碳中和目标下的中国化工零碳之路

碳中和目标下的中国化工零碳之路2022.04 rmi.org / 2澠╈示泘剝┖氳╈㎁⴬䄄ꦻ澠╯饟关于落基山研究所（RMI）落基山研究所(RMI)，是一家于1982年创立的专业、独立、以市场为导向的智库。我们与政府部门、企业、科研机构及创业者协作，推动全球能源变革，以创造清洁、安全、繁荣的低碳未来。落基山研究所致力于借助经济可行的市场化手段，加速能效提升，推动可再生能源取代化石燃料的能源结构转变。落基山研究所在北京、美国科罗拉多州巴索尔特和博尔德、纽约市、加州奥克兰及华盛顿特区设有办事处。 rmi.org / 3澠╈示泘剝┖氳╈㎁⴬䄄ꦻ澠╯饟作者李抒苡，薛雨军，王珮珊*除非另有说明，所有作者均来自落基山研究所。其他作者李婷联系方式李抒苡，sli@rmi.org版权与引用李抒苡, 薛雨军, 王珮珊, 碳中和目标下的中国化工零碳之路, 落基山研究所, 2022鸣谢本报告作者特别感谢中国石油和化学工业联合会和能源转型委员会（Energy Transitions Commission）对本报告撰写提供的洞见观点与宝贵建议。特别感谢Angela Wright Bennett Foundation、Bloomberg Philanthropies、ClimateWorksFoundation、Quadrature Climate Foundation、Sequoia Climate Foundation 和 The William and Flora Hew-lett Foundation对本报告的支持。此外，我们也向为本研究提供意见和建议的来自企业和研究机构的专家们表示诚挚的感谢。作者与鸣谢 rmi.org / 4澠╈示泘剝┖氳╈㎁⴬䄄ꦻ澠╯饟前言 5第一章 开启中国化工零碳之路：挑战与优势 6全球最大化工产品生产和消费国 7中国化工行业零碳转型的挑战 9中国化工行业零碳转型的优势 10第二章 零碳图景下化工行业供需展望 11合成氨 12甲醇 13乙烯 14第三章 化工行业碳减排路径：立足资源禀赋，发展颠覆技术 17技术可行性：化工行业碳减排路径 18经济可行性：零碳解决方案的成本分析 23第四章 中国化工零碳之路：时间、空间演变和转型模式 33中国化工零碳转型时间线 34中国化工零碳产能地理分布 37中国化工零碳转型模式 43第五章 政策建议 48报告参考文献 51目录 rmi.org / 5澠╈示泘剝┖氳╈㎁⴬䄄ꦻ澠╯饟化工行业i是中国实现碳中和的关键行业之一，全国化工行业的碳排放占工业领域总排放的20%、占全国二氧化碳总排放的13%。化工行业也是难减排行业，其能源和原料难以被电气化完全替代。此外，中国初级化工产品产能较新，也为快速转型带来一定挑战。在双碳目标下，中国已着力构建碳达峰碳中和“1+N”政策体系ii，增 强 顶 层 部 署 ，并 抓 紧 明 确 重 点 领 域 、重 点 行 业 以 及各地的行动方案。根据《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，高耗能高排放项目严格落实产能等量或减量置换，对煤电、石化、煤化工等实行产能控制，未纳入国家有关领域产业规划的，一律不得新建改扩建炼油项目和新建乙烯项目。目前，中国化工企业在积极推进碳中和进程，例如，中国石化力争在国家目标提前十年实现碳中和，宝丰集团建设全球单厂规模最大太阳能电解水制氢项目以降低煤化工碳排放等等。落基山研究所（RMI）是国内最早开展中国零碳图景研究的机构之一。早在2019年，落基山研究所与能源转型委员会（ETC）发布《中国2050：一个全面实现现代化国家的零碳图景》报告，对中国 全 经 济 体 实 现 零 碳 进 行 了 情 景 分 析 ，力 图 为 国 家 长 远 战 略 目 标决策提供技术参考。2021年9月，落基山研究所发布《碳中和目标下的中国钢铁零碳之路》报告，对钢铁行业如何实现零碳转型和助力碳中和目标，进行了具体路线图的分析和搭建。