìn)行討論。

（一）中國(guó)化工零碳轉(zhuǎn)型時(shí)間線

化工行業(yè)零碳轉(zhuǎn)型的舉措包括產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整（含原料結(jié)構(gòu)調(diào)整、燃料結(jié)構(gòu)調(diào)整）、節(jié)能技術(shù)改造、資源循環(huán)利用、末端捕集封存等。由于不同措施技術(shù)水平、成本經(jīng)濟(jì)性以及和發(fā)展階段匹配性等因素的不同，需要綜合考慮，采取最佳的行動(dòng)時(shí)間和力度。原料調(diào)整是中國(guó)化工零碳轉(zhuǎn)型的最主要碳減排抓手之一，本研究將主要從原料調(diào)整的角度出發(fā)，探討中國(guó)化工零碳轉(zhuǎn)型的時(shí)間線，并對(duì)各時(shí)點(diǎn)上其他舉措應(yīng)如何實(shí)施進(jìn)行分析。在零碳情景下，中國(guó)化工行業(yè)的轉(zhuǎn)型之路將呈現(xiàn)以下幾個(gè)主要特征：

1）當(dāng)前以煤為主要原料的“一家獨(dú)大”的生產(chǎn)模式將逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N原料并重，且由于Power-to-X路徑的逐漸擴(kuò)張，綠氫將取代煤成為最重要的原料。

2）由于現(xiàn)有的基于化石能源的資產(chǎn)較年輕，中短期內(nèi)需規(guī)?；卦谝延匈Y產(chǎn)上添加CCS，而基于綠氫路徑的規(guī)模化發(fā)展將更多發(fā)生在中長(zhǎng)期。

3）在退出落后產(chǎn)能和碳排放約束雙重條件下，即使基于化石能源的生產(chǎn)路徑可配備CCS，但整體來看，基于煤、氣等的資產(chǎn)仍然會(huì)有較大規(guī)模的退出。

本研究分別對(duì)合成氨、甲醇和乙烯零碳轉(zhuǎn)型過程中不同生產(chǎn)路徑滲透率和規(guī)模變化情況進(jìn)行分析。

1.合成氨

零碳情景下，在農(nóng)業(yè)用途需求整體下降、工業(yè)用途需求緩慢上升、能源用途需求顯著擴(kuò)張三大趨勢(shì)的整體作用下，國(guó)內(nèi)合成氨的總需求量從目前到2050年間將呈現(xiàn)先下降后上升的“U型”曲線。從生產(chǎn)路徑看，基于煤的產(chǎn)能將持續(xù)退出，在運(yùn)行的煤基產(chǎn)能配備CCS的比例逐漸提升，基于綠氫的PtX產(chǎn)能逐漸擴(kuò)張，并在2040年后更快速規(guī)?；?/p>

2.甲醇

在零碳情景下，中國(guó)的甲醇產(chǎn)量將在2030年左右達(dá)峰，達(dá)到1億噸，此后逐漸下降至2050年的6950萬噸，較目前的水平低約15%。相應(yīng)地，從生產(chǎn)路徑看，在2020年到2030年的產(chǎn)量提升階段，增加的產(chǎn)量主要來自PtX等零碳生產(chǎn)路徑，但由于規(guī)劃的慣性，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(chǎn)量下降階段，基于煤的產(chǎn)能將快速退出，尤其是無配備CCS或耦合綠氫的資產(chǎn)，將全部退出。

3.乙烯

目前，中國(guó)制乙烯的主要原料基于石油（主要為石腦油），比例達(dá)71%，煤制烯烴和甲醇制烯烴（MTO）共計(jì)19%，此外有10%左右乙烯來自乙烷等輕烴路線。中國(guó)乙烯的零碳轉(zhuǎn)型路徑將呈現(xiàn)以下特征。首先，原料將從以石油基為主向多種原料并存轉(zhuǎn)變。一方面，原料輕質(zhì)化由于帶來大量能效提升潛力，將大大有利于碳減排，因此輕烴原料路線可能有一定增長(zhǎng)。石腦油原料路線由于計(jì)劃投產(chǎn)的慣性，在短期內(nèi)仍有一定增長(zhǎng)，但中長(zhǎng)期看占比逐漸下降。另一方面，甲醇制烯烴路線也將得到一定發(fā)展，甲醇原料可來自多種生產(chǎn)路徑，且中長(zhǎng)期看，甲醇原料均來自零碳路徑。同時(shí)，以化石能源為原料的生產(chǎn)路徑中，CCS的比例逐漸提升。此外，生物質(zhì)制乙烯以及PtX直接制乙烯等新型零碳生產(chǎn)路徑，也將在長(zhǎng)期扮演一定角色。

