碳中和目标下的中国化工零碳之路

中国化工零碳之路2022.04）落基山研究所RM是一1982年创立的独市场导向的库我们政府部门企科机构及创业者协推动全球能源变创造清安繁荣的低碳未来落基山研究所致于借助经济可行的市场化加速能效提推可生能源取代化燃料的能源结构转变落基山研究北美国科拉多索尔特和博尔纽约加奥克兰华盛顿特办处。作谢作者李抒薛雨王珮珊*除非说作者均落基山研究。李婷李抒sli@rmiorg李苡,薛雨军,王珮,碳下国化零碳之,落基山研究,2022本报告作者特别谢国油和化工业合会和能源转型委nergyransitionsCommissio对本报告撰写提供的洞见观宝贵建议。特别谢AngelarghtBennettFounationBloomberghlanthropiesCimaorksFounationQaratureCimaeFounationSequoaCimaeFounation和TheWamandFloraHew-lettFounatio对本报支。此我们研究提供意见和建议的企业和研究机构的们表示诚挚的谢。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发展颠覆技术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前言化工行业i是中国实现碳中和的关键行业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其能源和原料难以被电化完全替代此中国初级化工产品产能较也为快速转型带来一定挑战在双碳标中国已力构建碳达峰碳中“+N”政策体系ii增强顶层部并抓紧明确重点领域重点行业以及各地的行动方案根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作的意见高耗能高排放项目格落实能等量或减量置对电化化工等实能控制未纳入国家有关领域产业规划一律不得新建改扩建炼油和新建烯中国化工企在积极推进碳中和进程例中国石化力争在国标提前十年实现碳中宝丰集团建设全球单厂规模最大太阳电解水制氢以降低化工碳排放等等。落基山研究（RMI是国内最早开展中国零碳图景研究的机构一早在219落基山研究与能源转型委（ETC发布《中国205一个全面实现现代化国家的零碳图景报对中国全经济体实现零碳进行情景分力图为国长远战略目标决策提供技术参202年落基山研究发《碳中标下的中国钢铁零碳之路报对钢铁行业如何实现零碳转型和助力碳中进体路线图的析和搭建本报《碳中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列研究报将针对化展零碳转型路线图研究。

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平的提需更长的时间达到需求峰值与控制需求相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（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中国三大化工产品合成氨、甲醇和乙烯的需求了受传统用途驱动还将受新型需求点影响此产品结构原料结构能耗结构和生工也发巨大变化于供需关术发展速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短中长期安排和技术经济路线以期政策制市向等提供参。i 中的化工行业是石化和化学工业行包石油原料业链和非石油原料业链是指利用石油煤炭上游原材料进行化学加工的ii 是N其20交保运乡建设等分领域分行业碳达峰实施方以及科技支撑能源保障碳汇能力财政金融价格政标准计量督察考核等战优化零碳之战优化工行业的二化碳排放占工业领域总排放的20%全国二氧化碳总排放13%中国是全球最大的化工品生产和消费，中国化工行业零碳转型对全国实现碳中目标至关重也对全球化价值链低碳转型意义重大中国化工的零碳转型之路挑战

和优势并存挑战包括持续增加的需高煤炭依赖程度和较年轻的资此中国化零碳转型也备独特的优包括较强的新技术部署能力以备零碳转型意愿和能力的国化工企业以及规化集化发展优势等。全球最大化工生化工行业在义上为石化和化学工业行即石油原料业链和非油原料业链化工行业工业生产部门中的过程工业ii，然资源原通过物理和化反生非零流通领域的通大宗作品工业的原料化工品上材料主要包含煤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点煤化工产业相对他国家占比更大化工行业品众含大宗化学品和精细化学品大宗化学品的生产规模较利润平较处于化工业链上含烯芳烃而精细化学品以大宗化学品原深加工而规模但附加值更农涂料等。�������/������)中国是全球最大的化工产品生产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20�������/������)

产品产值人10.4亿元1.4亿欧元全球的40.6，预计2030年销售额将达到全球销售额的48.6%2中国的化工行业近年来一直保持快速增长工业增加值iv2015-2020年年均增长为5.2%3。全球最化工保持费快长。根据德国化工业协会CI数国19化工费额折人7.5欧全球费额的6，比18的3%4品的全球市场份额占根据Srt数成醇烯费量分全球总消费量的约30%60%和20%5其烯消费量烯体的表观消费若涵业链游进国低度费的全3%。1全球分地化工销额费额)120100864200 ╈㎁╈㎁♔㛚◘孙㏐⵲埫孙���⴮紇孙���䥽┊紇孙ꪝ孙㛻嬤孙��1��=7��� ��������������CEFIC,工业分程1全球分地化工销额费额)120100864200 ╈㎁╈㎁♔㛚◘孙㏐⵲埫孙���⴮紇孙���䥽┊紇孙ꪝ孙㛻嬤孙��1��=7��� ��������������CEFIC,增加值是工业企业全生产活动总成果扣在生产过中消耗或转移的物质品和劳务价值后的余工业企业生产过中新表2全球分地区化工费量)100%90%80%70%�����(%)�����(%)50%40%30%20%10%0% ��� �� �� �����������IHS�� �� �� ������� �������� �������IHS数据来IHSMarkit整中国化业的低端品能过而高端品能短缺尿素电石烧碱纯碱等传统化工产产能利用率长期较行业正力控制低端品的过剩从土地供能源技术评环境影响评价等方面优化结利用符合政策要求的先进艺提整体术和运营效率高端聚烯特工

程塑料高端膜材料等高端对外依存度保持在较高需要国内产能进一发以缓解高端产品的进口压业链安全风险总的来说多数传统化工产品产能增速放缓或产能总下化工新材料化学品能持续发展。化零碳转的挑战化工是难减排的重工业行业碳排放主要反应过程和能源消耗中国化工部门碳排放约为每年13亿吨在全国二化碳总排放中比13工业领域总排放的20%此化工行业的非二化碳温室气体排放也将增加碳当量排放如合成氨产业链产生的化亚氮和天然化工装置逸散的甲烷等作为重点耗能和排放行业化工行业的企业也有望在未来几年纳入全国碳市成碳和愿的重点关领域。化零碳的战：从需求端看行业仍处上升期化工产品的总需求整体仍将不断增加总需求方中国人均化工产品消费额为折人币8107元而美国的人均化工产品消费额为9584元比中国高近20%随国内经和生品质的提国于化工产品需求总有较大的长外依度高端化工自给率足如国内光伏级EVA和茂金属聚乙烯进口依赖度分别为75%和80%随着中国化工高精尖技术的突和政策资源对于高端产品供给的鼓高端化工产品的对外依存度会不断下降且能会持续加。从供给端中国化工生产对煤依赖度而与煤相关的碳强度大大高他原料国因的煤炭资源禀化工体表3全球初级化工品能年龄构成)

