中国石化行业碳达峰碳减排路径研究报告

中国石油消费总量控制和政策研究项目 ChinaOilConsumptionCapPlanandPolicyResearchProject 北京大学能源研究院气候变化与能源转型项目 中国石化行业 碳达峰碳减排路径研究报告 THEROADMAPTODECARBONIZETHEPETROCHEMICALINDUSTRYINCHINA 2022.11 中国石油消费总量控制和政策研究项目 (油控研究项目) 中国是世界第二大石油消费国和第一大石油进口国。石油是中国社会经济发展的重要动力，但石油的生产和消费对生态环境造成了严重破坏；同时，石油对外依存度上升也威胁着中国的能源供应安全。为应对气候变化和减少环境污染，“中国石油消费总量控制和政策研究”项目(简称油控研究项目)于2018年1月正式启动。油控研究项目在自然资源保护协会、能源基金会，以及国内外政府研究智库、科研院所和行业协会等二十余家有影响力的单位的合作与共同努力下，旨在促进石油资源安全、高效、绿色、低碳的可持续开发和利用，助力中国跨越“石油时代”，早日进入新能源时代，为保障能源安全、节约资源、保护环境和公众健康以及应对气候变化等多重目标做出贡献。 北京大学能源研究院是北京大学下属独立科研实体机构。研究院以国家能源发展战略需求为导向，立足能源领域全局及国际前沿，利用北京大学学科门类齐全的优势，聚焦制约我国能源行业发展的重大战略和科技问题，按照“需求导向、学科引领、软硬结合、交叉创新、突出重点、形成特色”的宗旨，推动能源科技进展，促进能源清洁转型，开展专业及公众教育，致力于打造国际水平的能源智库和能源科技研发推广平台。 气候变化与能源转型项目（CCETP） 北京大学能源研究院于2021年3月启动了气候变化与能源转型 项目，旨在助力中国应对气候变化和推动能源转型，实现2030 年前碳达峰和2060年前碳中和的目标。该项目通过科学研究，设立有雄心的目标，制定清晰的路线图和有效的行动计划，为政府决策提供建议和支持。 该项目积极推动能源安全、高效、绿色和低碳发展，加速化石能源消费的减量化直至退出。该项目具体的研究领域涵盖宏观的能源与环境、经济和社会的协调综合发展；化石能源消费总量控制；能源开发利用技术创新；电力部门向可再生能源为主体的系统转型；推动电气化；高耗能部门的低碳绿色发展；可持续交通模式；区域、省、市碳中和模式的示范推广；散煤和塑料污染治理；碳中和与碳汇；碳市场；社会公正转型等。 本报告是油控研究项目的子课题之一，报告内容为课题组独立观点，不代表其他方的任何观点或立场。 油控研究项目系列报告 《中国石化行业碳达峰碳减排路径研究报告》 《中国塑料行业绿色低碳发展研究报告》 《中国可持续航空燃料发展研究报告》 《“十四五”公路交通领域石油消费达峰研究》 《“十四五”城市公共领域电动汽车运营评价与经验分享》 《“十四五”石化行业高质量发展研究》 《“十四五”财税手段支持油控路径的规划研究》 《“十四五”绿色金融支持油控路径的政策研究》 《中国石油消费总量控制对经济的影响分析》 《中国塑料的环境足迹评估》 《中国农村地区电动汽车出行研究(2.0版)》 《中国汽车全面电动化时间表的综合评估及推进建议(2.0版)》 《中国传统燃油汽车退出进度研究与环境效益评估》 《中国城市公共领域燃油汽车退出时间表与路径研究》 《中国重型货运部门减油路径评估》 《中国石油消费总量达峰与控制方案研究》 《中国石油消费情景研究(2015-2050)》 《国际石油消费趋势与政策回顾》 《中国石油消费总量控制的财税政策研究》 《中国石油消费总量控制体制机制改革研究》 《油控情景下杭州市碳减排路径研究》 《中国石油真实成本研究》 《石油开采利用的水资源外部成本研究》 《中国石油消费总量控制的健康效应分析》 《中国传统燃油汽车退出时间表研究》 CCETP其他相关报告 《新能源为主体的新型电力系统的内涵与展望》 《中国典型省份煤电转型优化潜力研究》 《电力部门碳排放达峰路径与政策》 《中国散煤综合治理研究报告2021》 《“十四五”推动能源转型实现碳排放达峰》 封面图片：©PhotofromPxHere 中国石化行业碳达峰碳减排路径 研究报告 TheRoadmaptoDecarbonizethePetrochemicalIndustryInChina 作者 油控研究项目课题组 2022年11月 致谢 石化行业是重要的高耗能和高碳排放行业，其未来发展将很大程度上影响中国整体的碳达峰碳中和进程。