本报告《碳中和目标下的中国化工零碳之路》同样是落基山研究所针对重工业零碳转型的系列研究报告之一，将针对化工行业，开展零碳转型路线图研究。i 本文中的化工行业是石化和化学工业行业，包含石油原料产业链和非石油原料产业链，是指利用石油、煤炭等上游原材料进行化学加工的产业。ii “1+N”即中国加速构建碳达峰、碳中和的政策体系，其中，《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》即“１”，是中央层面推进“双碳”工作的系统谋划和总体部署。《2030年前碳达峰行动方案》是碳达峰阶段的总体部署，“N”则包括能源、工业、交通运输、城乡建设等分领域分行业碳达峰实施方案，以及科技支撑、能源保障、碳汇能力、财政金融价格政策、标准计量体系、督察考核等保障方案。相比于钢铁和水泥的需求增长放缓，中国化工行业的整体需求随着社会经济水平的提升，需更长的时间达到需求峰值。与控制需求相比，生产技术路径的转型更为重要。本报告的研究聚焦化工行业的零碳生产情景。本报告中，零碳生产即在化工产品的生产过程中达到二氧化碳的净零排放（可利用CCS等末端处理技术），最终产品为零碳化工产品。在此基础上，化工行业应优化原料来源，促进生产过程和原料的零碳，与上下游行业共同努力实现全生命周期净零排放。低碳生产是零碳生产的过渡路径，即大幅度降低生产过程中的碳排放。化工行业需要充分利用多样的碳减排手段，从能源和原料角度，降低甚至消除生产过程中的碳排放，促进化工行业的碳达峰和碳中和。我们的分析表明，在碳中和目标下，中国三大化工产品合成氨、甲醇和乙烯的需求除了受传统用途驱动外，还将受新型需求点影响。此外，产品结构、原料结构、能耗结构和生产工艺也将发生巨大变化。由于供需关系、技术发展速度、成本构成等因素的不确定性，相比深入地研究和确定脱碳时间表，本研究更聚焦于在假设时间框架下中国化工行业的零碳转型趋势、短中长期安排和技术经济路线图，以期为政策制定、市场方向等提供参考。前言 第一章开启中国化工零碳之路：挑战与优势 rmi.org / 7澠╈示泘剝┖氳╈㎁⴬䄄ꦻ澠╯饟化工行业的二氧化碳排放占工业领域总排放的20%、占全国二氧化碳总排放的13%。1中国是全球最大的化工产品生产和消费国，中国化工行业零碳转型对全国实现碳中和目标至关重要，也对全球化工价值链低碳转型意义重大。中国化工的零碳转型之路挑战iii 工业生产部门分为过程工业和产品工业：过程工业的原料为自然资源，包括物理变化和化学变化，如化工行业、建材行业和冶金行业；产品工业的原料是工程工业的产品，以物理变化为主，产品大多为人类直接使用，如汽车、冰箱等的生产。iv 工业增加值是工业企业全部生产活动的总成果扣除了在生产过程中消耗或转移的物质产品和劳务价值后的余额，为工业企业生产过程中新增加的价值。和优势并存。其中，挑战包括持续增加的需求、高煤炭依赖程度和较年轻的资产。此外，中国化工零碳转型也具备独特的优势，包括较强的新技术部署能力、以具备零碳转型意愿和能力的国有化工企业为主导以及规模化、集成化发展优势等。全球最大化工产品生产和消费国化工行业在广义上为石化和化学工业行业，即石油原料产业链和非石油原料产业链。化工行业属于工业生产部门中的过程工业iii，即以自然资源为原料，通过物理和化学反应，生产用于非零售流通领域的通用大宗产品，作为产品工业的原料。化工产品的上游原材料 主 要 包 含 煤 炭 、石 油 、天 然 气 、原 盐 、石 英 石 等 自 然 资 源 。中 国因为富煤缺油少气的资源特点，煤化工产业相对其他国家占比更大。化工行业产品众多，包含大宗化学品和精细化学品。大宗化学品的生产规模较大、利润水平较低，处于化工产业链上游，包含烯烃、芳烃等，而精细化学品则以大宗化学品为原料深加工而来，规模较小但附加值更高，用于农药、涂料等。中国是全球最大的化工产品生产国，国际影响力在逐步扩大。根据欧洲化学工业委员会CEFIC数据，如图表1，2019年中国化工产品产值合人民币10.4万亿元(1.