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(guó)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(bào)告，全球已有49個(gè)國(guó)家實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，歐盟計(jì)劃到2050年實(shí)現(xiàn)碳中和，目前提出碳中和時(shí)間表的已有法國(guó)、德國(guó)、西班牙、英國(guó)、加拿大等30多個(gè)國(guó)家。實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)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(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、水能等可再生能源。
世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)開始從高碳向低碳化轉(zhuǎn)型。與2010年相比，2019年消費(fèi)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(fēng)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(jié)構(gòu)
圖 2 2019年全球能源結(jié)構(gòu)
圖 3 全球及主要國(guó)家非化石能源占一次能源的比例
1.我國(guó)積極推動(dòng)能源低碳化轉(zhuǎn)型
1.1 我國(guó)能源低碳化轉(zhuǎn)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(biāo)，“十二五”規(guī)劃提出“逐步建立碳排放交易市場(chǎng)”，將大幅度降低二氧化碳排放強(qiáng)度作為約束性指標(biāo)納入規(guī)劃。2009年11月26日，在哥本哈根氣候變化大會(huì)前夕，中國(guó)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(guó)一次能源結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1。2014年國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014—2020年)》，明確到2020年實(shí)現(xiàn)非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)15%左右，2020年實(shí)際達(dá)到14.14%。2020年森林面積比2005年增加4 000萬(wàn)公頃，森林蓄積量比2005年增加13億立方米。2005年以來(lái)，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整取得重大進(jìn)展。
表 1 2010—2019年我國(guó)一次能源結(jié)構(gòu)（%）
1.2 2020年我國(guó)明確提出碳達(dá)峰和碳中和時(shí)間表
2020年9月22日，習(xí)近平總書記在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上發(fā)表重要講話，向世界承諾我國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。這一承諾表明我國(guó)能源低碳化轉(zhuǎn)型進(jìn)入新階段。
2020年12月，中共中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出，要抓緊制定2030年碳排放達(dá)峰行動(dòng)方案，支持有條件的地方率先達(dá)峰；要加快調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)，推動(dòng)煤炭消費(fèi)盡早達(dá)峰；大力發(fā)展新能源，加快建設(shè)全國(guó)用能權(quán)、碳排放交易市場(chǎng)，完善能源消費(fèi)雙控制度。
2.能源轉(zhuǎn)型中我國(guó)煉油企業(yè)應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的主要對(duì)策
2.1研究市場(chǎng)變化，理性慎重進(jìn)行煉化一體化和油轉(zhuǎn)化項(xiàng)目的投資決策
