碳中和目标下的中国化工零碳之路

RMI碳中和自标下的中国化工零碳之路2022.04 RMI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、美国科罗控多州巴索尔特和博尔德、纽约市、加州奥克兰及华露轨特区设有办事处碳中和目标下的中国化工零碳之路rmi.org./2 作者与鸣谢作者李抒苡，薛雨军，王巩珊*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择苡，sli@rmi.org版权与引用李抒茂，薛雨军，王累珊，致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（EnergyTransitionsCommission）对本报告据写提供的润见观点与宝贯建议。特别感Angela Wright Bennett Foundation, Bloomberg Philanthropies, ClimateWorksFounclation, Quadrature Climate Foundation, Sequoia Climate Foundation 和 The William and Flora Hew-lettFoundation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势的感谢，碳中和目标下的中国化工零碳之路rmi.org / 3 目录前言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中国化工行业零碳转型的挑战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乙烯第三章化工行业碳减排路径：立足资源赋，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第五章政策建议48报告参考文献碳中和目标下的中国化工零碳之路 前言化工行业是中国实现碳中和的关键行业之一，全国化工行业的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碳排放占工业领域总排放的20%、占全国二氧化碳总排放的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需求相比，生产技术路径的转型史为重要。本报告的研究聚焦化全暂代。此外，中国初级化工产品产能较新，也为快连转型带寒工行业的零现生产情景。本报告中，零碳生产即在化工产品的生定排战，在双碳目标下，中国已着力构建碳达峰碳中和“1+N"产过程中达到二氧化联的净零排放(可利用CCS等末端处理技政策体系"，增强顶层部署，并抑紧明碘重点领域、重点行业以及术），最终产品为零碳化工产品。在此基础上，化工行业应优化客地的行动方案。根据中共中央国务院关于完整准确全面贯彻原料来源，促进生产过程和原料的需碳，与上下游行业共同努力新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，高耗能高排放项目实现全生命周期净零排放，低摄生产是零微生产的过癌落径，产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油项目和新建乙端项目。目前，中国化工企业在积极准进嵌中和进的碳排放，促进化工行业的碳达峰和碳中和。程，例如，中国石化力争在国家目标提前十年实现碳中和：宝丰集我们的分析表明，在崴中和目标下，中国三大化工产品合成要、排放等等。甲醇和乙烯的需求除了受传统用途驱助外，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大变化。由于供需关系、技术发展速宝、或本构成等因素的不确定之一。早在2019年，落基山研究所与能源转型要员会（ETC）发布性，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中国2050：一个全面实现现代化国家的零碳图景3报告，对中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国全经济体实现零碳进行了情景分析，力图为国家长远故略目标经济路线图，以期为政策制定、市场方向等提供参考。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，造行了具体路线图的分析和搭建。本报告《（获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候转型的系列研究报告之一，将针对化工行业，开展等碳转型路线图研究。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科产业链，是指利用石油、煤焱等上游原材料进行化学加工的业ii"1+N"印中回加速构建碳达峰、致中和的政策体系，其中，《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达略碳中和工作的意见》印“1"，通运翰、坂多建设等分领域分行业碳达锋实施方案，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、督察考核等保障方家，碳中和目标下的中国化工零碳之路rmi.org / s 第一章开启中国化工零碳之路：挑战与优势 化工行业的二氧化碳势放占工业领械总势效的20%、占全国二氧和优势并存。其中，称战包括持续增加的需求、高媒炭依程度和化费总排股的3%。中是全球最大的化工产品生产和消费国，较年轻的资产。此外，中国化工零碳转型他晨备独待的优势，包括中国化工行业零疆转型对全国实观碳中和目标至关重要，也对全较强的新技术部署能力、以具备零融转型意票和能力的国有化工球化工价管链低碳转型意义重大。