（二）中國(guó)化工零碳產(chǎn)能地理分布

化工零碳生產(chǎn)路徑依賴于各類零碳技術(shù)和資源，包括零碳電力、CCS封存地、生物質(zhì)資源等。從技術(shù)可行性、成本經(jīng)濟(jì)性和資源可得性三個(gè)角度綜合考慮，化工零碳生產(chǎn)的產(chǎn)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(yīng)地，從供給側(cè)看，化工生產(chǎn)的分布將可能從趨近化石能源向趨近零碳資源轉(zhuǎn)變。當(dāng)然，產(chǎn)能的分布也將在一定程度上取決于市場(chǎng)的分布。

1.中國(guó)化工產(chǎn)能分布特征

目前，國(guó)內(nèi)的化工產(chǎn)能分布有明顯近化石能源資源的區(qū)位特征。具體表現(xiàn)在，中國(guó)的煤化工生產(chǎn)主要集中在大型煤化工基地，呈現(xiàn)以能源化工“金三角”為核心、以新疆和青海為補(bǔ)充、以東部沿海為外延的產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局（圖表30左）。國(guó)內(nèi)的石油化工同樣具有明顯的基地化發(fā)展特征，中國(guó)七大世界級(jí)石化產(chǎn)業(yè)基地包括大連長(zhǎng)興島、河北曹妃甸、江蘇連云港、浙江寧波、上海漕涇、廣東惠州和福建漳州古雷，全部投射沿海重點(diǎn)開發(fā)地區(qū)，同時(shí)立足于海上原油進(jìn)口的重要通道（圖表30右）。從三種主要的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品的產(chǎn)能分布看，主要的合成氨和甲醇的產(chǎn)能均靠近煤炭資源，分布于大型煤炭基地及其附近，而石腦油和乙烯的產(chǎn)能多沿海分布于中國(guó)七大石化基地（圖表31）。

對(duì)于合成氨、甲醇和乙烯，除以煤和石油為原料外，還有天然氣、焦?fàn)t氣等其他原料。這些產(chǎn)能也有分布于大型基地之外的地區(qū)，但是，未來重點(diǎn)的脫碳區(qū)域仍然是以煤和石油為原料的區(qū)域。以甲醇為例，目前國(guó)內(nèi)甲醇生產(chǎn)的原料包括煤、天然氣、焦?fàn)t氣等，其中煤制甲醇占75%以上。按原料的不同，產(chǎn)能聚集區(qū)域也存在差異。在未來，由于資源限制，即使沒有零碳轉(zhuǎn)型壓力，天然氣和焦?fàn)t氣制甲醇也將被逐漸淘汰（圖表32）。

●零碳資源的地理分布

中國(guó)零碳電力資源分布主要集中在西部和北部地區(qū)。其中“三北”地區(qū)（東北、西北和華北）風(fēng)能資源占中國(guó)風(fēng)能資源的90%以上，西部和北部地區(qū)太陽能資源占總體的80%以上。此外，由于大量的棄風(fēng)棄光現(xiàn)象，西部和北部多數(shù)省份已經(jīng)引入了降低可再生能源成本的價(jià)格機(jī)制。除了西部和北部，西南地區(qū)也有豐富的水力資源和良好的議價(jià)機(jī)制。中國(guó)80%左右的水能資源分布在西南部地區(qū)，西藏、四川、云南和青海等地的水力資源條件優(yōu)越。對(duì)于東部沿海地區(qū)，盡管目前的電價(jià)較高，但未來，由于海上風(fēng)電的進(jìn)一步發(fā)展和電力市場(chǎng)改革的推進(jìn)，零碳電力價(jià)格也有可能進(jìn)一步降低。