要認(rèn)真研究煉油及石化行業(yè)主要產(chǎn)品的消費(fèi)規(guī)律，建立比較可靠的我國(guó)汽煤柴油、三大合成材料、乙烯、丙烯和對(duì)二甲苯市場(chǎng)消費(fèi)趨勢(shì)的預(yù)測(cè)模型，科學(xué)研判未來(lái)需求。還要認(rèn)真分析國(guó)際煉油及石化產(chǎn)品供需發(fā)展趨勢(shì)，深入進(jìn)行我國(guó)煉油及石化產(chǎn)品與國(guó)外產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力研究，準(zhǔn)確研判國(guó)外石化產(chǎn)品在我國(guó)市場(chǎng)的份額和我國(guó)產(chǎn)品占領(lǐng)國(guó)際市場(chǎng)的可能性和份額。
行業(yè)投資咨詢機(jī)構(gòu)要用比較可靠的我國(guó)未來(lái)煉油及石化產(chǎn)品消費(fèi)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)、參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的競(jìng)爭(zhēng)力分析數(shù)據(jù)引導(dǎo)理性投資決策。實(shí)業(yè)投資者和金融資本投資者要專門組織團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行投資項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性研究和自身的優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)分析，慎重進(jìn)行煉化一體化項(xiàng)目、油轉(zhuǎn)化項(xiàng)目投資決策，不能盲目跟風(fēng)投資。地方政府要有正確的政績(jī)觀，不能只顧地方眼前的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，成為盲目投資的鼓動(dòng)者。
2.2 堅(jiān)持目標(biāo)導(dǎo)向和需求導(dǎo)向，加大投入，大力推進(jìn)煉油技術(shù)創(chuàng)新
2.2.1 加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，爭(zhēng)取重大技術(shù)突破
圖4展示了非連續(xù)式技術(shù)進(jìn)步S型曲線，基于原有科學(xué)知識(shí)的煉油技術(shù)日趨成熟，要通過(guò)基礎(chǔ)研究獲取全新科學(xué)知識(shí)，融合納米技術(shù)、現(xiàn)代分析表征技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)、催化材料科學(xué)、分子煉油理論和煉油過(guò)程強(qiáng)化理論，實(shí)現(xiàn)煉油技術(shù)的非連續(xù)式進(jìn)步。
圖 4 非連續(xù)式技術(shù)進(jìn)步S型曲線
深入進(jìn)行石油分子表征研究，建立石油分子結(jié)構(gòu)信息、組成信息庫(kù)，研究從原料分子結(jié)構(gòu)到目的產(chǎn)品分子結(jié)構(gòu)的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，建立石油分子反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)庫(kù)，支持優(yōu)化原料組分選擇、優(yōu)化反應(yīng)路徑、實(shí)現(xiàn)原料分子重構(gòu)成產(chǎn)品分子的精確調(diào)控。研究從原料分子重構(gòu)成目的產(chǎn)品分子的新催化材料，建立催化劑結(jié)構(gòu)、活性組分、制備工藝、反應(yīng)模型信息庫(kù)，支持模擬計(jì)算、高通量試驗(yàn)、試驗(yàn)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(guò)程強(qiáng)化和分子重構(gòu)工程實(shí)現(xiàn)中的科學(xué)問(wèn)題，重點(diǎn)研究催化劑、反應(yīng)熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、質(zhì)量、能量、動(dòng)量傳遞之間的協(xié)同耦合機(jī)制，進(jìn)行數(shù)字建模，支持精準(zhǔn)高效生產(chǎn)目的產(chǎn)品的新技術(shù)、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(nèi)燃機(jī)中與空氣混合的燃燒反應(yīng)的歷程和機(jī)理，配合現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化和新一代內(nèi)燃機(jī)開發(fā)，科學(xué)提出后國(guó)Ⅵ階段車用汽柴油標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)建議和制定新的燃油標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)建議。
