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柯晓明,等:“双碳”目标下中国炼化行业“十四五”发展新特点分析与展望|文选

发表时间: 2021-06-16 10:33:14

作者: 柯晓明

来源: 《国际石油经济》

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摘要:“十四五”期间中国炼化行业面临的主要挑战是在碳排放达峰、碳中和的“双碳”目标下,石油需求渐进峰值,产品结构变化显著,化工原料需求增长快于成品油,而炼化行业产能投资建设热情不减。今后,为适应“双循环”发展格局的要求,炼化行业将加快供给侧结构调整,深化区域价值链融合,利润变化将促进“油转化工”的变革,市场变化将推动化工材料高端化,新能源汽车发展也给行业带来机遇,塑料循环将成为炼化行业绿色发展的标志,数字化、智能化将助力行业转型和二氧化碳减排。技术创新,尤其是能源结构调整、系统优化、“绿氢”和“绿电”化学等,将成为炼化行业实现“双碳”目标的关键。

1."十三五”期间炼化行业综合实力显著提升

近年来,中国炼油化工行业在规模实力、结构调整、质量升级、体制改革等方面都取得了长足的进步。2006年以来,中国的炼油能力和乙烯产能一直保持全球排名第二,2020年分别达到8.8亿吨/年和3518万吨/年,同时,对二甲苯(PX)产能已攀升至全球第一。中国石油化工产品既满足了人民群众生活、国民经济发展需要,也吸引了全球投资者的关注。

“十三五”期间,中国石化行业以企业规模大型化和炼化一体化为主导方向,开启产业升级。2015年与2020年相对比,炼油平均规模已从257万吨/年上升到456万吨/年,乙烯平均产能已从56万吨/年上升到70万吨/年;炼化一体化千万吨级炼厂数量在增加,炼化能力占比提高2个百分点,形成了环渤海湾、长三角、珠三角的三大炼化企业集群。

从质量升级看,“十三五”期间,汽柴油标准完成了从国Ⅴ升级到国Ⅵ的转变。回顾历史,中国通过十几年的努力实现了从国Ⅱ升级到国Ⅵ,而发达国家走过这一个历程用了20多年的时间。

政府在行业体制改革方面发挥了决定性作用。“十三五”期间,相关部门做了很好的顶层设计,包括进口原油使用权放开、加油站批发零售审批权下放,与之配套的还有一些安全环保等方面的政策。这些政策的实施效果将在未来市场运行中充分显现。

目前,与高质量发展的要求相比,在实现“石化强国”的路上,炼化行业还存在着许多问题,需要在发展过程中解决。例如,产能过剩的问题、原油对外依存度过高的问题、高端产品自给率偏低的问题、安全环保的问题等。

2.“十四五”期间炼化行业市场环境面临新挑战

2.1   “双碳”目标倒逼石油消费提前达峰

根据历史规律,经济、人口、节约和替代是影响能源消费的主要因素,目前又增加了一个新的推手——碳排放达峰、碳中和目标。2020年9月22日,国家主席习近平在第75届联合国大会一般性辩论上宣布“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”。实现“双碳”目标,重点在于能源结构的快速调整和节能降耗的力度加大。石油作为一个主要的化石能源品种,未来消费增长势必受到限制。2013年,中国石化集团经济技术研究院在“中国石油消费峰值研究”中推断,中国的石油需求将在2027年前后达峰(见图1);如果全社会加大调整力度,估计达峰时间还会提前。石油需求达峰,对炼化行业的直接影响是原油加工规模、乙烯和对二甲苯等化工产品装置开工率可能会受限。

2.2   石油产品消费结构会发生变化

石油产品消费结构会发生一些变化,主要体现在不同产品需求达峰的时间点并不相同。其中,柴油消费已经进入平台期,并有缓步下降趋势,主要是因为中国进入工业化后期,钢铁、煤炭、水泥等大宗商品需求达峰,与之相关的公路运输量下降。预计,汽油消费很快也会出现同样情况,虽然汽油车保有量仍然在增长,但“十四五”期间新能源汽车的替代在加快。近期,航空煤油消费受到疫情影响;长期看,中国地域面积辽阔,而人均出行率坐飞机次数比较低,航煤消费峰值的到来会晚一点。

