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化石能源的大量使用造成大氣中二氧化碳濃度上升是全球變暖的最主要原因，這已成為許多國家制定能源政策的依據(jù)。據(jù)世界資源研究所2017年下半年發(fā)布的報告，全球已有49個國家實現(xiàn)碳達峰，歐盟計劃到2050年實現(xiàn)碳中和，目前提出碳中和時間表的已有法國、德國、西班牙、英國、加拿大等30多個國家。實現(xiàn)碳中和目標的主要措施是逐步禁用煤炭等高碳化石能源，發(fā)展天然氣和風能、太陽能、生物質能、水能等可再生能源。

世界能源消費結構開始從高碳向低碳化轉型。與2010年相比，2019年消費的能源中煤炭占比從29.9%下降到27.0%，天然氣占比從22.5%上升到24.2%，風電占比從0.6%上升到2.2%，光伏發(fā)電從0.1%上升到1.1%，如圖1～圖3所示。

圖 1  2010年全球能源結構

圖 2  2019年全球能源結構

圖 3   全球及主要國家非化石能源占一次能源的比例

1.我國積極推動能源低碳化轉型

1.1 我國能源低碳化轉型成效顯著

“十一五”規(guī)劃提出了到2010年單位GDP碳排放降低20%的目標，“十二五”規(guī)劃提出“逐步建立碳排放交易市場”，將大幅度降低二氧化碳排放強度作為約束性指標納入規(guī)劃。2009年11月26日，在哥本哈根氣候變化大會前夕，中國政府向世界承諾，2020年單位GDP碳排放比2005年下降40%～50%。2010—2019年我國一次能源結構見表1。2014年國務院辦公廳印發(fā)《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動計劃(2014—2020年)》，明確到2020年實現(xiàn)非化石能源占一次能源消費比重達15%左右，2020年實際達到14.14%。2020年森林面積比2005年增加4 000萬公頃，森林蓄積量比2005年增加13億立方米。2005年以來，我國能源結構調整取得重大進展。

表 1  2010—2019年我國一次能源結構（%）

1.2 2020年我國明確提出碳達峰和碳中和時間表

2020年9月22日，習近平總書記在第75屆聯(lián)合國大會一般性辯論上發(fā)表重要講話，向世界承諾我國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。這一承諾表明我國能源低碳化轉型進入新階段。

2020年12月，中共中央經濟工作會議提出，要抓緊制定2030年碳排放達峰行動方案，支持有條件的地方率先達峰；要加快調整優(yōu)化產業(yè)結構、能源結構，推動煤炭消費盡早達峰；大力發(fā)展新能源，加快建設全國用能權、碳排放交易市場，完善能源消費雙控制度。

2.能源轉型中我國煉油企業(yè)應對挑戰(zhàn)的主要對策

2.1研究市場變化，理性慎重進行煉化一體化和油轉化項目的投資決策

要認真研究煉油及石化行業(yè)主要產品的消費規(guī)律，建立比較可靠的我國汽煤柴油、三大合成材料、乙烯、丙烯和對二甲苯市場消費趨勢的預測模型，科學研判未來需求。還要認真分析國際煉油及石化產品供需發(fā)展趨勢，深入進行我國煉油及石化產品與國外產品的競爭力研究，準確研判國外石化產品在我國市場的份額和我國產品占領國際市場的可能性和份額。

行業(yè)投資咨詢機構要用比較可靠的我國未來煉油及石化產品消費預測數(shù)據(jù)、參與國際競爭的競爭力分析數(shù)據(jù)引導理性投資決策。實業(yè)投資者和金融資本投資者要專門組織團隊，進行投資項目的經濟可行性研究和自身的優(yōu)勢劣勢分析，慎重進行煉化一體化項目、油轉化項目投資決策，不能盲目跟風投資。地方政府要有正確的政績觀，不能只顧地方眼前的經濟增長，成為盲目投資的鼓動者。