中國(guó)的CCS地質(zhì)封存潛力約為1.21-4.13萬億噸，適合進(jìn)行碳捕集和封存的地點(diǎn)主要集中在東北、西北、華北南部、四川盆地等具有大量咸水層以及油田、煤層氣田、常規(guī)天然氣田和頁巖氣田等地質(zhì)條件的地區(qū)（圖表34）。國(guó)內(nèi)油田主要集中在松遼盆地、渤海灣盆地、鄂爾多斯盆地和準(zhǔn)噶爾盆地，通過CO2強(qiáng)化石油開采技術(shù)（CO2-EOR）可實(shí)現(xiàn)51億噸CO2封存量。氣藏主要分布于鄂爾多斯盆地、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約153億噸CO2，通過CO2強(qiáng)化天然氣開采技術(shù)（CO2-EGR）可封存約90億噸CO2。中國(guó)深部咸水層的CO2封存容量約為2.4萬億噸，其分布與含油氣盆地分布基本相同。其中，松遼盆地、塔里木盆地和渤海灣盆地約占總封存量的一半。蘇北盆地和鄂爾多斯盆地深部咸水層也具有較大封存潛力。

總體來說，中國(guó)的生物質(zhì)資源較為緊缺，其應(yīng)用場(chǎng)景主要是缺少其他脫碳手段的領(lǐng)域（如航空），或本地具有成本較低的可持續(xù)生物質(zhì)資源供給的情況。從全國(guó)看，生物質(zhì)資源分布不均。中國(guó)一半以上的生物質(zhì)資源集中在四川、河南、山東、安徽、河北、江蘇、湖南、湖北、浙江等9個(gè)省，西北地區(qū)和其他省區(qū)資源相對(duì)較少。在生物質(zhì)資源較豐富的地區(qū)，隨著大規(guī)模、集中化、自動(dòng)化農(nóng)林牧業(yè)發(fā)展趨勢(shì)帶來的生物質(zhì)原料成本的下降，有可能產(chǎn)生一些本地化的基于生物質(zhì)的化工生產(chǎn)。

●零碳化工產(chǎn)能潛在地理分布

零碳化工產(chǎn)能的地理分布的約束因素既包括了目前產(chǎn)能分布慣性、已有基地規(guī)劃，也包括各種零碳資源的分布等。對(duì)這些因素進(jìn)行綜合分析，本研究得出了未來中國(guó)零碳化工產(chǎn)能的潛在地理分布。以甲醇的零碳產(chǎn)能為例（圖表36），總體來說，該分布呈現(xiàn)以下特征：

1）在以西北“金三角”地區(qū)為代表的煤化工基地，由于同時(shí)具備較優(yōu)的可再生能源和碳封存地，未來可同時(shí)發(fā)展煤化工耦合綠氫、煤化工應(yīng)用CCS以及基于綠氫的Power-to-X甲醇生產(chǎn)。

2）在云南、四川、重慶等西南地區(qū)，由于其水力資源優(yōu)勢(shì)以及目前相對(duì)較高的化石能源制甲醇成本，未來可成為基于綠氫的Powerto-X制甲醇的典型區(qū)域。

3）具有較優(yōu)煤炭資源同時(shí)地處沿海的區(qū)域，以山東為代表，其潛在的零碳生產(chǎn)方式具有較大不確定性。

4）對(duì)于生物質(zhì)資源較豐富的省份，只有可能出現(xiàn)規(guī)模相對(duì)較小的甲醇產(chǎn)能。這主要是因?yàn)?，?guó)內(nèi)生物質(zhì)資源總量整體偏少，難以形成大規(guī)模、可持續(xù)的生物質(zhì)供給；此外，生物質(zhì)原料的運(yùn)輸成本較高，因此更有可能僅在生物質(zhì)資源地附近形成產(chǎn)能集中。

（三）中國(guó)化工零碳轉(zhuǎn)型模式

未來，中國(guó)的化工零碳生產(chǎn)可能出現(xiàn)三種模式，即依托基地的大規(guī)模、集中式生產(chǎn)模式；規(guī)模相對(duì)較小的分布式生產(chǎn)模式以及與進(jìn)口化工產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的模式。不同零碳生產(chǎn)模式在轉(zhuǎn)型過程中，需要解決一系列的實(shí)際問題。本章節(jié)將對(duì)各個(gè)轉(zhuǎn)型模式中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)和行動(dòng)方案進(jìn)行討論。