化工产品的需求方面,预计“十四五”期间,“三烯三苯”(乙烯、丙烯、丁二烯,苯、甲苯、二甲苯)等主要化工原料需求年均增长6%左右,增速显著高于成品油(增速约为2%),消费升级和新经济发展的需要,导致化工产品消费达峰迟于成品油。今后,炼化行业需要持续结构调整,以适应这一市场变化。

2.3   炼化投资热点仍然在中国,加剧市场竞争压力

从目前公开的企业规划资料看,“十四五”期间仍然是炼油和化工产能建设的投资高峰期。到2025年,中国炼油加工规模将接近10亿吨/年,乙烯装置产能将超过6300万吨/年,均跃居全球第一。从区域市场来看,成品油传统过剩地区辽宁省和山东省,由于加大结构调整,资源富余压力略有缓解;浙江省和广东省将出现大量过剩,2025年沿海地区成品油出口量将达6500万吨以上。从化工产品市场平衡来看,2019年,主要产品平均产能基本满足需求,各品种情况不同,有的紧缺,有的过剩,过剩品种数量占比达60%;2025年,产能过剩的品种数量占比将达到75%以上(见图2)。以对二甲苯产品为例,“十三五”期间消费对外依存度在60%以上,“十四五”期间将逐步变成过剩。苯乙烯前几年的需求增量比较平稳,产能建设非常少,近几年产能建设规模是前10~15年产能建设之和,产能过剩压力很大,苯乙烯市场竞争日趋激烈。

3.未来中国炼化行业发展的新特点

“十四五”期间,中国炼化行业发展将呈现8个新特点。

■ 一是“以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的发展新格局”确定了“十四五”期间炼化行业发展基调。当前,中国化工行业仍存在产品贸易逆差、低端产品过剩、高端产品不足等问题,通过“双循环”发展,中国市场空间仍有较大成长潜力。外部市场以“一带一路”为导向,与沿线国家开展国际产能合作将带来经济增长、产业发展的新机遇。炼化企业在国内、国际“双循环”的有效运作,需要打破现有体制机制壁垒,着力产业创新发展。

■  二是《区域全面经济伙伴关系协定》(RCEP)将深化区域价值链融合,进一步促进行业升级。“协定”的签署会促进产业价值链融合以及炼油化工行业进一步升级,机遇与挑战并存。从市场变化看,中国除了巩固下游制品(汽车零部件、电子电器、中高档纺织服装等)传统优势外,也会面临低端产品(部分塑料制品、轮胎、纺织等)向海外转移、高端石化产品(高端聚烯烃、腈纶、合成橡胶等)进口增加带来的挑战。

■  三是行业面临利润下行压力,产能出清、企业重组不可避免。“十四五”期间,由于产能建设快于需求增速,特别是新冠肺炎疫情得到控制需要较长时间,产品市场势必受到冲击,总体上炼化行业利润率将处于下滑通道,且恢复程度难以达到前5年的水平。据中国石化集团经济技术研究院有限公司估算,中国效益差、规模小、非一体化的企业产能约占总量的10%~12%,这些企业将面临深刻调整。

■  四是结构调整、转型发展是“十四五”期间炼化行业必经之路。近几年,炼化行业新旧产能置换为淘汰落后产能提供了一种全新模式,“减油增化”成为转型方向之一,但是无上下游衔接的情况是不可持续的。转型产品的选择应与市场需求相协调,以2025年市场需求、炼油规模和世界平均开工负荷计算,“十四五”期间,炼化产能新增和退出的置换比例约为1∶0.9,一体化产能占比控制在55%~60%较为适宜。

