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走近零碳|化工行业节能降碳需多方协同
作者: 来源: 访问:24 时间:2024-06-05
中国化工行业要在相对较短时间内实现低碳甚至零碳转型,势必需要政策的引导与驱动,并调动各相关方的协同行动。
·化工行业节能降碳,既是时代的挑战,也是企业提高自身竞争力、实现可持续发展的机遇。化工行业应及早布局,主动谋变,回答好“转型发展”和“能源革命”的命题。
作为能源消耗和碳排放的大户,化工行业节能降碳的行动对实现全球环保和可持续发展目标至关重要。
化工是影响其他行业“范围3”排放的重要因素
化工行业总体耗能高,延伸链条长
一直以来,化工行业的基础构架,都是以石油、矿石和煤炭等能源和资源为原料,形成石油化工、煤化工和盐化工等产业链条。作为中国六大高能耗行业之一,化工行业的能耗总量约占全国工业能耗的32%。2022年中国化工行业消耗10.7亿吨标准煤,碳排放总量达到约114.8亿吨。
从原料端看,中国化工行业对煤炭的依赖度极强。与煤相关的碳强度远高于其他原料,以甲醇产品为例,中国甲醇产量约75%来源于煤化工,而全球该比例仅为35%;从产品端看,化工行业耗能主要源于大宗化学品和精细化学品,前者处于化工产业链上游,生产规模较大,利润水平低,后者则以前者为原料加工而来,规模小但附加值更高。在数千种化工产品中,仅氨、甲醇等,其终端能耗总量就占全行业能耗的四分之三。
我国各部门排放二氧化碳占比。 来源:《中国能源体系碳中和路线图》
煤汽油等化石能源耗能占比高
中国化工业耗能结构以煤汽油为代表的化石能源为主。中国石油和化学化工联合会及多家化工企业、园区等单位于2021年共同发布的《中国石油和化学工业碳达峰与碳中和宣言》中显示,截止2020年底,化工行业碳排放量超过2.6万吨标煤的企业约2300家,碳排放量之和约占全行业总量的65%,集中在甲醇、合成氨、煤制油、电石和PVC等子行业。
从能源类型看,目前化工生产中,化石能源(如煤、石油、天然气等)仍占主导地位。随着能源转型,非化石能源(如风能、太阳能等)在化工行业中的应用也逐渐增加。
从能源消耗看,可分为原材料制备、生产过程、能源供应和废弃物处理四大环节,涉及原料处理、化学反应、产品分离与提纯、设备运转等多个步骤。
化工行业极大影响其他行业“范围3”的排放
化工行业的碳足迹,来自能源消耗、化学合成过程、原材料加工和废物处理等过程。能源消耗指燃气、燃油、燃煤等化石燃料用于驱动化工生产的各种设备和反应。化学合成过程是指合成聚合物、肥料和溶剂等化学品。原材料加工是指原材料的提取、加工和运输过程。废物处理是指废物被焚烧或以其它方式处理。上述过程中,能源密集型、多源性的特点决定了其必然排放大量二氧化碳。
根据国际能源署2022年9月的报告,2021年主要化工产品已直接排放二氧化碳925公吨,比2020年增加约5%,在所有工业板块二氧化碳排放中占据第三。从总量看,化工行业年碳排放总量不到5亿吨,远小于钢铁、电力等排放大头;但从强度看,化工行业的单位GDP碳排放量较高。煤化工行业中的单位二氧化碳排放量达到3-11吨。
化工行业还与其他行业的碳足迹高度相关。化工产业链长、产品种类多、供应链及产业链构成复杂,行业上下游细分市场众多,与不少其他行业高度相关。化工行业是影响其他行业“范围3”排放的重要因素,超过95%的工业产品必须依赖化工。由此,化工行业可通过自身减排助推其他行业,在工业节能降碳中起到关键作用。
化工行业节能降碳的主要挑战
化工行业是最难减排的重工业行业之一。中国化工部门每年碳排放约为13亿吨,约占工业领域总排放的20%。而化工行业中的非二氧化碳气体排放也会增加碳排。化工行业的低碳转型面临以下挑战:
一是中国化工行业仍处于上升期,整体需求不断增加。随着国内经济水平提升和国民生活水平提高,中国对化工品的需求量仍有较大增长空间。
二是中国化工生产对煤的依赖度高,与煤相关的碳强度高于其他原料。中国煤化工产业体量大,给节能降碳工作增加了难度。
三是中国化工生产相关产能上马时间较近。见图2,中国较新的化工产能占据全球总产能一半以上。“以旧换新”成为促进旧设备、旧工艺更新换代、提高生产效率并降低能耗排放的关键步骤。中国化工行业要在现有设施基础上进行碳减排改造,如何解决“以旧换新”的问题、妥善处置现有产能是亟待解答的问题。
全球初级化工产品的年龄构成。 来源:国际能源署(IEA)《2020年能源技术展望报告》
化工行业的节能降碳应发挥多方协同作用
强化产业链协同
化工行业产业链长且产品繁多,细分产品的供需关系复杂,推进行业上下游整体节能降碳,任务艰巨。可从以下三方面入手:
一是共同制定节能减排标准和指南。产业链上各个环节,包括上游原材料、中间产物和下游制品,可共同制定节能减排标准,统一整个产业链在能源使用、生产工艺和设备更新等方面的降碳标准,例如拜耳、巴斯夫、汉高等化工企业联合发布的《产品碳足迹指南》。