量很大甲醇产品为中国甲醇产有75%为煤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他的原料有更高的碳元素含量生产碳含量相对较少的产品比其他原料碳排放更大如生产一吨甲煤炭路径的工业过程碳排放为21天然气路径工业过程排仅为7生产一吨合成氨的煤炭路径和天然气路径的工业过程碳排放分别为4.2吨和2吨8国庞大的化工业脱碳难度。此中国化工生产相关资产仍偏年轻快速转型可能带来的搁浅资风险更高根据国际能源署IEA数据如图表中国年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上例中国前合成氨生产设施投后的均运行年限仅13甲醇约8乙烯约近期仍有不少新增产能规划建而典型的设施投后的寿命均在30年甚至40以上他国家相应生产设施均接近退役时限的情况相中国化工行业在零碳转型的过需要同时综合虑计划地淘汰高碳能在设施基础上进行碳减排改直接上新零碳产能等种方案组。因此如何妥善处置现有资规划好转型的时间线并尽量避免资搁浅的问题更棘化零碳转的优势中国化工行业在零碳转型的挑战中也孕：中国具有较强的技术集成市场规模拥有快速规模化应用新技术的能力乙烯成套工艺技术是石化业技术含量最高最复杂的技而21213年中油大庆化6万吨和中石化武汉石化8万吨乙烯装置顺利投已标志着国产化大型烯成套术工化的成功此随着沈陕鼓等装备制造术平提中已成上以制百万吨烯生产设“三v的国家在化工方继各类技术突以，中国快速实2000吨/天大型化大型变换12等级的空分设8万等以上的空压机百万吨煤制油反应器6万吨甲醇制乙（MT反应器等的规模化突破可助力脱碳的绿氢CCS等技术初发展在未得益于中国快速规模化新术的能这些有望快速现成本降低。表4化子碳排放)221100������������������������ ���� ����PX�� ���������������)中国化工行业的主要企业以国有企业为有能力和资源带动行业的零碳转型美国化学工程新C&E发布的2020年全球化工50强单有5家中国内地企业入选其中有3家为国企即中化中油和中国中化控股的先正达中化和中油分美元和2美元的销售额远远领先国内地企国企占据国化市场主市场份额国企业是双碳行动的重点方表4化子碳排放)221100������������������������ ���� ����PX�� ���������������)

年前碳达峰行动方案的通知指重点领域国企业特别是中央企业制定实施企碳达峰行动方发挥领用。此规模化布局与产业集成趋势明显有利于资源能源的充分利用和规模经济发挥大型化装置可以提高能效从而降低单位碳排放如乙烯30万吨/年以下的小型装置能耗限定值为830kgoe/折O2排放为2.5tO2/而3万吨以上的大型装置能耗限定值仅为720kgoe/折CO2排放为2.22tCO2/t10园可充发化工业聚集的协同效依靠区或资源化电能和热能利形成产业链纽带并实现标准化运营根据中国石油和化学工业联化工园“十四五发展指南及2035中长期发展展望十四五期间中国将重点培育70具一流竞争的化工园区。于化工行品种类众游链复本报主要关注个代表性即成氨醇烯碳排放度，中国化业的子成氨炼油醇碳排放总量最高11虑到未来成品油需求量增长潜受炼油业的能规模将收缩的趋率为60能增长潜能大未来乙烯产业的碳排放也将随之增长因此合成氨醇烯将是未来化工行碳减排主要关注点其从价值链中的地合成氨醇下游品众且附加值是化工业的关键基础化学品例烯是油化中最重要的基础化学品乙烯产占石化产品的75%以上12乙烯下游的各品类高端塑也是推动社会全面发展的重要品。烯装最关键心压缩机即裂气压缩机丙烯压缩机烯压缩机化供展望化工行业是难减排行业中为数不多的整体需求量仍在增长的部业链较长且品繁细分品的供需关系复杂本研究认未成氨费将先降后主要需求来源为农业工，长期作为船用燃料的增长潜醇消费将先后需求包烯制醇燃料和传统下其烯制取中有，甲醇燃料和传统下游逐步收乙烯消费量持续增长主要由终端产品塑料的庞大市场支但由于塑料回收技术和体益成原生塑料需求减导烯费量增速放缓。随着中国工业化城镇化逐渐入后钢水泥的需长期来将有较明显减量趋而与钢水泥不化工行业零碳转型的一大挑战是相关产品需求仍有持续上涨趋势因此分析化工零碳转型的第一是对行业内主要产品的供给和需求进行展

工业方合成氨的需求有可能上在工业领成氨主要品炸药脲醛树脂泛应于采石采土木建筑等领域随着经济的发展和国民生活品质的提相应的合成氨工业需求将定程度上涨虑到中国工化城镇化逐渐入后期阶相关土建等需求空间有这分的合成氨需也不会现大规模上涨。未合成氨作为船运等领域的新型能可能爆发新的需求增长点作为能源载体合成氨具有稳定可靠易液化易储运等特点可利用氢制取并可在必要时转化为氢是克服氢较难实现长距离高安低成本运输等问题的重要介质长途大型船运目前正在从高排放的燃料油或柴油逐步转化为低碳的液化天然（LN而在零碳趋合成氨将成为长途船运的重要选择根据挪威船级社DNV的预在激进情境下2050年合成氨燃11深入其影响因以碳和新束品供求情况的作

料到全球总船用燃料的25%RMI的零碳情到2050用本章将针对成氨醇主要基础化工品的供需况进行展望。成氨合成氨的供需量主要受下游需求影响受进出口影响较小合成氨2020年的表观消费量为600万吨增速约为2%主要消费领域为农业部门和工业部未船运燃料或将成为合成氨的重要需求长点。农业是合成氨需求的主要来源其次是工业需求其在农业领域合成氨主要用于生产尿素进而直接施肥或生产复合肥。在工业中合成氨可用于生产三聚氰胺脲醛树脂炸药杀虫剂等目合成氨在农业的消费量占总体的约70%工业约占30%“减肥增化的背景未来合成氨的农业消费占比将逐渐下而工业方面的需求可呈上涨趋势此在碳中和背景除目前已有用途合成氨作为潜在的船运新型燃料可能出现新的需求增长点。合成氨在农业方面的需求呈降低趋主要原因是化肥利用效率的提高“三五以我国化肥消费总量下降趋提前实现了农业部2015年提出《到2020年化肥使用量零增长行动方案随着中国人口增长放渐趋稳定并缓下中国的化肥消费量将逐渐平稳并下降从利用效率中国目前耕地单位面积化肥使用量约主要发达国家平的两化肥使用效率较低207年仅为35%远不及美国的52%和欧洲的68%充分挖掘效率提升潜大大降低化肥需求量此受肥效提高有机肥替代环保治理升级和落后产能加速退出等重因素影响未来农业成氨将不减事实根据国家局数，近年国内化肥产呈不下降趋年均降幅达.3%。

中国船运50%的能源需求由成氨提供此成可直接燃烧或入他燃电例最大电生商JERA公司计划在20242025年实日本碧南四号燃煤发电厂中入20%的合成2035年前在营燃煤电厂掺混20合成氨燃并逐步提高掺混2050年前实现00成氨热电。成氨的依赖度较长期潜能成在常为气需经加压或降温液化长途船运相对于常温下固态或液态品更难进口2020成氨量12万成氨表观消费量的2%中短期来中国合成氨需求下将进一步压缩合成氨的进口量长期来合成氨燃料需求增推动国内成氨先进能的发促成氨燃料口。综合上述三大领域RMI对零碳图景下合成氨的需求进行了测算如图表5所合成氨需求变化将经历个阶2025年合成氨的需求在600万吨左右中有其中农业需求受政策影响下工业需求因下游行业发展而增2025年到2035，主要受氮肥效大幅提升带来的合成氨农业需求萎缩影合成氨需求下降至2035年的约460万此工业需求量增速放缓合成作为能源在2030年前后出现试但并未形成规模化应2035年至2050合成氨需求量由于作为能源的需求扩张而增合成作为燃料应用出现规模化商业化应到2050燃料端应用达到总需求量的50%农业端和工业端需求趋于平稳。表5成供展望100009000������������(���700060005000400030002000100000000000

00000000000000000000000000000000000甲醇燃料是一种较为清洁的液态燃作为燃料的需求有望有中国甲醇供需情况主要受下游消费影进出口对中国甲醇供需