■  五是新兴产业催生高端材料消费,生产技术难点亟待突破。新兴产业、新基建将会催生中国高端产品消费,预计“十四五”高端材料需求年均增长8%以上,快于大宗化工产品的需求增速。要取得市场竞争优势,主要取决于技术突破,这一变化为企业转型升级带来机遇。加大技术研发力度是必须要经历的路径,中国企业可以首先在市场需求较大、对外依存度较高的汽车、电子化学品、建筑材料等领域着手,例如聚烯烃弹性体(POE)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、高强碳纤维、液晶聚合物(LCP)、光学聚乙烯醇(PVA)膜等产品。

■  六是新能源汽车快速发展既降低石油需求,也给炼化行业带来转型机遇。按照国家的节能与新能源汽车发展规划,2025年中国新能源汽车渗透率将达20%,随着电池技术进步,2035年渗透率将攀升到50%左右,相应替代汽柴油约1900万~9000万吨,这将给炼化行业带来巨大挑战,但也带来转型机遇。随着新能源汽车的发展,炼化企业可以转型介入新能源产业链,特别是在汽车能源补给、汽车轻量化、电池隔膜新材料等方面将有巨大发展空间。

■ 七是塑料循环经济将成为炼化产业绿色发展的标志之一。中国作为世界塑料生产和消费第一大国,2020年以来,政府出台多项“限塑”政策,中国可回收及可降解塑料领域随之开展行动,从生产企业到终端消费者,在塑料减重减薄、材料单一化、提高回用料比例、可再生材料研发等方面不断加大投入。“十四五”期间,炼化行业将引领产品研发、标准制定、应用拓展、回收体系建设,将“绿色化”不断融入行业发展。

■  八是借助制造业数字化,促进炼化产业优化升级。未来,加快数字化、智能化发展是炼油化工行业实现高质量发展的必然选择,无论是原油分子信息库,还是智慧供应链、物流能量管理与优化、设备运行优化系统和智慧加油站等,都可以借力数字化,促进炼化行业优化升级,进一步提升行业核心竞争力。志愿。

4.碳减排是未来炼化行业发展的难点和重点

炼化行业加工过程的二氧化碳排放占全国总量的5%左右,受到社会极大关注,主要原因是中国石油对外依存度高,下游交通领域排放量大,废旧塑料污染严重。要实现“双碳”目标,炼化行业须提高对碳减排的认识,加强节能降耗和能源结构快速调整,积极推进技术创新。要实现“双碳”目标,仍需要政策的积极引导。

4.1    全行业要提高碳减排认识

首先,“双碳”目标的实现需要更高水平的发展模式,不能仅仅从降低消费水平的角度来看。“双碳”目标就是要实现全社会特别是能源行业的绿色发展。这需要系统思维,对于能源行业,碳减排也是巨大的发展机会。其次,能源行业碳减排不存在“先慢后快”的节奏,而是需要全程加大碳减排力度,因为后期成本更高,只有这样才能避免被动,为实现全国目标做出贡献。再者,要找准炼化加工生产过程中碳排放的主要来源(目前主要集中在加热炉和裂解炉燃烧、催化烧焦、制氢等过程),有针对地提出行业减排的重点措施。

4.2    炼化行业技术创新

要实现“双碳”目标,炼化行业的节能降耗和能源结构快速调整同样重要,特别是2030年前。在所有路径措施中,技术创新显得尤为重要。与“十三五”相比,“十四五”炼化行业技术创新的内容和方向将发生较大变化,即由规模化、清洁化技术转向“油转化工”与节能减排技术,具体主要包括如下技术。

1) 能源系统的优化技术。包括在总体用能改进(物流优化+能源结构优化)、工艺装置优化、装置间热集成、低温热综合利用和公用工程系统优化5个相互关联过程的实施,为炼化企业节能减排奠定基础。