二是以数字化技术赋能产业链降碳行动。在数智融合的趋势下,要积极引入数字化技术,优化供应链上游的碳足迹管理流程,制定贯通产业链全程的碳足迹综合管理云平台,实时监控能源消耗和碳排放情况,实施清洁生产,着力打造绿色低碳化工产业的长版优势。同时通过技术装备技能改造、负碳吸收技术来积极有效地管理化工碳资产管理,多渠道共同推进化工行业低碳发展。
三是探索多行业协同共治机制。应加强绿色低碳产业链分工协作,在产业链关键环节打造一批专精特新“小巨人”企业;推进化工与建材、石化与钢铁等行业联合生产,合作研发,协同降碳,形成多行业上下游产业共生,深化多行业协同合作,推动行业绿色发展,探索多产业链协同的应用模式。
提升供应链协同
化工行业产品种类多,供应链网络复杂,化学反应的复杂性和多样性,意味着化工产业链上,针对原料、配比或工艺细微调整,往往会得到全新产品。化工行业的供应链碳排放占整个化工行业排放的77%。由此,重塑供应链、深化协同合作,是化工企业特别是龙头企业推动行业绿色发展的核心。
一是优化能源结构,以新能源充分优化能源结构,提升风力发电、水热蓄能、太阳能光伏等清洁绿色能源的利用,以确保可持续能源供应,减少二氧化碳的排放。
二是协同供应链各方生产规划,以减少不必要的能源消耗和过度生产。化工行业生产计划的不合理安排,可能导致资源浪费和碳排放增加,需通过与供应链伙伴共同规划生产计划,避免生产过剩和频繁的生产调整。同时,协同生产规划还可优化供应链网络,减少物流环节和运输距离等,降低能源在运输过程中的消耗和碳排放。
三是投资供应链节能项目。通过与供应链伙伴共同投资清洁能源发电厂、废水处理厂等项目,可实现资源共享、风险分担和效益共享。此外,还可共同投资研发和节能技术,如节能减排技术、减排固碳与能源回收利用技术,以提高生产效率和降低碳排放。
确保政府与市场协同
化工节能降碳,需要政府和市场协同。
一是政府应发挥政策、资金以及市场机制的作用。节能减排法律、税收优惠政策等相关政策法规,可针对能源效率标准、碳排放配额和碳税等方面,推动企业采取更环保的生产方式。在资金支持方面,以补贴、奖励金或低息贷款等形式,鼓励企业投资节能技术和清洁生产设备。此外还可建立碳交易市场或采用其他碳定价机制,通过市场机制激励企业减少碳排放。
二是强化对整个化工关联市场的全周期监督和管理。化工产业延伸性和渗透性极强,政府应建立一套全生命周期的化工产品市场能源和减碳管理系统,在原料采掘、产品合成开发、终端使用和回收利用的全过程中,建立利益相关者协同管理机制,推动化工行业向绿色、低碳和可持续方向前进。
例如,英国能源与气候部门,2004年和电力和燃气市场的政府监督机构——天然气与电力市场监管局(Ofgem)联手,发布《智能电网远景与路线图》(Smart Grid Vision and Routemap),实时传递电价信息,让企业错峰用电,整体上降低了工业界的能源浪费;美国2011年推出“卓越能源绩效计划”(Superior Energy Performance Program, SEP),为众多工业企业建立数字化能源管理系统;德国在2023年发布《气候保护法》和《能源效率法案》,利用大数据分析助力企业建立能源管理或环境管理系统,巴斯夫、拜耳和汉高等化工龙头企业,借此显著减少了能源浪费。由此,政府帮助企业形成数字能源管理系统,形成标准,可降低全产业不必要的能耗。
三是加强产业协会、科研院所与政府之间的沟通与联系。相关产业协会是化工生产标准制定的重要参与者,科研院所是绿色低碳技术的开发源头,政府是公共政策的制定者和管理者,需要加强三方的协作,保持密切沟通,及时将新的标准、技术应用与政府的管理创新融为一体,时刻保证绿色低碳标准的实施,从而推动产业协会、科研院所和政府三方之间形成良性互动的合作机制,共同推动绿色低碳化工产业健康发展。
技术与管理的协同
化工节能降碳技术与管理的协同是实现可持续发展的关键。
一是节能降碳的技术创新支持管理决策。管理团队需要了解最新的节能降碳技术,并将其纳入企业长期发展规划和管理决策中。技术支持可为管理层提供实时数据和信息,协助制定有效的节能降碳策略。例如,利用数据监控系统实时监测能源消耗和碳排放,以便及时调整优化。
二是管理模式改进支持技术开发创新。企业或化工园区良好的管理制度和流程,能够推动节能降碳技术的实施和运转。管理团队需建立相应制度和流程,包括能源管理体系、碳排放核算和报告制度等,以确保技术有效实施和持续改进。管理团队也可建立绩效评价和激励机制,将节能降碳目标纳入企业绩效考核体系,并通过奖惩制度激励相关部门和个人的积极参与和贡献。
总之,中国化工行业要在相对较短时间内实现低碳甚至零碳转型,势必需要政策的引导与驱动,并调动各相关方的协同行动。
化工行业节能降碳,既是时代的挑战,也是企业提高自身竞争力、实现可持续发展的机遇。化工行业应及早布局,主动谋变,回答好“转型发展”和“能源革命”的命题。