2.2.2 凝練主要課題，持續(xù)推進(jìn)煉油技術(shù)進(jìn)步
（1）更清潔高效油品生產(chǎn)技術(shù)
更清潔高效汽油生產(chǎn)技術(shù)，主要有多產(chǎn)液化氣和高異構(gòu)烴含量汽油的催化裂化催化劑、新結(jié)構(gòu)反應(yīng)器、催化裂化反應(yīng)強(qiáng)化新技術(shù)，環(huán)境友好的含異丁烯的碳四餾分高效烷基化技術(shù)；更清潔高效柴油生產(chǎn)技術(shù)，主要有柴油中多環(huán)芳烴深度脫除技術(shù)，蠟油加氫裂化生產(chǎn)超低多環(huán)芳烴柴油技術(shù)；低硫燃料油生產(chǎn)技術(shù)，主要有低成本燃料油加氫脫硫技術(shù)，燃料油調(diào)合優(yōu)化技術(shù)；高檔潤(rùn)滑油生產(chǎn)技術(shù)，主要有高收率加氫異構(gòu)的Ⅲ類基礎(chǔ)油生產(chǎn)技術(shù)，PAO合成基礎(chǔ)油生產(chǎn)技術(shù)，高效添加劑定向可控合成和高檔潤(rùn)滑油配方優(yōu)化技術(shù)。
（2）煉油過(guò)程“三廢”資源化利用及深度處理技術(shù)
煙氣和工藝尾氣中多種污染物一體化深度脫除技術(shù)；酸性氣制硫裝置尾氣深度凈化技術(shù)，低溫深度脫硝催化劑，VOC高效回收技術(shù)，煉油及石化過(guò)程無(wú)組織排放VOC減排及低成本深度處理技術(shù)；污水高效深度處理回用技術(shù)，高含鹽污水低能耗脫鹽技術(shù)，高氨氮污水高效處理技術(shù)，污水中重金屬高效脫除技術(shù)；廢催化劑中活性金屬組分高效回收利用技術(shù)，廢催化劑及煉化過(guò)程其他廢渣、活性污泥高效無(wú)害化處理技術(shù)。
（3）煉油過(guò)程減少碳排放技術(shù)
低碳煉油反應(yīng)催化材料、催化劑及配套的工藝技術(shù)；原油充分利用和效益最大化的清潔低能耗煉油總流程構(gòu)建技術(shù)，收益最大化的煉油過(guò)程工藝條件綜合優(yōu)化節(jié)能減排技術(shù)；過(guò)程及過(guò)程耦合節(jié)能技術(shù)，包括以節(jié)能為目標(biāo)的精餾塔高效內(nèi)構(gòu)件及精餾塔設(shè)計(jì)技術(shù)，隔壁式精餾塔應(yīng)用技術(shù)，氣體或液體混合物膜分離純化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)分子煉油的復(fù)雜組分萃取分離、吸附分離技術(shù)，反應(yīng)精餾，膜反應(yīng)器工業(yè)應(yīng)用技術(shù)，精餾、萃取、吸附、膜分離等過(guò)程耦合節(jié)能技術(shù)；過(guò)程強(qiáng)化節(jié)能減排技術(shù)，包括氣氣、液液、氣液、液固、液液固、氣液固傳質(zhì)控制反應(yīng)或分離過(guò)程納微尺度傳質(zhì)強(qiáng)化技術(shù)，萃取、吸收、洗滌、混合等過(guò)程的納微尺度強(qiáng)化技術(shù)，電場(chǎng)、電化學(xué)、微波、等離子體等物理場(chǎng)強(qiáng)化反應(yīng)技術(shù)；低品位熱能高效回收利用技術(shù)，包括低溫?zé)岣咝е评浼袄淠芾眉夹g(shù)，低壓蒸汽機(jī)械壓縮提高壓力等級(jí)的能量回收利用技術(shù)；能量轉(zhuǎn)化過(guò)程提高能源轉(zhuǎn)化效率技術(shù)，包括瀝青、石油焦氣化和燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐集成供燃料氣、供電、供熱技術(shù)，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(shù)；以化石能源為主體、多能互補(bǔ)低碳智能煉油廠能源系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)，包括可再生電力高比例接入技術(shù)，燃料氣、可再生電、自發(fā)電、外網(wǎng)電、蒸汽、氫氣等多種能源數(shù)字化、智能化能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，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(shù)。
（4）原油資源高效加工利用技術(shù)