一定增但长期需求有限甲醇代替煤炭作4燃料排放的的长期影响有总体供需趋势为先增后减2020中国甲醇

PM2.5将减少80%以氮化物减少90%以上“三五期的表观消费量为87万吨v增速约为6%甲醇的需求侧作为原料甲醇制乙（MT传统下（乙酸MTBE甲醛等和作为燃料应比分别为%3%15%未来烯需比不而传统下醇燃料需比中有。乙MTBE甲醛等的传统下游需求稳中有长期降幅将逐步增大醇的传统游乙MTB醛主要于建材装成品油添加剂等领域未在安双控的传统游需求将受到限制。MTO的增长潜能较MT以高效利用煤炭资并缓解对进口原油的依赖乙烯是重要的石油化工行业基础化工品利用甲醇制乙烯将提甲醇需求端的经济效益当煤炭价格较低且油价较高煤制甲醇制乙烯的成本优势大于石脑油制乙烯工艺以MTO主醇新型下游需比在202044%至%未烯需求量随游高端塑料等需求加而上传醇需求上涨于现醇制取以煤炭原能耗和碳排放问题限醇烯路需求量。

随着对高清洁燃料的大力推广和煤改气等政策的甲醇燃料到定程度发应领域包醇汽油醇汽车、醇锅醇以及船舶燃料等2020醇燃消费量为122万醇消费总量15%化应受限的领甲醇作为清洁的易储存燃料以发挥重要作在低温条件下有比电池更稳定的功能表现甲醇相对氢有更高的安全稳定性和体积能作氢的储存媒在应用场中转化成氢能。此液态燃料属性也使甲醇的应用通过少量改造可以最大化地利基础设如管油库加油站等。甲醇进口量将随着国内供需结构的优化而缓下降2020进130万吨占总表观消费量的16%而出口仅在偶有套利空间时少量发生国内计划产能和在建产能的陆续投将在短期内减少进口依赖度中期对产能结构的调整优化使得甲醇进口量趋于稳长期醇需求下能进一压醇量的未来需求量也受到绿甲醇制取技术发展的影响现有的煤炭为主的生产路径碳排放如果可大规模推广甲醇的低碳零碳生路供给端推动需求端发进而醇的市场规模。根据中国油和化工业合会东隆众息司组织中国化市场预警报（202的数据根据RMI分如图表甲醇的供需变化将经历两个阶2030年甲醇的总表观消费将持续上到2030年达亿吨在一MO和燃料需求醇需求长主要驱动用于MTO的甲醇在2030年可达近5200万吨而其他传统甲醇下游如甲醚等缓下降2030年至2050甲醇总消费在峰年2030后持续走到2050年降695万吨MO因游烯烃120001000080006000400020000���� ����� ���������120001000080006000400020000���� ����� ���������(���

业能耗碳排放限制而略有下传统甲醇下游需求保持减少趋而作为燃面化趋醇锅醇灶具等逐步淘汰醇需方船运路面交通零碳化转能拉高甲醇需综合来甲醇作为燃料的需求于2035年后基本保持稳趋000000000000000000000000000000000000000000国内乙烯的产量主要由下游需求量和进出口量两方面驱本研究主要游需求的影响烯不适长途运全球游衍物而不是烯的式进行易国游需求聚乙烯乙二醇苯乙烯均存在较大进口缺219年进口依赖度约48%56%26%未来国内煤化工制乙烯路径的发展有可能降低进口依赖综由于进出口情况还会受各国产品成本资源可得各类品供需等重因素影未来发展趋势不确定因素较大本研究在假设乙烯需求均来自国自给的情析未来供需况。乙烯是石化工业的基础原料其产品占石化产品的75%以上2020我国乙烯产量为216万表观消费量337万，量费量628吨烯最大的比，乙二7%苯6.5%氧烷5%未烯的

下游消费聚乙烯仍将是最大的增长点其余领域消费较为平稳聚乙烯是被最广泛应用的塑料品种本研究从分析塑料的未来需求探究烯供需的能影响。塑料是数量庞大且未来需求仍将持续上涨的化工终端产品近0在经发展的大全球塑市场规模稳步增加219全球原生塑料产量达到3亿吨面对需求快速增长世界自然基金会预测如果在废塑料处理技术及管理方式上无重大改变及发展则至2030年原生塑料产量将在目前基础上再次提升40%中国是全球最大的塑生产和消费前每年的塑料表观消费量超过8000万吨未随着生活平提中国对塑料的需求仍将持续上涨中国的人均塑消费量为45kg左1约是主要发达国家的一假设到2050中国人均塑料消费量接近当前部发达国家的均消费量那么届时中国塑料费总将达1.2亿吨以上。塑料是乙烯需求的主要来其回收利用潜力的充分释可大大降低对初级原料乙烯的需求此生物基等替代原料也可能降低原烯的需求量去5中国每年的塑料回收在1800万吨左废塑料产生量的比例中国的塑料回收利用率为2.8%16通过减少低质包装塑料产能限制包装塑料出提包装用废塑料回收比预计到2030年和2035年废弃塑料回收利用系分别增100万吨/年150万吨/年的回收和处理能进一通过新型回收利用技术的发展和有效回收模式的形成若到2050塑料的回收利用率达到60%来自替代原料的塑料制到需求0%vi么烯原料的塑料需求将仅占到总需求的55%如果考虑改善消习惯从而延长塑料制品的使寿命等他因和发展情况塑料制品烯原料的需求量还将进一步降低。塑料回收利用潜力的释放主要来于两方即由回收体系完善带动的物理回收viii水平提和由技术进步驱动的化学回收ix市场的扩张2030年塑料回收利用潜力的释放主要自物理回收水平的提高而化学回收在2030年后有望得到较大规模的应140120100806040200 �����140120100806040200 �������������������������23%20%17%0%1%1%5%100%12% 10%100%100%83%74%55%202020302050

用物理回收潜力的释放主要来自前端回分类和收集系统的完善以欧盟为218年的21万吨塑料混合收集1510万吨废塑6于物理回而分类收集40万吨废塑料有62%可用于物理回收化学回收方目前相关关键技术和成套技术已经显著的进展和突破并陆续进入验证示范阶段，未来需要进一步技术突破和产业链条完快速实现规模化目巴斯创氏等领先企业均在塑化学循领域进行系列布在国中石油中石也直密切关注相关领域。例如中石油“十四五期全面布局相关研究包括单一化塑料材料回收利术新型废塑化术中全面动成套发工业应同手相关品标研究。根据RMI分如图表8所中国乙烯的供需将保上升趋，到2050供需量接近880万2020年烯的表观消费量相37%烯供需上涨主要以塑为代表的终端产品需求的上涨与未充发挥塑料回收利用潜力的照常发展情况2050烯的供可降低约40%。������(��)能源转型委会和Maeralonomics到2050全球范围内替代原料的塑到需求量0%左右。viii 物理回收指塑料被收集分类清洗磨成分然后熔化成小于制造品的过程。化学回收是指通列的化学过程废塑料转化塑料体等组进而制造新的塑或价值的化工品的过程。8烯供展望)100009000800070006000500040003000200010000碳碳国化零碳之路220221222223224225226227228229230231232233234235236237238239240241242243244245246247rmirmiorg/249250化碳减排化碳减排路立足资源禀发展颠覆术化工行业碳减排从消费侧和供给侧路径包括消费减、产品高端化终端替代效率提燃料替代原料替代和末端处理七大方面从技术方案化工品生产从原料低碳燃料低碳和系统节能个维度考虑碳减排从经济性绿