为助力中国双碳目标的实现，我们组织此次研究工作，意在摸清行业的碳排放现状，探索行业低碳绿色发展路径。在调研和报告撰写过程中，我们有幸获得众多来自政府主管部门、产业界和研究机构专家的协助，受益于他们所提供的信息和专业的意见。我们非常感谢他们的大力支持，尤其感谢白荣春、戴彦德、李永亮、田涛、王敏，TomSanzillo等专家（以上中文姓名按拼音首字母顺序排列）。同时，感谢彭雨豪、赵若婷和张喆在资料整理方面的协助。 如果您对报告有何意见建议，请联系:contact@ccetp.cn 目录 前言viii 执行摘要ix 第1章碳减排背景下的中国石化行业1 1.1重要的高能耗和高碳排放行业2 1.2石化行业可在能源转型中发挥重要的节点作用2 1.3石化行业将发生结构性变化3 第2章中国石化行业碳排放现状4 2.1行业发展规模5 2.2碳排放现状8 第3章基准情景下的碳排放预计24 第4章中国石化行业碳减排路径分析29 4.1产业结构调整30 4.2节能降耗及深度电气化32 4.3轻质原料替代34 4.4发展绿氢37 4.5CCUS与化工行业碳利用38 4.6主要路径碳减排潜力综合评估40 第5章中国石化行业碳达峰碳减排路线图与效益评估42 第6章政策建议45 附录47 图目录 图2-1：2021年中国石油加工流向图6 图2-2：全球“三烯三苯”产能分布7 图2-3：2021年中国石化行业碳排放量结构分布9 图2-4：炼油过程碳排放结构13 图2-5：石油路线蒸汽裂解制乙烯生产碳排放结构14 图2-6：对二甲苯（PX）生产碳排放结构17 图2-7：聚乙烯生产碳排放结构18 图2-8：聚丙烯生产碳排放结构19 图2-9：PTA生产碳排放结构20 图2-10：乙二醇生产碳排放结构21 图2-11：聚酯生产碳排放结构23 图3-1：基准情景下中国石化行业碳排放预测28 图4-1：中国炼油产能30 图4-2：CCUS技术流程及分类示意图39 图4-3：碳减排情景与基准情景的碳排放比较40 图4-4：中国石化行业主要碳减排路径减排潜力41 图5-1：采取碳减排路径后取得的节油效益44 vi▏INSTITUTEOFENERGY,PEKINGUNIVERSITY 表目录 表2-1：2021年中国石化行业碳排放量8 表2-2：2021年中国石化行业重点子行业碳排放量9 表2-3：2021年中国石化行业重点子行业碳排放结构10 表2-4：中国炼油行业供需平衡现状11 表2-5：中国近年来成品油供需平衡情况12 表2-6：中国近年来乙烯供需平衡现状（石油原料乙烯）13 表2-7：中国近年来丙烯供需平衡15 表2-8：中国近年来芳烃供需平衡情况15 表2-9：中国近年来聚乙烯供需平衡情况17 表2-10：中国近年来聚丙烯供需平衡情况19 表2-11：中国近年来PTA供需平衡情况20 表2-12：中国近年来乙二醇供需平衡情况21 表2-13：中国近年来聚酯类产品供需平衡情况22 表3-1：基准情景特点25 表3-2：基准情景下中国石化产品产量情况26 表3-3：基准下中国石化行业碳排放预测27 表4-1：汽驱和电驱能耗及碳排放对比33 表4-2：中国部分乙烷制乙烯项目35 表4-3：中国不同原料制氢排放二氧化碳情况37 表4-4：中国石化行业主要路径碳减排潜力汇总表41 表5-1：中国石化行业碳减排时间表43 附录表：常见石化燃料特性参数推荐值49 北京大学能源研究院▏vii 前言 石化行业是重要的高能耗和高碳排放行业，也是国民经济不可或缺的重要行业。