一是重劣質(zhì)原油高效加工利用技術(shù)，主要包括新一代原油高效電脫鹽技術(shù)、融合納微尺度傳質(zhì)強(qiáng)化的低能耗劣質(zhì)渣油漿態(tài)床加氫裂化技術(shù)，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(shù)，融合納微尺度傳質(zhì)強(qiáng)化的低能耗長(zhǎng)周期固定床蠟渣油加氫處理和加氫裂化技術(shù)；二是產(chǎn)品價(jià)值最大化煉化一體技術(shù)，主要包括丙烯最大化的催化裂化新技術(shù)，重質(zhì)芳烴高效低氫耗轉(zhuǎn)化利用制對(duì)二甲苯和高效轉(zhuǎn)化成優(yōu)質(zhì)汽油技術(shù)。
（5）煉油廠智能化技術(shù)
煉油廠數(shù)字化技術(shù)，包括數(shù)據(jù)自動(dòng)采集儀器儀表技術(shù)，多協(xié)議異構(gòu)信息系統(tǒng)互聯(lián)技術(shù)，異構(gòu)數(shù)據(jù)集成與數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建技術(shù)；全流程建模技術(shù)，包括煉油過(guò)程大數(shù)據(jù)分析機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，基于大數(shù)據(jù)和過(guò)程機(jī)理的建模技術(shù)；設(shè)備健康管理技術(shù)，包括動(dòng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)智能檢測(cè)技術(shù)，靜設(shè)備及管線腐蝕、疲勞、結(jié)垢等異常智能檢測(cè)技術(shù)，設(shè)備檢測(cè)數(shù)據(jù)挖掘、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析、故障預(yù)測(cè)預(yù)警技術(shù)；在線實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化和經(jīng)營(yíng)決策優(yōu)化技術(shù)，包括基于煉油總流程及設(shè)備狀態(tài)的原油采購(gòu)和智能調(diào)合技術(shù)，基于油品市場(chǎng)變化的原油加工方案優(yōu)化和油品智能調(diào)合技術(shù)，基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和模型的裝置運(yùn)行實(shí)時(shí)在線優(yōu)化技術(shù)；安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)智能管控技術(shù)，包括基于物料泄漏檢測(cè)數(shù)據(jù)的安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)智能管控技術(shù)，基于設(shè)備健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和工藝異常數(shù)據(jù)的安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)智能管控技術(shù)。
2.2.3 與煉油鏈接的新能源技術(shù)
（1）氫能技術(shù)
來(lái)自化石能源制氫裝置的氫氣和工業(yè)副產(chǎn)氫氣的高效提純及脫雜技術(shù)，燃料電池使用氫氣中痕量有害雜質(zhì)的快速分析技術(shù)。
（2）動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池用高性能碳材料技術(shù)
催化裂化油漿高效脫固生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)針狀焦技術(shù)，針狀焦生產(chǎn)動(dòng)力電池與儲(chǔ)能電池電極材料技術(shù)。
（3）生物基液體燃料生產(chǎn)技術(shù)
農(nóng)林廢棄物糖平臺(tái)生產(chǎn)燃料乙醇技術(shù)，包括高效粉碎膨化預(yù)處理技術(shù)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(zhì)素高價(jià)值利用技術(shù)。
農(nóng)林廢棄物氣化和厭氧發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇技術(shù)，包括低能耗壓縮成型處理技術(shù)與裝備，無(wú)焦油生成的成型生物質(zhì)氣化技術(shù)，合成氣脫雜凈化技術(shù)，凈化后CO厭氧發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的高活性菌種及高效反應(yīng)器。
生物油脂生產(chǎn)生物柴油技術(shù)，包括高效酯化催化劑和反應(yīng)過(guò)程微界面?zhèn)髻|(zhì)強(qiáng)化技術(shù)，反應(yīng)產(chǎn)物低能耗分離提純技術(shù)。