中国化工的零碳转型之路效战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产品产值合人民币10.4万亿元(1.48万亿欧元)，占全球的40.6%；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"，预计2030年销售额将达到全球销售额的48.6%*，中国的化工行即以自然资源为康料，通过物理和化学反应，生产用于非零售流通业近年来一直保持快速增长，工业增加值2015-2020年年均增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长率为5.2%。料主要包合煤炭、石油、天然气、原盐、石英石等自然资速。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中国也是全球最大的化工产品消费国，且保持消费量的快速增长：大。化工行业产品众多，包合含大宗化学品和精细化学品。大宗化学根据德国化学工业协会VCI数据，中国2019年化工产品需求消费额品的生产规模较大、利润水平较低，处于化工产业链上游，包合烯折合人民币10.7万亿元(1.54万亿欧元)，占全球总消费额的41.6%，烃、芳经等，而精细化学品则以大宗化学品为原料深加工而来，规模较小但附如值史高，用于农药、浓料等。主导地位，根据IHSMarkit数据，中国的合成氨、甲醇和乙烯消费量分别占全球总消费量的约30%、60%和20%5。其中乙消费量中国是全球最大的化工产品生产国，国际影力在逐步扩大。根为乙烯单体的表观消费量，著涵盖乙烯产业链下游产品，占比可进据欧洲化学工业垂员会CEFIC数据，如图表1，2019年中国化工一步提高，如中国低密度聚乙渐(LDPE)消费量的全球占比为34%。图表1全球分地区化工产品销售额和消费额（2019)12.0化工产品销售额/消费额（万亿元）10.08.06.04.02.00.0 中国中国以外亚洲地区北美洲非大洋洲■销售部■消费额注：1欧元=7人民币数据来源：欧洲化学工业委员会CEFIC,德国化学工业协会VCIili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、建材行业和治金行业；产品工业的漂科是工程工业的产品；以物理变化为主，产品大多为人类直接使用，妇汽车、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。碳中和目标下的中国化工零碳之路rmi.org /7 全球分地区主要化工产品消费量(2020)图表2100%90%%0S70%分地区占比(%)60%50%40%30%20%10%0%合成氢甲醇￥2低密座聚乙烯■中国■中东■北美洲和南美洲■中国以外亚洲地区■其他数据来源：IHSMarkit整体来看，中国化工行业的低端产品的产能过剩，而高端产品的产程塑料、高端膜材料等高端产品，对外依存度保持在较高水平，需能短缺。尿素、电石、烧减、纯碱等传统化工产品，产能利用率长要国内产能进一步发层以缓解高端产品的进口压力与产业链安全期较低，行业正势力控制低端产品的过剩产能，从土地供应、能源风险。总的来说，多数传统化工产品产能增速放缓或产能总量下技术评价、环境影响评价等方面优化结构，利用符合政策要求的降，而化工新材料和专用化学品产能持续发展。先进工艺提升项目鉴体技术水平和运营效率。高端聚烯、特种工碳中和目标下的中国化工零碳之路rmi.org. / 8 中国化工行业零碳转型的挑战化工是难双排的重工业行业之一，碳排放主要来自反应过程和能量很大。以甲牌产品为例，中国甲醇产量有75%为煤制，而全球这个比例仅为35%”，美国和欧洲均没有煤制甲醇。煤炭相比其他的总排放中的占比为13%，占工业领拨总排放的20%，此外，化工行原料有更高的碳元素含量，生产碳含量相对较少的产品时，比其业的非二氧化碳温室气体排放也将增加磺当量排放，如合或氨产他原料嵌排放更大。如生产一吨甲醇，煤炭路径的工业过程碳排业链中产生的氧化亚氨和天然气化工装置逸散的甲院等。作为重放约为2.1吨，天然气路径的工业过程排放仅为0.了吨；而生产一电点耗能和排放行业之一，化工行业的企业也有望在未来几年纳入合成氨的炼炭路径和天然气路径的工业过程碳排放分别为4.2吨全国碳市场，成为中国实现碳中和更量的重点关注领域。和2.1吨”。中国庞大的煤化工产业为脱碳增加了难度。中国化工行业零碳转型的挑战主要包括：此外，中国化工生产相关资产仍偏年轻化，快遵转型可能带来的揭浅资产风险更高。报据国际能源需IEA数据”，如图表3，中国年从需求端看，行业仍处于上升期，化工产品的总需求整体仍将龄较新的产能在化工等重工业行业中占据全球总产能的一半以不断增加。总需求方面，中国人均化工产品消费额为折合人民币上。例如，中国目前合成氢生产设施投产后的平均运行年限仅138107元，而美国的人均化工产品消费额为9584元，比中国高近年，甲醇约8年，乙筛约7年，近期仍有不少新增产能规划建设，而20%。随着国内经济水平和国民生活品质的提升，中国对于化工产典型的设施投产后的寿命均在30年基至40年以上。与其他国相品需求总量有较大的增长空间；对外依存度方面，高端化工产品自应生产设施均接近退役时限的情况相比，中国化工行业在零嵌转给率不足，如国内光伏级EVA和茂金属聚乙烯进口依赖座分别为型的过程中，需要同时综合考患有计划地淘法高碳产能、在现有设75%和80%"，随着中国化工高精尖技术的突破，和政策资源对于施基础上进行现减排改造、直接上新零现产能等多种方需组合：高端产品供给的鼓助，高端化工产品的对外依存度会不断下降且因此，如何要善处置现有资产，规划好转型的时间线并尽量避免产能会持续增加。资产竭浅的问题更为抹手。从供给端看，中国化工生产对煤依赖度高，而与煤相关的碳强大大高于其他原料。中国因为自身的煤炭资源票属，煤化工产业体图表3全球初级化工产品产能年龄构成(2020)一般再命25中亚太地区20印质中东俄罗斯和中亚地东地区15中国中东半洲地区10欧洲地区中南