1.大基地模式

在依托基地的大規(guī)模、集中式化工零碳生產(chǎn)中，由于大規(guī)模綠氫應(yīng)用的土地限制、可再生能源就地制氫的非連續(xù)性等問題，以及CCS適宜地的分布、規(guī)模等限制，實(shí)際轉(zhuǎn)型中，需要多種路徑結(jié)合，形成綜合性的解決方案。

2.分布式模式

基于綠氫的Power-to-X路徑是典型的分布式零碳化工生產(chǎn)模式。由于不像大基地模式那樣依賴化石能源資源，分布式的零碳化工生產(chǎn)的選址和規(guī)模都更加靈活。而條件較好的可再生能源分布區(qū)域是這種分布式零碳化工布局的首選。在實(shí)際轉(zhuǎn)型中，需要分別考慮氫源和碳源如何獲得。

3.與進(jìn)口產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)模式

全球的零碳轉(zhuǎn)型趨勢(shì)和中國(guó)碳中和目標(biāo)下，各國(guó)零碳轉(zhuǎn)型的比較優(yōu)勢(shì)和時(shí)間表的差異，可能會(huì)改變國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口化工產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)格局。目前，由于靠近消費(fèi)市場(chǎng)和原料進(jìn)口方便等原因，中國(guó)的沿海地區(qū)是化工產(chǎn)品的主要產(chǎn)地之一。未來，在零碳轉(zhuǎn)型的約束下，一方面，國(guó)內(nèi)化工生產(chǎn)可能會(huì)向可再生能源、碳封存地等零碳資源轉(zhuǎn)移；另一方面，由于零碳化工產(chǎn)品仍有一定綠色溢價(jià)，中國(guó)也有可能轉(zhuǎn)向進(jìn)口化工產(chǎn)品而非國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。即便國(guó)內(nèi)生產(chǎn)和國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品均受零碳約束，由于國(guó)外一些化工產(chǎn)品產(chǎn)地可能擁有更優(yōu)的零碳生產(chǎn)條件，國(guó)內(nèi)的零碳化工產(chǎn)品也會(huì)面臨進(jìn)口產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)。此外，除了直接進(jìn)口終端產(chǎn)品外，中國(guó)也可能綜合考慮成本經(jīng)濟(jì)性、各生產(chǎn)環(huán)節(jié)碳排放等因素，選擇進(jìn)口價(jià)值鏈上某一環(huán)節(jié)的產(chǎn)品作為原料，在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)終端產(chǎn)品，避免生產(chǎn)中的高碳環(huán)節(jié)。

五、政策建議

在碳中和目標(biāo)下，中國(guó)化工行業(yè)要在未來最多40年相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)低碳甚至零碳轉(zhuǎn)型，勢(shì)必需要政策引導(dǎo)甚至驅(qū)動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)各相關(guān)方協(xié)同行動(dòng)。針對(duì)綠色溢價(jià)問題，政策應(yīng)從一“推”一“拉”的角度，內(nèi)部化傳統(tǒng)高碳路徑的碳排放成本，同時(shí)促進(jìn)零碳路徑成本降低。政策應(yīng)推動(dòng)重要相關(guān)方參與，注重鼓勵(lì)頭部企業(yè)，同時(shí)注重需求側(cè)激勵(lì)，以及國(guó)際市場(chǎng)的有效利用。此外，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注化石能源的妥當(dāng)利用和終端產(chǎn)品循環(huán)利用等關(guān)鍵問題。具體建議如下：

