我国新型煤化工产业的发展 及其碳排放核算

浏览21次 时间:2019年5月27日 15:55
摘要:近年来我国新型煤化工行业发展迅速,煤化工属于典型的高碳排放行业,另一方面,我国积极致力于低碳发展。
本文对我国新型煤化工产业发展现状进行了总结和呈现,对新型煤化工行业产业的碳排放量进行了估算,并对其在2020 年的潜在排放量进行了预算,发现我国新型煤化工行业是一个重要的排放源,最后进一步提出了新型煤化工行业发展的建议。
关键词:新型煤化工碳排放温室效应中国
我国新型煤化工产业的发展
及其碳排放核算
文/李铁
我国能源禀赋的显著特点为“富煤、缺油、少气”,稀少的原油资源不能够满足国家较大的能源需求, 因此在油气资源等方面对他国有较强的依赖性。我国作为世界第二大经济体,需要拥有独立的能源供给能力, 才能保障国家的能源安全问题。我国煤炭资源丰富,新型煤化工作为适合我国能源国情的新型行业,近年来发展迅速。
另一方面,当前全球温室效应日渐增强,并引起了全世界人民的关注,节能减排已成为世界性问题。我国是世界上最大的发展中国家,随着经济的发展,对能源具有巨大的需求,我国目前是世界最大的能源消耗国和碳排放国
[1]
。作为负责任的
大国, 我国一直积极减少碳排放量, 倡导绿色发展和低碳发展。而新型煤化工属于典型的高碳排放行业,其快速发展带来温室气体排放情况需要引起注意。综上所述,对新型煤化工产业的碳排放核算具有重要意义, 本文将对我国新型煤化工发展情况进行总结, 对新型煤化工行业目前的碳排放情况进行定量估算并对其2020 年碳排放潜力进行定量估算,从而为我国关于新型煤化工行业的发展提供参考。
一、我国新型煤化工发展情况
(一)我国能源结构情况概述
我国的资源禀赋显著特点就是“富煤,缺油,少气”,如图1所示, 我国煤炭资源探明储量占全球比例高达13%左右。所以, 煤炭在我国家能源消耗结构中一直占据主体地位(60%-70%左右), 如图2 所示。而我国的原油对外依赖度已接近60%,严重威胁着国家能源安全。所以,煤炭资源的清洁高效利用对我们国家意义重大, 新型煤化工作为战略性技术储备已经成为业界共识。
图1:中国主要能源已探明储量占全球比例(2015 年)图2:中国能源消费结构(2015 年)
(二)新型煤化工产品基本情况介绍
煤化工是以煤为原料,经过加工使煤转化为液体          、气体及固体燃料。主要包括煤的液化、气化、干馏以及焦油加工等,下游产品则涵盖几乎覆盖国民经济运行所需要的全部化工原料及制品。
煤化工行业可分为传统煤化工和新型煤化工两类。传统煤化工主要包括焦化和氮肥产业链, 始于20 世纪70 年代,目前普遍处于产能过剩状态。新型煤化工主要包括煤制天然气、煤制油、煤制乙二醇、煤制烯烃和煤制芳烃这五大类,自“十一五”以来,在国家积极鼓励之下,新型煤化工发展迅速,基本实现了产业化应用。新型煤化工技术先进,是今后发展的重点和方向。
五大新型煤化工产品必不可缺,却严重依赖进口。成品油和天然气是每一个人在生活中随处可见的能源产品;烯烃、芳烃和乙二醇是重要的基础有机化工原料, 烯烃是石油化学工业中大量生产塑料、合成纤维和橡胶的主要原料, 尤其是乙烯, 被认为是国家工业发展水平的重要标志。芳烃是化学纤维、工程塑料和高性能塑料的关键材料,特别是PX(P- 二甲苯),是服装和纺织工业的主要原料。乙二醇主要用于生产聚酯纤维和防冻剂。中国是世界上第二大经济体,也是世界上最大的发展中国家,GDP 增长率很高, 中国对油品、天然气、烯烃、乙二醇和芳烃有着巨大的需求。
然而, 中国的生产能力仍然不能满足国内对它们的消费需求,严重依赖从国外进口。我国原油对外依存度高达65%,天然气对外依存度达33%,燃料供需缺口正在不断扩大,从国家的能源安全的角度来讲, 发展新型煤化工有其必然性。烯烃、芳烃和乙二醇是我国消耗量最大的三种基本有机化工原282材料,而且需求量持续走高,对外依存度过高。其中乙二醇对外依存度达70%左右, 是我国对外依存度最高的大宗化工原料;芳烃(PX)对外依存度达55%左右;烯烃对外依存度在10%左右, 但是烯烃下游产品聚乙烯和聚丙烯的对外依存度分别高达40%和20%左右。
(三)我国新型煤化工产能统计
我国煤炭行业发展煤化工始于20 世纪七、八十年代,这一时期主要是建起了一批小型气化厂和焦化厂。之后,随着煤炭企业走强和政府倡导,传统煤化工(焦化产业和化肥行业)得到了快速发展, 如晋煤集团成为了全国最大的化肥生产基地;平煤神马是全国焦化产业链最全和重要的焦炭生产基地。