2.2 堅持目標導向和需求導向，加大投入，大力推進煉油技術創(chuàng)新

2.2.1 加強基礎研究，爭取重大技術突破

圖4展示了非連續(xù)式技術進步S型曲線，基于原有科學知識的煉油技術日趨成熟，要通過基礎研究獲取全新科學知識，融合納米技術、現(xiàn)代分析表征技術、計算機技術、人工智能技術、催化材料科學、分子煉油理論和煉油過程強化理論，實現(xiàn)煉油技術的非連續(xù)式進步。

圖 4  非連續(xù)式技術進步S型曲線

深入進行石油分子表征研究，建立石油分子結構信息、組成信息庫，研究從原料分子結構到目的產品分子結構的反應網絡，建立石油分子反應網絡庫，支持優(yōu)化原料組分選擇、優(yōu)化反應路徑、實現(xiàn)原料分子重構成產品分子的精確調控。研究從原料分子重構成目的產品分子的新催化材料，建立催化劑結構、活性組分、制備工藝、反應模型信息庫，支持模擬計算、高通量試驗、試驗數(shù)據(jù)智能處理之間的高效循環(huán)，加快新催化劑的研究開發(fā)。研究納微尺度煉油化工過程強化和分子重構工程實現(xiàn)中的科學問題，重點研究催化劑、反應熱力學、動力學、質量、能量、動量傳遞之間的協(xié)同耦合機制，進行數(shù)字建模，支持精準高效生產目的產品的新技術、新工藝、新裝備開發(fā)。研究車用汽柴油中不同組成、不同餾分的典型分子及添加物在內燃機中與空氣混合的燃燒反應的歷程和機理，配合現(xiàn)有內燃機設計優(yōu)化和新一代內燃機開發(fā)，科學提出后國Ⅵ階段車用汽柴油標準的指標建議和制定新的燃油標準的指標建議。

2.2.2 凝練主要課題，持續(xù)推進煉油技術進步

（1）更清潔高效油品生產技術

更清潔高效汽油生產技術，主要有多產液化氣和高異構烴含量汽油的催化裂化催化劑、新結構反應器、催化裂化反應強化新技術，環(huán)境友好的含異丁烯的碳四餾分高效烷基化技術；更清潔高效柴油生產技術，主要有柴油中多環(huán)芳烴深度脫除技術，蠟油加氫裂化生產超低多環(huán)芳烴柴油技術；低硫燃料油生產技術，主要有低成本燃料油加氫脫硫技術，燃料油調合優(yōu)化技術；高檔潤滑油生產技術，主要有高收率加氫異構的Ⅲ類基礎油生產技術，PAO合成基礎油生產技術，高效添加劑定向可控合成和高檔潤滑油配方優(yōu)化技術。

（2）煉油過程“三廢”資源化利用及深度處理技術

煙氣和工藝尾氣中多種污染物一體化深度脫除技術；酸性氣制硫裝置尾氣深度凈化技術，低溫深度脫硝催化劑，VOC高效回收技術，煉油及石化過程無組織排放VOC減排及低成本深度處理技術；污水高效深度處理回用技術，高含鹽污水低能耗脫鹽技術，高氨氮污水高效處理技術，污水中重金屬高效脫除技術；廢催化劑中活性金屬組分高效回收利用技術，廢催化劑及煉化過程其他廢渣、活性污泥高效無害化處理技術。

（3）煉油過程減少碳排放技術

低碳煉油反應催化材料、催化劑及配套的工藝技術；原油充分利用和效益最大化的清潔低能耗煉油總流程構建技術，收益最大化的煉油過程工藝條件綜合優(yōu)化節(jié)能減排技術；過程及過程耦合節(jié)能技術，包括以節(jié)能為目標的精餾塔高效內構件及精餾塔設計技術，隔壁式精餾塔應用技術，氣體或液體混合物膜分離純化技術，實現(xiàn)分子煉油的復雜組分萃取分離、吸附分離技術，反應精餾，膜反應器工業(yè)應用技術，精餾、萃取、吸附、膜分離等過程耦合節(jié)能技術；過程強化節(jié)能減排技術，包括氣氣、液液、氣液、液固、液液固、氣液固傳質控制反應或分離過程納微尺度傳質強化技術，萃取、吸收、洗滌、混合等過程的納微尺度強化技術，電場、電化學、微波、等離子體等物理場強化反應技術；低品位熱能高效回收利用技術，包括低溫熱高效制冷及冷能利用技術，低壓蒸汽機械壓縮提高壓力等級的能量回收利用技術；能量轉化過程提高能源轉化效率技術，包括瀝青、石油焦氣化和燃氣輪機、余熱鍋爐集成供燃料氣、供電、供熱技術，瀝青、石油焦氣化和固體氧化物燃料電池(SOFC)或熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)集成供電供熱技術；以化石能源為主體、多能互補低碳智能煉油廠能源系統(tǒng)構建技術，包括可再生電力高比例接入技術，燃料氣、可再生電、自發(fā)電、外網電、蒸汽、氫氣等多種能源數(shù)字化、智能化能源互聯(lián)網技術，小型堆核電供電、供蒸汽、供氫與煉油廠能源系統(tǒng)集成技術。