CS等颠覆性术成下降将使化低零碳生成本竞力大大提本章主合成氨甲醇乙烯三大产品为探讨国化零碳转型的可行性和经济可行性。可行化碳减排路径化工行业低碳零碳转型应从需求侧和供给侧两方面碳减排抓手包括需求减量效率提燃料和原料替代以及末端处理等方面费侧的碳减排举措包括费减高端化终表9化化碳减排路径

端替代三供给侧的碳减排举措包括效率提燃料替代原料替代和末端处理四大（图表。 嶊餩⣩ ⣘絛⣩ 嶊餩Ⲹ嶊餩Ⲹ❡ㅷ넞❡ㅷ넞絊畮剏絊畮剏

佪桧䲿敍俱剏⾲俱剏劣畮㢅�������������费碳减排路径消费侧碳减排的重点是减少对能耗密集型产品的依赖方面是通过提高效率回收利用等减少同服下的需方面包括向更绿色高端的品或替代品转需侧碳减排路径包括费减高端化终端替代等。费减量消费减以从源头降低能耗和碳排不同产品的消费减量潜能不同与未来能源和社会系相融合的应用将有更高的需求增长如甲醇和合成氨在交通运输中对传统燃料的替代而在部分传统领尤其是高耗能污染行消费减量的潜能更甲醇醛制胶成氨尿素制化肥游制塑料，都会随着经济结构的变化循环经济的深入和生习惯的改变有一定的下探空间提高废塑料回收率增加化肥利用率和优化建筑业材料会促进费减量。端化产品高端化可有效淘汰落后产能和优化低端产降低行业能耗和碳排放国的化工产量和能均前但是在高端产品的业链上仍然存在技术受制发达国家的问题以烯烃业为整上同化且主要中在界化业链中低高端高性能聚烯烃品关键术短缺18国内烯烃仍然有较高当量进口量进口产品集中以茂金属聚乙烯为代表的高端聚烯烃产品甲醛等工程塑料产品业链有很大的深度发展质。端替代在满足服务功能的同化工产品在终端应用以由更环保的产品提供如在材可以通过生物基材料的发展和推广进行替代根据Nvanstitue的报告12020全球物基塑料等结构高分子材料的产量为420万吨为化石资源基产量的%生物基结构分材料年合增长率高达8并预在未来年持续增长中国生物基化学品研究起步较但二五国家科技支撑计划物基材料和物基化学品被列为研究游材料应用和商业模式的发展获得大力推动各省政策要求限制和禁不可降解塑料的使也将推可降物基材料的推20。供给碳减排路径供给侧碳减排路径对化工生产提出更高的技术要求化工行业的碳排放主要来自反应过程和能源消耗不同生产路径有不同的排放结如煤制甲醇的主要碳排放来源为反应过程而乙烷制

乙烯的主要碳排放来源为能源消耗供给侧碳减排主要从反应过程和能源消耗辅以负碳技术以充分实现碳减排具体措施包率提升化工反应大多在高温高压催化剂的反应条件下进因此对于能源消耗有较高的要有效管理热能催化剂高效化等都是提高能效的有效方法蒸汽再压缩等热能管理技可提高热能利用效新型催化剂的应用以降低化学反应所需的温度从而减少能源消耗降低碳排放例林德公司的EDHOX技术可将烯烃蒸汽裂解反应温度870°C降低到400°C该技已在德国展试点21。燃替代效率提升是通过减少能源需求量来降低碳排而燃料替代是从燃料本身的角通过降低或者消除单位能源对应的碳排放量，以达到碳减排的目的具体地以利用低碳或零碳的清洁能源替代传统的高排化能包：电加热电化是替代化石能源的重要手段化学反应中的温度压大可通电能源反器达例电裂炉作制取烯烃反器巴斯沙特基础工业和林德公司正在共同发推广电加热蒸汽裂解炉2并计划2025年化现电裂解术发展的瓶颈主要电网设电加热效率等使用电进电加热对该技术环境的提至关重国电结以电，电力的碳排放较高随着新能源推广和绿电市场化交易提零化工碳提供重的绿能源。物质生物质资源包含秸畜禽粪便林业废弃物等工业利用的生物质燃料为生物质天然气或生物质液体燃料生物质燃以燃烧的形式供热与传统的化工加热炉差异较小目前生物质燃料技术较为成熟但是经济性和资源可得性受限缓解原资源性问埃克森美为代表的公司和科研机投资研发非粮食为原料的第代生物质燃料23国内的物质发展以及是否有充足的生物质燃料用于化工行取决于未来的政策指引市场情况代质燃料的进展。氢能氢能是理想的清洁能燃烧后仅生成水可满足特定化反应需要的较高温度陶氏化学与生态催化技术公司和西南研究院“气燃烧与节能乙烯生产的集成进行合作未来氢能在化工的能源应用主要集中在温度需求较高电炉很难高效率运行的场景或在气资源条件较好的作加热燃料主能源或灵活性能源。原替代原料替代以降低反应过程的碳排放提高化工产品转化为现阶段的主要方式例如利用乙烷制取乙烯大幅提高乙烯产品的收率长期零碳来源的资源成为化工生产主要原在不能完实现原料零碳的情通调配原以最大限度减反应过程的碳排放。绿氢和Pwer-toPtX）绿氢的应用有效地解决传统化能源原料碳氢偏高的问题以煤化工为例煤炭与水通过水煤气变换反应生产成气制原煤碳组分偏分以二氧化碳形式排放如果利用绿氢将这部分碳加以利将会最大化降低化工反应过程的碳排放而PtX技术则大幅降低对化石资源的依赖利用空气中或工业捕捉的二化与绿氢结合制化工品绿氢和PtX都有相关的试点如何通过技术革新和政策指引降低成本将成为未来发展关键。物质生物质的化工原料利用以乙醇为中间体制取乙烯等高附加化学品物质乙醇的术成在分资的国家地区经济乙醇烯转化率高国物质资源较为匮乏且未来发展路径尚不明大规模获取生物质原料存在难度生物质制化工品的成本可能长期处于较高。末端处理对于经过原料能源等不同维度的碳减排仍然剩余的碳排放负碳技术将成为支撑全面脱碳的末端处理手段CC（碳捕集与封存将捕集的二化碳处理压缩并注入地下的油气田或咸水，并永久封存在地为提高经济性中短期的CCS可与成熟油气田O（提高采收率相结而长期应以咸水层封存以提高封存量。