1.促進(jìn)國(guó)有企業(yè)等大型頭部企業(yè)創(chuàng)新，針對(duì)性地開展關(guān)鍵技術(shù)、設(shè)備的研發(fā)和示范。化工行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)且產(chǎn)品繁多，子行業(yè)相對(duì)獨(dú)立但產(chǎn)品間卻又相互關(guān)聯(lián)，設(shè)備和技術(shù)保障尤為重要。中國(guó)化工行業(yè)經(jīng)多年發(fā)展，已形成以大基地為主體，國(guó)有企業(yè)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的特色模式，產(chǎn)業(yè)化技術(shù)、大型化設(shè)備和規(guī)?；a(chǎn)能走在世界前沿。政府應(yīng)高效指導(dǎo)國(guó)有企業(yè)和頭部民營(yíng)企業(yè)，對(duì)行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備有針對(duì)性地進(jìn)行扶持，并加強(qiáng)跨界應(yīng)用。如支持傳統(tǒng)煤化工耦合新型綠氫制甲醇等試點(diǎn)，加深化工行業(yè)電氣化，鼓勵(lì)電裂解爐試點(diǎn)，推動(dòng)催化劑技術(shù)發(fā)展，支持相關(guān)技術(shù)“首臺(tái)套”推廣，通過政策保障和財(cái)政補(bǔ)貼等手段消除企業(yè)對(duì)于發(fā)展前沿技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的擔(dān)憂。

2.推動(dòng)終端產(chǎn)品循環(huán)、高效利用，通過需求減量倒逼供給側(cè)落后產(chǎn)能的淘汰。目前，部分終端產(chǎn)品仍存在粗放、低效利用的情況，而利用效率的提高可減少初級(jí)化工產(chǎn)品的需求，實(shí)現(xiàn)排放減量。例如，目前中國(guó)化肥施用效率處于較低水平，且消費(fèi)總量較高，反向傳導(dǎo)至上游合成氨產(chǎn)業(yè)導(dǎo)致產(chǎn)能過剩。在政策上，應(yīng)完善標(biāo)準(zhǔn)化管理，指導(dǎo)化工消費(fèi)合理控量，緩解供給端的供應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)和減排壓力。同時(shí)，應(yīng)推廣化工產(chǎn)品的循環(huán)利用，例如，大力促進(jìn)塑料回收利用，包括完善物理回收的管理體系，支持化學(xué)回收技術(shù)突破等。

3.充分利用好國(guó)際市場(chǎng)外部環(huán)境，在綜合考慮供應(yīng)鏈安全的前提下，分階段動(dòng)態(tài)調(diào)整原料進(jìn)出口政策，助力國(guó)內(nèi)化工生產(chǎn)碳減排。氣候變化是全球性問題，而國(guó)際合作可充分發(fā)揮不同國(guó)家的比較優(yōu)勢(shì)。在供應(yīng)鏈安全的前提下，應(yīng)綜合中國(guó)化工行業(yè)價(jià)值鏈特點(diǎn)和國(guó)際產(chǎn)業(yè)鏈資源情況，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)進(jìn)出口產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。短期內(nèi)，可注重原料輕量化碳減排，進(jìn)口輕烴原料，緩解國(guó)內(nèi)由于重質(zhì)原料占比高帶來的高排放問題。中期可探索從有豐富可再生能源的國(guó)家進(jìn)口綠氫，以突破中短期內(nèi)成本較高對(duì)國(guó)內(nèi)氫源利用的限制。長(zhǎng)期看可進(jìn)一步有效管控初級(jí)化工產(chǎn)品產(chǎn)能和結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大高端產(chǎn)品產(chǎn)能規(guī)模，進(jìn)口低端產(chǎn)品并出口高端產(chǎn)品。此外，積極推動(dòng)全球技術(shù)交流，引入適應(yīng)中國(guó)行業(yè)結(jié)構(gòu)的先進(jìn)技術(shù)，有機(jī)整合已有技術(shù)和引進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)化行業(yè)技術(shù)良性發(fā)展。

4.加大對(duì)碳減排技術(shù)的支持力度，降低其成本，同時(shí)利用碳市場(chǎng)等政策手段，內(nèi)部化傳統(tǒng)技術(shù)的碳排放成本。通過鼓勵(lì)低碳路徑與抑制高碳路徑雙輪驅(qū)動(dòng)，逐步降低低碳、零碳化工生產(chǎn)的綠色溢價(jià)。正如報(bào)告第三章分析，零碳化工生產(chǎn)具有多種路徑，但目前與傳統(tǒng)生產(chǎn)路徑相比，成本經(jīng)濟(jì)性較差。政策方面，一方面可利用補(bǔ)貼、稅收減免、優(yōu)惠電價(jià)等方式，鼓勵(lì)綠氫等顛覆性技術(shù)的應(yīng)用，降低低碳、零碳路徑成本；另一方面，加快將石化和化工行業(yè)納入全國(guó)碳市場(chǎng)，將傳統(tǒng)生產(chǎn)路徑的碳排放成本內(nèi)化入生產(chǎn)成本中。通過壓低低碳、零碳化工產(chǎn)品的綠色溢價(jià)，促進(jìn)低碳、零碳化工價(jià)值鏈系統(tǒng)建設(shè)成熟。