生物油脂生產(chǎn)生物噴氣燃料技術(shù)，包括長(zhǎng)壽命高選擇性脫羧催化劑，噴氣燃料高收率的加氫異構(gòu)催化劑和新工藝。
2.2.4 煉油過(guò)程二氧化碳捕集利用技術(shù)
（1）二氧化碳捕集技術(shù)
高壓高通量二氧化碳分離膜的材料及制膜技術(shù)，大幅度降低吸收法捕集二氧化碳能耗的溶劑改性技術(shù)和傳質(zhì)強(qiáng)化技術(shù)與專用設(shè)備。
（2）二氧化碳利用技術(shù)
二氧化碳加氫高轉(zhuǎn)化率合成甲醇的催化劑及工藝技術(shù)，利用煉油過(guò)程排放氣中NOx作氮源的藻類養(yǎng)殖和高價(jià)值利用技術(shù)。
2.3 圍繞綠色低碳提高資源利用效率，積極實(shí)施煉油企業(yè)的技術(shù)改造
石油資源利用不充分、過(guò)程及產(chǎn)品綠色清潔程度偏低的煉油企業(yè)積極實(shí)施綠色化技術(shù)改造。積極采用渣油漿態(tài)床加氫技術(shù)、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(shù)等新技術(shù)，進(jìn)行優(yōu)化重構(gòu)煉油總流程的技術(shù)改造，淘汰一批延遲焦化裝置；采用微界面?zhèn)髻|(zhì)強(qiáng)化技術(shù)、分壁精餾塔、纏繞管式換熱器等新技術(shù)和新裝備進(jìn)行煉油過(guò)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(shù)、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(shù)進(jìn)行后國(guó)Ⅵ階段汽油質(zhì)量升級(jí)改造；采用超深度脫除多環(huán)芳烴調(diào)控芳烴含量的柴油加氫新技術(shù)、蠟油加氫裂化新技術(shù)進(jìn)行后國(guó)Ⅵ階段柴油質(zhì)量升級(jí)改造；采用低壓加氫脫硫和調(diào)合組分優(yōu)化新技術(shù)進(jìn)行低硫船用燃料油質(zhì)量升級(jí)改造；采用SO2和NOx一體化深度脫除技術(shù)、VOC高效回收和催化氧化深度脫除技術(shù)、廢水中COD低能耗深度脫除技術(shù)、高鹽廢水膜技術(shù)深度凈化和分質(zhì)分鹽技術(shù)等新技術(shù)進(jìn)行煉油過(guò)程廢氣和廢水處理系統(tǒng)的改造。
2.4 主動(dòng)應(yīng)對(duì)能源低碳化轉(zhuǎn)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(zhuǎn)型，間隙性的光伏、風(fēng)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(yán)重影響電網(wǎng)安全性，而間隙性電力電解水制氫是一種大規(guī)模儲(chǔ)能手段。氫能驅(qū)動(dòng)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(nóng)作物秸稈、林業(yè)廢棄物通過(guò)熱轉(zhuǎn)化+厭氧發(fā)酵平臺(tái)或糖平臺(tái)發(fā)展燃料乙醇。利用生物油脂(含餐飲廢油)生產(chǎn)生物噴氣燃料和生物柴油。
3.結(jié)束語(yǔ)
面向未來(lái)能源向低碳化轉(zhuǎn)型的大趨勢(shì)，我國(guó)煉油企業(yè)將面臨一系列重大挑戰(zhàn)。
一是成品油市場(chǎng)逐步萎縮；
二是石油化工產(chǎn)品消費(fèi)增速趨緩到達(dá)峰和達(dá)峰后市場(chǎng)逐步萎縮；
三是車用燃料品質(zhì)要從清潔向清潔高效轉(zhuǎn)變；
四是進(jìn)一步嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)增加生產(chǎn)成本；
五是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)，煉油企業(yè)將面臨巨大減少碳排放壓力。
在能源低碳化轉(zhuǎn)型中，我國(guó)煉油企業(yè)的主要應(yīng)對(duì)措施有：
一是理性慎重進(jìn)行煉化一體化和油轉(zhuǎn)化項(xiàng)目的投資決策；
二是堅(jiān)持目標(biāo)導(dǎo)向和需求導(dǎo)向，圍繞生產(chǎn)高效高清潔油品、煉油過(guò)程“三廢”資源化利用及深度處理、減少煉油過(guò)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(dòng)力電池與儲(chǔ)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(shù)，持續(xù)進(jìn)行創(chuàng)新開發(fā)；
三是圍繞綠色低碳，積極實(shí)施煉油企業(yè)的技術(shù)改造；
四是積極發(fā)展氫能，重視發(fā)展生物基燃料。