体来化工生从原料替代燃料替代和系统节能三个维度考虑碳减排其作为原料的碳源应化石燃料逐步过渡到生物沼气和二化氢源应从煤制氢天然气制氢等逐步过渡到生物沼气可生能源制等即便是仍采用化燃料原可逐渐选择碳强度较低的原料例在烯生产条允许原料从煤石脑油逐步向轻烃过渡在燃料方电化的过程应电化能源逐步转变到可再电力在系统节能方充分利用热能管理和催化剂技术等降低反应的能源需从而降低整体系统的碳排放图表10和图表醇烯为列能的转型路径。在甲醇的原方碳源从以煤为代表的化石燃料逐步转向生物质沼气和二化碳其在过渡时二化碳可工业气等非可生途径以减少分的碳排放然长期来若要保证原料“零碳二化碳应空气捕获或物、沼气燃烧等来源氢源的变化以从水煤气变换过渡到生物质、沼气和可再生能源电解水等来源在能源利用方化石燃料可逐步过渡化燃仍在使用以逐步配备CS来处理燃烧带来的碳排放。对于乙烯生原料端将碳源和氢源从煤石脑油逐步转变到轻烃生物质和绿氢加二化碳能源端化石能源逐步转变到电加热裂解并在过程中利用热能管理和催化剂技术等提高能效国内烯烃生产按原料不同分为国内油气国内煤炭和进口资源这模式根据不同模式的发展适宜的转型路将副甲烷作为原料提高产品转化促进乙烯业链完成从高碳生到低碳生到零碳生的跨越。2050年可推动化工生产碳减排技术的成熟度均能达到可大规模部署的水且根据不同技术的成熟度水可判断该技术发展和应用的时间从技术成熟度以回收利用为代表的需求减量以工优化管理改为代表的能效提升在中短期内具有较高的可行性这类技术截至目前已经释放了较大的碳减排潜但可进一步提然不管是需求减量还是能效提都无法实现接近零碳而燃料电化绿氢利用生物质利用碳捕集利用与封存等颠覆性技术虽然碳减排潜更但技术成熟度相对较低体而化工行用的脱碳技术基本在2035年左达到可化应用图表12和图表13列相关碳减排技术成熟度的曲线和展望。此随术平的进将有更解决方案推动化业加速E新净零排放所需的一半碳减排将于今天未进段的远4。0低零碳转型术线1烯低零碳转型术线12化碳减排术成熟曲线13化碳减排术成熟度展望 � � � 0 5 0 5 0 5 0 5 �������������� �������

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����������经济可行零碳解决案成析从经济性由于未来绿氢CCS等颠覆性技术的成本有望大幅下（图表1化低碳零碳生产的成本竞力大大提。低碳零碳生产路径的成本主要取决于燃料和原料成本相比之设备等的资本投入所起的作用较小除非需要进行大范围的改造此于资源禀赋和市场现不各种零碳生路径的成本竞在地区间所差异。绿氢是化工零碳生产的重要原其成本的降低主要可再生电成本的急剧下降制氢设备成本的降低和转化效率的提。电力成本占绿氢成本较高可高达60%70%未来零碳电力成本的下降将大大推动绿氢成本的下降目在中国绿电资源充足的地区的制氢成本约16.0元/kg根据RMI分到2050，绿氢成本大概是10.5元/kg而在可生能源廉技术完管理高政府支持等的情况绿氢交付价格可以进一步压缩，如印度的RelianceIndustry司声明可降低绿氢成本至1美元/k（6.3元/kg设方前电解槽成本在2000元/kW左右随着中国的电解槽技术愈加成熟和规模化增电解槽成本未来很大的下降空彭博新能源财（BNEF评估的中国电解槽价格在300美元/k（1880元/kW国外的电解槽相关司也正加速加强电解槽经济性如印度的Ambani公澳大利亚的Forescueuturendustrie等到2050电解槽成可降至670元/kW以从转化效率2050年制氢用电量可低至

45kWh/kg前平降低约20%制氢装置的化进程有高于预期的可能如澳大利亚Hysata司的技可将转化效率提1.5kWh/kg绿气成本将取决于是利就可生能源或电网电力电力市场改革可能给电价的未来走势带来不确定成本模价价格是全国均。化工生产中产生的CO2浓度较为相对低成本的CCS应用创造绝佳条件未随技术的迭代和规模效应的凸CS的成也将持下降到2035一代捕集技术x成本将前降低15%25%随着第代捕集技术xi实现商业化应其成本将比第一代技术降低5%10%到2040随着CCS集群初步建，代捕集技术前降低40%~50%25到2050相应的成本还将进一步降低。在中国由于生物质资源相对有限尽管未来生物质大规模利用趋势有望降低基于生物质的零碳化工生产的成但和他零碳术相物质扮演的仅能在物质资源尤优越的地到较大规模应用。本节别对成氨醇主的初级化工，不同零碳生路径成本经济性。一代捕集术指现能进行大规模范的如胺基收剂物理溶剂富氧燃烧等。成熟后能耗和成比成熟后的一代术大幅降低的如新型膜离术新收术新吸附术、4035302520151050202���������205�4035302520151050202���������205������/����)15国未来C成降趋势400CCS��CCS��(�/�����)300250200150100500 00 00 00 00 0�� �� ��数据来生态部境规划院中国科学院武土学研究中国2世纪议程管心成氨未应用煤+CCS或绿氢是零碳合成氨生产的最有经济性的手段即使在可生能源条件较为优越绿合成已经能在成本上和传统的煤制合成氨竞争国际能源署在2019年的一项研究指通过有效利用风光资源中国绿合成氨的成本可低至约2870元/吨和煤制合成氨的约2380-2560元/吨差距不大26由于原料差（如煤天然气等及其价格波动目前合成氨成本也较为敏感未来方面碳价将削弱基于化石能源的合成氨的成本经济另方CCS和绿氢成本的加速下降将使零碳生产路径更竞力。图表16未来各种零碳生产路径下的合成氨成本比较长远来在未来潜在碳零碳生产路径将可能比传统的基于化石能源的生产路径更具经济性假设2050年碳价为250元/吨不论是应用CCS或绿合成氨都比传统煤制合成氨更有经济性前国际上对碳价的预估远远高于个例高盛认为要有效降低碳排放需要高达630美元/吨的碳价2而WoodMackenzie则认要符合控制温升在1.5℃内碳价需达到1000元/吨28由于中国生物质资源相对短缺生物质成本较6零碳成氨生成本随时间变化70006000�����������/�)4000300020001000

利用生物质制合成氨的成本在未来也将保持在高位除当地有低可持续供应的生物质资否则其合成氨脱碳中的贡献限。短期传统煤制成氨应用CS是较为经济的脱碳段，应CS的成氨生成本约350元/零碳生溢60%左右到2030成本下降到3090元/2050年2660元/吨假设2030年碳价130元/吨应用CS的成氨生成本将仅比碳1设50碳25/吨50应C成氨生成本碳价9%于C于成氨生成整体较在成短备CS。虽然短期内CCS是普遍较便宜的选择但在绿氢价格极速下降的情况利用绿氢生产合成氨在远期可能实现更低的成本到2050均平若终端价格12元/kg绿合成氨的成本为2820元/吨比碳价在250元/吨平的煤制合成氨的成本低15%而在未来更高碳价的预期绿合成氨将更有成本竞力此在可生能源条件较零碳电价较低的区绿成氨的成本性将更突有望低应用CS的成氨生甚至低加CS的化能源制成氨成本。0 00 00 0�+�� �+CCS ��PtX ���成取浓度O成本2020年350元/2030年230元/20500元/t。20M203030k2020年33成取浓度O成本2020年350元/2030年230元/20500元/t。2基于绿氢的合成氨生成本对绿氢成本的敏感性较而绿氢成本高度依赖零图表不同氢终端价零碳合成氨的生产成本到2050若不考虑碳在约9元/kg气终端价成氨成本和煤制成氨达到平若

该条1元/kg图表18假设在就地直接利用可生能源电力制氢不同零碳电下的零碳合成氨的生产成本到2050若不考虑碳在电价低于0.13元/kWh绿合成氨成本将低于煤制成若碳该条为.元/kWh。7不同氢终端价零碳成氨生成50情）205020502020��2030��0�����(�/�����(�/�)0000000 5 0 5 0 5 0 �+�� �+CCS ��PtX8不同零零碳成氨生成就地制氢50情）