（4）原油資源高效加工利用技術

一是重劣質原油高效加工利用技術，主要包括新一代原油高效電脫鹽技術、融合納微尺度傳質強化的低能耗劣質渣油漿態(tài)床加氫裂化技術，渣油淺度脫瀝青-脫瀝青油加氫處理-催化裂化及瀝青氣化組合技術，融合納微尺度傳質強化的低能耗長周期固定床蠟渣油加氫處理和加氫裂化技術；二是產品價值最大化煉化一體技術，主要包括丙烯最大化的催化裂化新技術，重質芳烴高效低氫耗轉化利用制對二甲苯和高效轉化成優(yōu)質汽油技術。

（5）煉油廠智能化技術

煉油廠數(shù)字化技術，包括數(shù)據(jù)自動采集儀器儀表技術，多協(xié)議異構信息系統(tǒng)互聯(lián)技術，異構數(shù)據(jù)集成與數(shù)據(jù)庫構建技術；全流程建模技術，包括煉油過程大數(shù)據(jù)分析機器學習技術，基于大數(shù)據(jù)和過程機理的建模技術；設備健康管理技術，包括動設備運行狀態(tài)智能檢測技術，靜設備及管線腐蝕、疲勞、結垢等異常智能檢測技術，設備檢測數(shù)據(jù)挖掘、神經網絡狀態(tài)分析、故障預測預警技術；在線實時動態(tài)優(yōu)化和經營決策優(yōu)化技術，包括基于煉油總流程及設備狀態(tài)的原油采購和智能調合技術，基于油品市場變化的原油加工方案優(yōu)化和油品智能調合技術，基于實時數(shù)據(jù)和模型的裝置運行實時在線優(yōu)化技術；安全環(huán)保風險智能管控技術，包括基于物料泄漏檢測數(shù)據(jù)的安全環(huán)保風險智能管控技術，基于設備健康監(jiān)測數(shù)據(jù)和工藝異常數(shù)據(jù)的安全環(huán)保風險智能管控技術。

2.2.3 與煉油鏈接的新能源技術

（1）氫能技術

來自化石能源制氫裝置的氫氣和工業(yè)副產氫氣的高效提純及脫雜技術，燃料電池使用氫氣中痕量有害雜質的快速分析技術。

（2）動力電池、儲能電池用高性能碳材料技術

催化裂化油漿高效脫固生產優(yōu)質針狀焦技術，針狀焦生產動力電池與儲能電池電極材料技術。

（3）生物基液體燃料生產技術

農林廢棄物糖平臺生產燃料乙醇技術，包括高效粉碎膨化預處理技術與裝備，纖維素、半纖維素水解制六碳糖、五碳糖的低成本高活性酶開發(fā)，六碳及五碳糖同步發(fā)酵高耐受性菌種開發(fā)，木質素高價值利用技術。

農林廢棄物氣化和厭氧發(fā)酵生產燃料乙醇技術，包括低能耗壓縮成型處理技術與裝備，無焦油生成的成型生物質氣化技術，合成氣脫雜凈化技術，凈化后CO厭氧發(fā)酵生產乙醇的高活性菌種及高效反應器。