5.引導(dǎo)煤化工產(chǎn)業(yè)對(duì)煤炭的利用逐步向“一可作兩不作”轉(zhuǎn)型，即作為提供碳元素的原料，不作燃料，不作制氫反應(yīng)劑。中國(guó)的資源特性為“富煤貧油少氣”，總體來看，煤炭仍將為化工產(chǎn)品的供應(yīng)安全提供支撐。政策應(yīng)理性管控煤化工，避免過度激進(jìn)控制。在原料屬性方面，“作化工產(chǎn)品原料”。中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議指出，原料用能不納入能源消費(fèi)總量控制，政策上應(yīng)保障煤作為原料為化工產(chǎn)品提供碳元素，支持產(chǎn)業(yè)升級(jí)和技術(shù)進(jìn)步，提高煤作為原料的轉(zhuǎn)化率，降低過程排放。在能源屬性方面，“不作燃料”。推動(dòng)對(duì)化工裝置尤其是高溫反應(yīng)設(shè)備的供熱系統(tǒng)改造升級(jí)，擺脫燃料端對(duì)煤炭的過度依賴，鼓勵(lì)新能源發(fā)展。此外，優(yōu)先利用清潔方式制氫，煤炭“不作制氫反應(yīng)劑”，將灰氫有序替換為綠氫。長(zhǎng)期看，為達(dá)到全面零碳，還可將化工產(chǎn)品范圍三排放納入考核范圍，在保障供應(yīng)前提下，科學(xué)有序地推廣零碳生產(chǎn)路徑，實(shí)現(xiàn)直接、間接和上下游全面脫碳。

6.建立行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，完善消費(fèi)端零碳產(chǎn)品認(rèn)證體系，利用稅收減免等方式培育零碳化工產(chǎn)品的需求市場(chǎng)。化工行業(yè)的終端產(chǎn)品涉及經(jīng)濟(jì)和生活的各個(gè)方面，從消費(fèi)者的衣物，到汽車廠商的車輛內(nèi)飾，再到航空航天的高端塑料等，需求端參與者涵蓋面繁多。應(yīng)建立起低碳、零碳化工產(chǎn)品的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和碳排放核算認(rèn)證體系，鼓勵(lì)各級(jí)政府和國(guó)有企業(yè)采購(gòu)，并逐漸擴(kuò)大應(yīng)用范圍。此外，還可以大型化工消費(fèi)企業(yè)為切入點(diǎn)，逐步將低碳或零碳化工產(chǎn)品的消費(fèi)習(xí)慣滲透到個(gè)人消費(fèi)者層面。

7.推動(dòng)綠氫的全產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，使得工業(yè)應(yīng)用端與綠氫的制取、儲(chǔ)運(yùn)等環(huán)節(jié)互相促進(jìn)、不斷成熟。綠氫是未來化工行業(yè)碳減排的必要抓手，而化工也是現(xiàn)階段氫氣利用最大的下游行業(yè)，應(yīng)利用化工對(duì)氫氣的龐大需求量，緩解氫氣制取儲(chǔ)運(yùn)等其他環(huán)節(jié)主要參與者對(duì)資產(chǎn)擱淺的擔(dān)憂，并優(yōu)化需求端結(jié)構(gòu)，打通氫能產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)。可在短期逐步將化工的灰氫過渡到工業(yè)副產(chǎn)氫，化工用氫的供給端逐步降低就地煤制氫氣比例，推進(jìn)煉化、煤化工與綠氫等產(chǎn)業(yè)耦合示范，形成完整氫氣供應(yīng)、儲(chǔ)運(yùn)、應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈，并在中長(zhǎng)期有序增長(zhǎng)供應(yīng)端的綠氫比例。