������/kg2�从应用CCS和绿合成氨两个生产路径的比较气终端价格低于11元/kg绿合成氨比应用C更成本竞力。如果可电就地制元/kW下氢合成氨成本更低通过比较这些成本条可以识别适合CCS或绿合成氨试点的早期机也有助于不同区域的合成氨生产选择最具成本竞的零碳生路径。甲醇的零碳生产路径按原料划分为仍依赖化石能（主要是煤的路径和采用新型替代原料的路径其前中的碳依然自化石能有可能在全生命周期结束时依然排放到大气中要实现生产过程和原料碳中这部分碳仍需用碳汇的段进行抵消。在上述分者包括传统的煤醇结合C以及传统煤制甲醇耦合绿氢以避免过程排放两种这两种生产路径在很大程度上避免反应过程中的碳排放采用新型替代原料的路径主要包括基于绿氢的Powe-to-X制甲以及生物质制甲醇两种其Powe-toX路径除氢还需二化碳作原二氧化碳空气碳捕获或生物质来则甲醇认为是生产过程和原料均零二化碳工业么这分碳在品生命期结束时仍然能排放到大因生产过程零碳。成氨的情况类在短期传统的煤醇应用CS是9零生成本随时间变化1200010000��������(�/�)600040002000

短期内最经济性的零碳生产路径图表1显不同零碳生产路径的成本随时间的变化情况2020即使应用CCS带来的绿色溢价超过70但成本仍大大低他零碳生产路径到2030即使在较低的碳应用CCS的绿色溢价也仅不15%到2050应用CS比碳更成本竞CS有的竞两方一是化工生中二化碳浓度非常甚至接近100从而碳捕集成优势明其二是中醇生具有高度煤炭依赖的传应用CCS意味着最可能地利前的能资避大动作转带来的不确定性。0 00 00 0�+�� �+CCS �+�� ��PtX ���然长期来由于绿氢成本将极速降论是在传统化工中耦合绿还是直接应用绿氢Powe-to-X生甲都有可能获得理想的成本经济性对于Powe-to-与构成中没有碳的合成氨不同在二化碳原料成也将影响醇成本然本研究计算表相较二化碳成绿氢成本仍然是决定PoweoX醇成本的瓶颈因工副作过渡解决方案以050即二碳成630元/直接气碳捕获的成在绿氢成低至0元/kg的情况绿氢成本在零生成中到60%到050若为0元/ke-oX醇成约360元/此相较传统醇加碳价成绿0%如能获取低成eoX成本经济更出。传统煤制甲醇耦合绿氢的成本同样高度依赖于绿氢成本该路径虽然仍依赖煤但为得到可避免过程碳排放碳氢比的合成气需要补充作为原料的绿氢到2050用一路径生产的甲醇成本

约为2000元/吨虽然成本经济性较但从全生周期由于碳组分仍醇终端费或处中能带来碳排放。生物质制甲醇的成本在短期内比基于绿氢的路径成更但由于国内生物质资源较短原料成本长期来生物质制醇醇零碳转的限。图表20和图表21分别展示了在不同的终端氢气价格和电（就地制氢不同零碳甲醇生产路径的成本对比情况2050年，在250元/吨的碳价终端氢气价格低于约.6元/kg绿氢Powe-to-X制醇传统煤制醇更好的经济性当终端价格低于约5.0元/kg基于绿氢的零碳甲醇生成本将低于煤醇应用CS若虑就可电力制氢的情使得基于绿氢的零碳甲醇生产路径比煤制甲醇煤制甲醇加上碳价应用C更具成本的平价条分别价低于约元/kWh和约0元/kWh。表1表1不同零零生成就地制氢50情）120001000080006000400020000.0020502020�+.10.20�+CCS.30�+.40��PtX.50���.60����(�/kWh).702030��表0不同氢终端价零生成50情）10000800060004000200000205020302020�+5�+CCS�+��PtX�������(�/kg����(�/�)����(�/�)目制乙烯的原料主要包含煤石脑油和轻烃原料的成本为总体成本的重要构成其中煤炭路径的原料成本约占总成本的25石脑油路径占75而轻烃路径占39%29煤石脑油和轻烃价格对乙烯制取的经济性起重要作用也影响不同原料的竞争格局2020年国际油下跌石脑油价格随下煤炭路线在低油价环境下受到挤压油价每下降10美油制烯烃成本下降约800元/吨煤制烯烃的可盈利临界油价在45美元/桶（280元/桶左低成本煤化工可将临界油价压至40美元/桶（250元/桶下30。

比化油化工原反应过程碳排放较碳排放多自达反应温度的燃燃烧零分别使脑油轻、绿醇物质和二化水原料石脑油和轻烃路径所需温度较前者多依赖副产物燃烧后者还需副产物以外的化石燃料补充由此产生的二化碳应加CCS进行处理电裂解炉技可有效替代石脑油和轻烃路径中的化石燃料燃电价较低时有较强的成本优且设备投仅略高于传统裂解炉电裂解炉能量传递效率更但如何利用电能高效经济地达到800℃以上高温仍为规模化应用需要解决的问题甲醇制乙（MT已较为成熟前甲醇价格占总成本的70%以上MTO的反应温度为约400电裂解炉替代难度更低但在零碳情原醇需来自零碳路径生物质制乙烯可选用多种原料较为常用的是生物乙但此方案成本较高且原料有限Powe-to-X技术一项颠覆性利二化碳气直接制仍处于早期。图表22展零碳乙烯生产路径成本的变化趋石脑油和轻烃路径的成本下降主要来源于热能管理技术的成熟电价的降低和石脑油原料成本的压缩低碳发展大趋势将拉低石油需而供应对需求有适应滞后性因此油价会处于较低平石脑油作为油业链会受到油价的影响而低位徘脑油原料的价格下降为石脑油路径的发展提供空间轻烃制取乙烯转化率但于资源受未来轻烃价格将不断走高但于技术发展和电价等成本的降轻烃路径仍然保持较快的成本下降速度。上述两个路径需要与CCS或者电裂解相结成本均有望大幅下降其电裂解应用成本下降趋势明例未来30轻烃+电裂解炉路径制乙烯成本从8900元/吨下降到4800元/降幅将近50%。到2050年化石原料路径耦合CCS或电裂解的成本将达到5000元/吨左但如果虑范围三排石脑油和轻烃路径的成本竞力将会被削弱此原油直接烯路线近来发展迅该路不经过原油精脑油等间原料的转从原油直接制取乙缩短生产流程且降低能耗但因为原油成分各不表22零烯生成本随时间变化25000��������(�/�)15000100005000

相所及工艺品转率等差原油制烯的成本波动范围大较难估。基于绿色甲醇的乙烯生成本下降潜力较原因主要是绿氢成本的下降带来的绿醇成本的下降Powe-toX技术的突破逐步成熟也会带来成本的削减绿氢PtX和绿色甲醇MTO路径成本有望在2050年下降到7000元/吨左和化石能源路径相已有竞力生物质原料的限制和较高电量需求会使生物质制乙烯成本较2050年仍接近10000元/吨长期看生物质技术很难烯生产提供大量能。图表23分2050年不同路径乙烯生产成本对于绿氢价格的敏感性绿氢PtX和绿色甲醇MTO路径对于绿氢价格敏感较获得较低成本的绿氢是取得较优成本竞力的关键图表24分了2050年零碳烯生成本价的敏感性其中及绿氢和生物质的路径对用电量需求较因此对价格也更加敏而石脑油或轻烃路径对电价敏感度低电在0.30元/kW下绿色甲醇MTO路径有较高的成本优而在电价为0.30元/kWh以上石脑油和轻烃路径的优更加明显绿氢PtX路径有价极低的地区才有成本竞而生物乙醇路径在不同电下的竞力均相对限。0 00 00 0���+CCS ���+��� ��+CCS ��+��� ���� ����MTO ��PtX表23不同氢终端价零烯生成50情）000表23不同氢终端价零烯生成50情）000500000500000000���+CCS20505���+�����+CCS��+�����������MTO����(�/kg)��PtX22020��2030��3000025000������/������/��15000100005000