2) 低碳燃料和原料的替代技术。一是稳妥推进行业“煤改气”“煤改电”,减少工业用电中煤电的比重,控制化石能源消费量,降低碳排放强度;二是制氢路线清洁化的技术,目前炼化行业制氢主要是以煤炭等化石能源为主的“灰氢”技术,今后要开发以化石能源制氢+二氧化碳捕集与封存(CCS)脱碳的“蓝氢”技术,以及非化石能源发电制“绿氢”的技术,逐步提高自发“绿电”比例。

3) 高选择性、低能耗的加工技术。炼化催化剂改进和工艺优化是降低装置能耗的重要途径。例如,应用原油直接制烯烃技术,“三烯”(乙烯、丙烯、丁二烯)收率可达37%~44%,节省了炼油中间步骤,既实现“油转化工”,也降低了过程能耗;丙烷脱氢技术能耗较高,但是利用丙烷催化氧化脱氢技术,开发非铂贵金属高效催化剂,选择性高,可实现低排放的目的。

4) 生物燃料生产技术。本质上是一种二氧化碳循环利用技术,由于减少石油的使用,从而达到碳减排目的。发展以非粮作物为原料的醇类燃料生产技术,逐步解决原料加工、定向转化和生产成本等问题。扩大生物柴油装置的原料来源,开发先进的低成本、短流程、高收率生产工艺。生物航空煤油生产技术的原料来源于不同类型的动植物油脂,优选具有高脱金属能力和容金属能力的催化剂,通过加氢转化,可获得航空煤油等燃料。

5) 塑料绿色循环利用技术。提高一次性塑料机械回收和单体回收的比例,通过热解技术增加回用料塑料,减少原生料的消耗,即可减少化工原料需求,从而降低碳排放。利用二氧化碳生产可降解塑料也是一种碳循环利用的技术,部分降低原生料的需求。例如,通过植物的光合作用,将二氧化碳和水转化为乳酸,再通过直接或间接缩聚生产聚乳酸(PLA)可降解塑料。

6) “绿电”的化学反应技术。例如,电加热蒸汽裂解技术,碳氢化合物分解成烯烃和芳烃需要消耗大量能量,相关反应需要在850℃才会发生。目前,业内主要是通过燃烧化石燃料来完成升温,通过电力驱动加热过程可切实减少二氧化碳排放。使用可再生电力时,这项具有颠覆性的技术有望实现高达90%的减排比例。

7) 二氧化碳捕集、利用与封存(CCUS)技术。捕集石油化工生产过程中排放的二氧化碳,依托上游油气田进行封存,助力炼化行业实现净零碳排放。开发化学法二氧化碳资源化利用技术,通过二氧化碳催化转化等技术路线合成化学品或燃料;开发生物法二氧化碳资源化利用技术,通过生物发酵技术生产生物燃料或化学品。

8) 数字化智能化技术。一是推进智能炼化企业建设;二是推进工程设计数字化;三是推进供应链管理智能化,形成智慧物流与仓储;四是推进生产运行智能化;五是推进知识管理和经营决策智能化。由于效率的提高,数字化、智能化也有助于提高能源利用水平,降低生产过程的碳排放。

4.3    政策引导

要实现炼化行业的“双碳”目标,政策引导非常重要。政府既要引导企业生产满足国内需求,更要限制和淘汰落后产能;将能耗和环保评价标准与税费征收相结合,通过市场化手段倒逼低效产能退出市场,推动新旧动能转换;对于不同区域,采取碳排放指标定量控制,倒逼企业利用园区特点进行统筹,调整产业和产品结构,开启低碳发展的新模式。


原文信息

题目:“双碳”目标下中国炼化行业“十四五”发展新特点分析与展望

作者:柯晓明,乞孟迪,吕晓东,王华

作者单位:中国石化集团经济技术研究院有限公司

刊登期号:《国际石油经济》2021年第5期

柯晓明,等:“双碳”目标下中国炼化行业“十四五”发展新特点分析与展望|文选
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