生物油脂生產生物柴油技術，包括高效酯化催化劑和反應過程微界面?zhèn)髻|強化技術，反應產物低能耗分離提純技術。

生物油脂生產生物噴氣燃料技術，包括長壽命高選擇性脫羧催化劑，噴氣燃料高收率的加氫異構催化劑和新工藝。

2.2.4 煉油過程二氧化碳捕集利用技術

（1）二氧化碳捕集技術

高壓高通量二氧化碳分離膜的材料及制膜技術，大幅度降低吸收法捕集二氧化碳能耗的溶劑改性技術和傳質強化技術與專用設備。

（2）二氧化碳利用技術

二氧化碳加氫高轉化率合成甲醇的催化劑及工藝技術，利用煉油過程排放氣中NOx作氮源的藻類養(yǎng)殖和高價值利用技術。

2.3 圍繞綠色低碳提高資源利用效率，積極實施煉油企業(yè)的技術改造

石油資源利用不充分、過程及產品綠色清潔程度偏低的煉油企業(yè)積極實施綠色化技術改造。積極采用渣油漿態(tài)床加氫技術、渣油淺脫瀝青-脫瀝青油加氫-催化裂化-脫油瀝青氣化制氫組合技術等新技術，進行優(yōu)化重構煉油總流程的技術改造，淘汰一批延遲焦化裝置；采用微界面?zhèn)髻|強化技術、分壁精餾塔、纏繞管式換熱器等新技術和新裝備進行煉油過程節(jié)能改造；采用高液化氣和汽油收率的催化裂化新技術、固體酸烷基化、離子液體烷基化、廢酸量最低化的硫酸烷基化新技術進行后國Ⅵ階段汽油質量升級改造；采用超深度脫除多環(huán)芳烴調控芳烴含量的柴油加氫新技術、蠟油加氫裂化新技術進行后國Ⅵ階段柴油質量升級改造；采用低壓加氫脫硫和調合組分優(yōu)化新技術進行低硫船用燃料油質量升級改造；采用SO2和NOx一體化深度脫除技術、VOC高效回收和催化氧化深度脫除技術、廢水中COD低能耗深度脫除技術、高鹽廢水膜技術深度凈化和分質分鹽技術等新技術進行煉油過程廢氣和廢水處理系統(tǒng)的改造。

2.4 主動應對能源低碳化轉型，積極發(fā)展氫能，重視發(fā)展生物基燃料

2.4.1 積極發(fā)展氫能

面向能源低碳化轉型，間隙性的光伏、風力發(fā)電等可再生電力將繼續(xù)快速發(fā)展，高比例接入間歇性電力嚴重影響電網安全性，而間隙性電力電解水制氫是一種大規(guī)模儲能手段。氫能驅動各類交通工具潛力巨大，替代化石能源減碳固碳前景廣闊。

2.4.2 重視發(fā)展生物基燃料

利用農作物秸稈、林業(yè)廢棄物通過熱轉化+厭氧發(fā)酵平臺或糖平臺發(fā)展燃料乙醇。利用生物油脂(含餐飲廢油)生產生物噴氣燃料和生物柴油。

3.結束語

面向未來能源向低碳化轉型的大趨勢，我國煉油企業(yè)將面臨一系列重大挑戰(zhàn)。

一是成品油市場逐步萎縮；

二是石油化工產品消費增速趨緩到達峰和達峰后市場逐步萎縮；

三是車用燃料品質要從清潔向清潔高效轉變；

四是進一步嚴格的環(huán)保標準繼續(xù)增加生產成本；

五是實現(xiàn)碳達峰和碳中和目標，煉油企業(yè)將面臨巨大減少碳排放壓力。

在能源低碳化轉型中，我國煉油企業(yè)的主要應對措施有：

一是理性慎重進行煉化一體化和油轉化項目的投資決策；

二是堅持目標導向和需求導向，圍繞生產高效高清潔油品、煉油過程“三廢”資源化利用及深度處理、減少煉油過程碳排放、原油資源高效加工利用、煉油廠智能化、與煉油鏈接的氫能、動力電池與儲能電池用高性能碳材料、生物基液體燃料、低能耗低成本二氧化碳捕集利用等技術，持續(xù)進行創(chuàng)新開發(fā)；

三是圍繞綠色低碳，積極實施煉油企業(yè)的技術改造；

四是積極發(fā)展氫能，重視發(fā)展生物基燃料。