2050

2030

2020��0.00 .10 .20 .30 .40 .50 .60 .70������/�����+CCS ���+��� ��+CCS ��+��� ������/��

����(�/kWh)����MTO ��PtX减成本图表2527展2050年合成氨甲醇和乙烯的零碳生产路径的位碳排放减排成本CCS电裂解的碳减排成本在200元/吨左右生物质路径的碳减排成本保持在较高平对于使用绿氢的表25成氨减成50情）

路绿氢交付价格不同减排成本差异较大本研究分别算绿价格在20元/k10元/kg和5元/kg时的减排成当绿氢价格够低减排成本甚至为值未当碳高相应减排成本采零碳生路传统路径更具经济性。碳减碳减排成本元/吨碳排放））CSS物质绿氢PtX煤+CS

质

氢t

价格敏感性价20元/kg 价0元/kg 价元/kg表6醇减成50情）CSS物质原料耦合绿氢CSS物质原料耦合绿氢PtX碳减排成本(元/吨碳排放）煤+CS

煤炭耦合

氢t

价格敏感性价20元/kg 价0元/kg 价元/kg表7烯减成50情）

碳减排成本(碳减排成本(元/吨碳排放）CCSS电裂解物质绿甲醇MO绿氢PtX脑油+CS 轻烃+CS 脑油+电裂解 轻烃+电裂解乙醇

绿醇

氢t

价格敏感性价20元/kg 价0元/kg 价元/kg化零碳之化零碳之间演和转模式化零碳转间本分成氨醇烯为代分别析零碳转型过中这些产品生产路径在短期中期和长期内渗透率的变化展现中国化工行业逐步实现零碳的发展情况本章也将结合既化工生产流程零碳资源成本性等项因阐化零碳转间化工行业零碳转型的举措包括产业结构优化能源结构调含原料结构调燃料结构调整节能技术改造资源循环利用、末端捕集封存等由于不同措施技术平成本经济性以及和发展阶段匹配性等因素的不需要综合考采取最佳的行动时间和力度原调整是中国化工零碳转型的最主要碳减排抓之研究主要从原调整的度出探讨国化零碳转型的时间对各点上他举措应如何实施进行。在零碳情中国化工行业的转型之路将呈现以主要特征以煤主要原料“一家独大的生产模式将逐渐转变为种原料并重且由于Powe-to-X路径的逐渐扩绿氢将取代煤成为最重要的原料其次由于现有的基于化石能源的资产较年中短期内需规模化地资上添加C而基于绿氢路径的规模化发展将更发生在中长期此在退出落后产能和碳排放约束双重条即使基于化石能源的生产路径可配备CC但整体来基于煤气等的资产仍然会有较大规模的退出本研究分别对合成氨甲醇和乙烯零碳转型过程中不同生路径渗透率和规模变化况进行。成氨零碳情农业途求整下降工业途求缓慢上、能源用途需求显著扩张三大趋势的整体作用国内合成氨的总需求量前到2050年间呈现下降上升“U型曲线从生产路径基于煤的产能将持续退在运行的煤基产能配备CS例逐渐提基于氢的PtX能逐渐并在2040年快速规化。2020年以煤为原料的合成氨占77%天然气占2%焦炉气占2%到2030以煤原料的合成氨例降至700年间共计120万吨的煤制合成氨产量退有20%的合成氨将迅速发展的PtX路此化石燃为原料的生产30%以需配备CS到2040煤基能进一步退0年间减少50万吨产在剩余的化能源基础能配备CS例达到60%以PtX进一步扩大规达到合成氨生产的40%到2050PtX成为成氨的最大来比达70剩余成需求基本由煤制合成氨满足但所有煤制合成氨均需要配备CCS。由于天然气制合成氨的经济性整体偏且国前已禁止新建或扩建天然气制合成氨产到2040年随着在运行资产基本

碳行可能的最终零碳产能局构想此结合行业，本章也对未来中国化工零碳转型的大基地模式布式生产模式竞争模式能的关键行动进行讨论。寿到国内将不再存在天气制成氨的生路径。在零碳情景中国的甲醇产量将在2030年左右达峰达到亿此后逐渐下降至2050年的695万前的平低15%相应从生路径在2020到2030年产量提升增加的产量主要PtX等零碳生产路但于规划的惯仍有部分增量由煤化工提供但需要配备CCS或耦合绿氢以最大程度降低碳排放在2030年到2050年的产下降阶基于煤的产能将快速退尤其是无配备CS或耦合氢的资全部退出。2020年煤制甲醇占中国甲醇产量的75%其余12%来自天然13%自焦炉气到2030除现原生产路径PtX、生物质等新型生产路径也占到一定比例其来自PtX的甲醇产占到总量的20%达到200万吨生物质制甲醇由于可持续供应的原料较为短缺且成本较到总量%化工耦合绿化工加CS得到定规模的发在基于煤能，有30%~40%耦合绿氢或配备CCS到2040年PtX和生物质路径规模进一步扩大PtX制甲醇产量占总量达40%生物质制甲醇比例达500万吨占5%煤制甲醇耦合绿氢或配备CCS的产能占到一以下未实行碳减排措施的产能将快速退，产量较2030年减220万吨以上到2050PtX制甲醇总量达到60%生物质制甲醇规模也进一步扩大到10%煤基生产路径占比缩小至30%且均耦合绿氢或配备CCS基于煤的甲醇生产规模将降至2020年平1/3左右。中国制乙烯的主要原料基于石（主要为石脑油比例达7煤制烯烃醇制烯MT共19此外10%左右烷等轻烃路线烯零转型路特征原料油原料并存变原料轻于带来大能效提潜大有于碳减因此轻烃原料路线可能一定增长石脑油原料路线由于计划投产的惯在短期内仍定增中长期比逐渐下降另方醇制烯烃路线也将得到定发醇原种生产路长期原零碳路径同化能源为生路C提此质以及PtX接烯等零碳生路将扮色。到2030原料轻质化进一发展以轻烃为原料的乙烯产占到总量%MO路7相应基油烯生比例降至55%左右总体来到2030基于化石能源的乙烯生有30%配备CS到2040轻烃路线少量增MO路线中的60%以上均为零碳甲醇制乙烯基于石油的乙烯生比例������������������������������������������������������������������������������

降至60%基于化石能源的产能CCS的渗透率超过60%到2050轻烃路线达4MTO路线保持在20%左且全部自零碳甲油基路线进一步降至55%从2020年到2050生物质制乙烯也将逐步发展尽管由于成本偏高且原料紧缺规模相对较小除此Powe-to-X直接制乙烯等新型路径也会定发于术较早体的量并大。20202020�2030�2040年2050�2060�❡⚌❡⚌絕匬腊彂絕匬靈侮������������������������������������蒜腊䪮助佖鸣餴彂䗄梠ⵄ������������������/������������������������������/��������������������������������/����������������CC���������CCS��C�����䡗100%90%80%70%♲㣐❡ㅷ⾲俱絕匬⺭姏10%86420%0000��+CCS���䡗100%90%80%70%♲㣐❡ㅷ⾲俱絕匬⺭姏10%86420%0000��+CCS������+CCSP��60%50%40%30%ꁣ10%86420%0000��+CCS�+��������+CCSP�����20%10%0%2020����2030 2040����+CCUS2050����10%86420%0000��+CCS����+CCSMTOMTO������������化零碳能地理布化工零碳生产路径依赖于各类零碳技术和资源包括零碳电力CCS封存地生物质资源等从技可行成本经济性和资源可得性个角度综合考化工零碳生产的产能更可能趋近于上述三类零碳资源条件优越的地区相应供给侧化工生产的布将可能从趋近化石能源向趋近零碳资源转变当然产能的也将定程度上取决市场的。化工能特征国内的化工产能布有明显近化石能源资源的位特征。