2021年中国仅石油基石化产品的碳排放就占全社会碳排放的4%左右。石化行业产品涉及燃料和材料两大领域，为社会提供从燃油、“三烯三苯”到合成树脂、合成纤维、合成橡胶等各种能源及化工产品。中国石化产品的人均消费仍然显著低于发达国家，石化行业还有较大增长空间，这意味着其低碳发展的程度将在很大程度上影响中国整体的碳达峰碳中和进程。研究石化行业的碳达峰碳减排，提高加工效率，促使石化行业节约资源能源，促进行业高端化和低碳化发展，对行业减少资源能源消耗，降低环境污染有重要意义，对保障中国能源安全有重要意义，对中国“双碳”目标的实现非常重要。 本报告通过深入研究中国石化行业碳排放现状、预测基准情景下的碳排放情况、分析碳达峰碳减排路径、评估主要路径碳减排潜力，制定中国石化行业碳达峰碳减排路线图及计算减油效益，并给出了相关政策建议。本报告的分析表明，通过产业结构调整、节能降耗、深度电气化、轻质原料替代、发展绿氢以及CCUS等各种路径，与基准情景相比，中国石化行业将有望更早实现碳达峰、更少排放二氧化碳、更少消费原油。为了促进这些路径的实现，需要在控制产能、制定标准、推广技术和资金支持等方面采取切实措施。 执行摘要 1.碳减排背景下的中国石化行业 本报告所指石化行业为以石油为原料进行化学加工的产业。石化行业与国民经济发展、人民生活和国防军工密切相关，提供包括基础化学原料（三烯三苯）、三大合成材料（合成树脂、合成纤维、合成橡胶）及其他重要化工产品在内的多种产品。本研究不包括以非石油基原料生产有机原料（三烯三苯）的行业，如煤炭或甲醇制烯烃等行业。 石化行业是重要的高能耗和高碳排放行业，是典型的原材料加工行业，也是国民经济的重要支柱行业。有研究表明2019年中国石化行业总能耗约为1.7亿吨标煤，本研究推算 2021年中国石化行业总能耗约为1.95亿吨标煤，总二氧化碳 排放量约4.45亿吨，占中国二氧化碳排放总量的4%左右。 2021年石化行业加工了7.03亿吨石油，其中5.4亿吨来自于进口。2021年中国包括石化化工行业全行业营业收入和利润占全国工业的比重分别为11.3%和13.3%。 石化行业可在中国能源转型中发挥重要的“节点”作用。石化行业作为高能耗行业，不但目前耗电量显著，而且还具备进一步提高用电比例的潜力，其将成为消纳可再生能源电力的重要载体。石化行业是氢气最大的生产商，也是氢气最大的下游用户，石化行业将有可能成为绿氢的重要使用者。2021年石化行业所有产品的含碳量约为5.7亿吨（折20.8亿 吨CO2）。由于产品含碳的特性，使得石化行业也具备很大的固碳潜力。 石化行业将发生结构性变化。石化行业的主要产品可以区分为油品和化工产品两大类。从油品来看，社会对汽油和柴油的需求量已经到达平台期，油品消费增长潜力有限。从化工产品来看，我国基本化工原料的对外依存度仍然较高，石化产业基本原料的不足仍然是影响我国石化行业竞争力的重要因素之一。基于需求侧油品过剩、化工品不足的现状，减少油品产量、增加化工品比例的结构性调整将是石化行业长期的课题。 2.中国石化行业碳排放现状 2021年，中国原油加工量突破7亿吨，同比增长4.3%；成品油产量（汽油、煤油、柴油合计，下同）3.57亿吨，同比增长7.9%。2021年，石油路线乙烯产量2825.7万吨，同比增长18.3%；合成材料总产量增长6.9%。 2021年，在中国石化行业碳排放量4.45亿吨中，化石燃 料燃烧产生碳排放为1.47亿吨，工业生产过程碳排放为1.51 亿吨，净购入电力的碳排放0.70亿吨，净购入热力的碳排放0.77亿吨。按照占比来分析，中国石化行业碳排放中燃料及动力（电、蒸汽）等排放占66.1%，占据主要部分，工业生产产生的碳排放占33.9%。 图1：中国石化行业2021年碳排放量及结构分布 净购入热力的碳排放 7530万t,