具体表现在中国的煤化工生产主要集中在大型煤化工基地呈现以能源化“金三角xii为核心以新疆和青海为补充以东部沿外延业发展格（图表30左国内的油化工同样具有明显的基地化发展特征中国七大界石化业基地包括大连长兴岛河北曹妃甸江苏连云港浙江宁上海漕广东惠州和福建漳州古全部投射沿海重点发地区同时立足于海上原油的重要通（图表30从三主要的基础化工产品能主要的成氨醇能均靠近煤炭资分布于大型煤炭基地及其附近而石脑油和乙烯的产能多沿海布国七化基（图表。表0国化工化基布╈㎁拡⴬䄄㓹㏐⮇䄭

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0 0 00�� ������对于合成氨甲醇乙除以煤和油为原料还有天然气、焦炉气等他原料这些产能也布于大型基地之外的地区，但是未来重点的脱碳区域仍然是以煤和石油为原料的区域以甲为前国甲醇生产的原包括煤天然气焦炉气，其中煤制甲醇占75%以上按原料的不产能聚集区域也存在差异在未由于资源限即使没有零碳转型压天然气和表2能及趋势��������������

焦炉气制醇也将被逐渐淘（图表32例对于天然气制甲前国已禁止新建或扩建相于天然气需管道运原资源就近才会成优而对于焦炉气制甲未来也存在原供应短缺的问题因在析中醇能地理布主要析的是煤醇能布的变以及新型生路径能会在哪区域。��������

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������零碳资源地理布国零电资源主要在部和部地区三北”地东北西北和华北风能资中国风能资源的90%以，西部和北部地区太阳能资体的80%以上31此于大量的风光部和北多已降可能源表33能太阳能资源国的地理布

成本的价格机制西部和北西南地有的力资源良机制80%能部，西藏四川南和青海等地的力资源条件优越对沿海地前的价较但未由于海上风电的进一发展市的推零格有能进一降低。） 数据来国家发改委能源研究IEA2.DevelopmentRoadmapforChinsWindPower205（左Solargis数据）中国的CCS地质封存潜力约1.2-4.1亿适合进行碳捕集和封存的地点主要集中在东北西北华北南部四川盆地等具有大量咸水以及油田煤层气田常规天然气田和页岩气田等地质条件的地（图表3国内油田主要集中在松辽盆地渤海湾盆地鄂斯盆地和准噶尔盆通O2强化油开采技O2-OR可实现亿吨O2封存量气藏主要于鄂斯

盆地四川盆地渤海湾盆地和塔里木盆地利用枯竭气藏可以封存153亿吨O通O2强化天然气开采O2-GR封存约90亿吨CO2中国深部咸水层的CO2封存容量约为2.4其布含油气盆地布基本相同其松辽盆地里木盆地和渤海湾盆地总封存量的一半苏北盆地和鄂尔多斯盆地咸水也有较大封潜32表34国适碳封存的地点数据来KAPSARC表35国S布数据来生态部境规划院中国科学院武土学研究中国2世纪议程管心总体来说中国的生物质资源较为紧缺其应用场景出要是缺少他脱碳段的领（如航空或本地成本较低的可持续生物质资源供给的情况从全国物质资源布均中国一半以上的物质资源集中四河安河北江苏湖

南湖北浙江等9个西北地区和其他省区资源相对较在物质资源较的地随着大规模集中化动化农林牧业发展趋势带来的生物质原料成本的下有可能产生一些本地化的基于质的化工生零碳化工能在地理布零碳化工地理能、基地规包括种零碳资源的布等这些因素进行综合研究未国零碳化工能的潜在地理以零碳能图表3该特在以西“金三角地区为代表的煤化工基地由于同时具备较优的可再生能源和碳封存未来可同时发展煤化工耦合绿氢、煤化工应用CCS以及基于绿氢的Power-to-X甲醇生一地区仍有相当规模的煤基化工的原因在首先丰富的煤炭资源使得煤基化工成本竞力突即使加上零碳手段的应仍有可能具备较强的经济其次国内甲醇产能平均投产应用年限仅在8左而典型寿命一可达30因此在未来20左，基于避免搁浅资产的这分产能仍然可能在此管煤依然是重要的化工生产资通过绿氢的耦合或CCS的应，可以基本上消除生产过程碳排放煤更多是作为原碳组将作为产品的组而非以二氧化碳的形式进入大气中因此在未来尤其是中短期煤化工结合零碳技术是一区域的典型特征同由于可生能源资源优一地可能发展出布式的Powe-toX能。云南四重庆等西南地其水力资源优以前相对较高的化石能源制甲醇成未来可成为基于绿氢的Power-oX醇的典区域益于天气源来的经济地区前国内天然气制醇较为集中的地区但体而由表6国典零能区域及可能能类型��������

于需道运输等列配天气醇经济性整体较且国已禁止新建或扩建天气醇因该地区的化能源醇经济优不明显相西地区富的水力资可生能源制氢成即便在条件优越的oX化工已能传统路径。具有较优煤炭资源同时地处沿海的区以山东为代其潜在的零碳生产方式具有较大不确定性方一区域靠近渤海湾较好的碳封存地点同能得益于较好的海上电资，然由于沿海地区为用电大区较好的海上风电资源是否意味着较低零碳电力成本仍有不确定性此沿海位又该地区零碳化工面临品的竞尤其醇而一游消费是于制烯因若零醇生成本较地能选择进甲醇作为制烯烃的原而不是在当地进行碳排放主要生产环对于生物质资源较丰富的省只有可能出现规模相对较小的甲醇产能这主要是因国内生物质资源总量整体偏难以形成大规模可持续的物质供此物质原料的运输成本较因此更有能在质资源地附近成能需注的以讨论的均是较典型的零醇能并有尽有能对他区零醇能布同样依照现能惯零碳资源情况等因素进行综合虑此零碳甲醇产能的布还和下游需求地以及运输成本等因素关本研未此进行进一展开的讨论。����������������������������50 100 200 500 ��������� ���������� ���� ���������� ��������类似图表3显中国典型的零碳合成氨产能区域以及相应能发展类型其原来煤制成氨能较多的地于同时距离碳封存地较未来转型路径以是煤制合成氨加CCS。在具有较优可生能源资源的区未来将会是绿氢制合成氨的主要集中地醇不同点在成氨受进影响相对较，因目前其下游主要是农业用化肥具有较本地化的特征然而未正如第二章中提若合成氨未来作为燃料的作用愈加凸合成也会更多的及进口问题整体来中国绿氢成本优势明显因此合成氨成本优势也相应的较为突因此国内零碳成氨能将较少受到国成氨的影响。烯生于油基原料高度依赖以油原但加零碳措施的产能地理布预不会前有太大差异而基于表7国典零碳成氨能区域及可能能类型�����

零碳资源的乙烯生产主要是甲醇为中间产品乙烯产地靠近甲醇产地甚至一体化将带来更好的经济效益因此产能布参考甲醇的零碳产能布在此本研究未对乙烯的零碳产能地理作进一的探。针