我国“富煤,缺油,少气”的资源特点以及国家能源安全和社会稳定的考虑,煤化工的发展是不可回避的,尤其是在高油价的情况下,新型煤化工的优势明显。“十一五”以来国家积极鼓励煤制油、煤制天然气、煤制烯烃、煤制芳烃和煤制乙二醇五大新型煤化工产业项目的发展, 新型煤化工得到了快速发展,现将我国煤化工项目统计如表1 所示。
表1"我国新型煤化工项目状态
表1 仅统计已投产和在建、拟建的项目,没有统计尚处于规划阶段的项目;表中数据来源是《中国现代煤化工项目分布图(2016)》
(四)国家对于新型煤化工的发展规划
国家能源局在2017 年2 月8 日发布《煤炭深加工升级示范“十三五”规划》。根据规划,在“十三五”期间,我国将重点开展以下五大方面内容:第一,煤制天然气;第二,煤制油;第三,低阶煤的分质利用;第四,煤制化学品;第五,煤炭和石油综合利用。其中,煤制油的发展目标:首先要积极面向国防工业的能源需求,生产特种油品(具备高热值、高密度、低凝点等性能);我国的环境问题日趋严重,尤其是大气污染问题,提高油品质量是大势所趋,所以要生产超清洁绿色油品,努力提高煤制油的油品质量,要能够达到国五及以上的标准。煤制天然气的发展目标: 主要是协同保障天然气的供给安全,重点解决富煤地区能源长距离运输问题,如新疆地区煤炭资源非常丰富,但是新疆地区人口稀少且工业欠发达,煤炭需求量低,新疆地区煤炭运输到东部的成本较高,煤制气则是一个很好的解决办法;还有就是为雾霾治理的重点地区提供清洁的燃气,替代劣质煤、散煤等燃料。从产能上讲,预计到2020年我国煤制油产能将达到1300 万吨/ 年; 煤制天然气为170亿立方米/年。
国家发展改革委在2017 年3 月22 日发布《现代煤化工产业创新发展布局方案》。根据方案,我国将布局四大现代煤化工产业示范区,具体包括:内蒙鄂尔多斯、宁夏宁东、陕西榆林和新疆准东, 新型煤化工产业将沿着产业园区化、装置大型化、产品多元化的道路扬帆起航。
[2]
二、我国对于碳减排做出的承诺
作为一个负责任的大国,中国一直积极推进低碳发展,勇于承担碳减排的责任。2009 年12 月,哥本哈根气候变化大会上,中国向世界做出了负责任的承诺:到2020 年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005 年下降40%-45%。
2015 年12 月,各国达成《巴黎协定》,中国做出了郑重承诺,第一条,我国二氧化碳排放强度到2030 年要比2005 年下降60%-65%; 第二条, 非化石能源在总能源中的比例到2030年要提高到约20%;第三条,中国CO2 排放量要在2030 年左右达到峰值;第四条,中国森林蓄积量到2030 年比2005 年要增加45 亿立方米。
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在我国,二氧化碳的排放主要来自于工业生产过程,其中煤炭行业是重点的排放源, 促进煤炭下游行业低碳发展和清洁生产非常重要。其中,新型煤化工发展迅速,增长过快,且属于典型的高碳排放行业, 所以新型煤化工的二氧化碳排放问题尤其值得引起大家的注意和关心。
三、我国新型煤化工碳排放核算
(一)新型煤化工的二氧化碳排放因子
煤化工行业属于典型的高CO2 排放行业。从煤和原油的元素组成比例来看, 煤的氢/ 碳原子比一般在在0.2~1.0 之间,而石油的氢/ 碳原子比一般高达达1.6~2.0,以煤替代原油来生产石油化工产品的过程中伴随着氢/ 碳原子比的变化,将不可避免地排放大量的CO2。所以,生产相同的一吨化学产品, 以煤炭为原料所产生的二氧化碳要远远高于以石油为原料所产生的二氧化碳。所以,随着新型煤化工行业的飞速发展,很可能会带来大量的二氧化碳排放。
新型煤化工的二氧化碳排放因子是指每生产一单位的化学产品所带来的二氧化碳排放量,其单位为:吨(二氧化碳)/ 吨或千立方米(产品)。经查阅相关文献,获取了五大新型煤化工产品的二氧化碳排放因子,将其总结于表2 中。从表2 可以得知每生产1 吨或km3 新型煤化工产品将附带排放5-11.3 吨二氧化碳。
表2"我国新型煤化工项目的二氧化碳排放因子
(二)新型煤化工的碳排放量计算
本小节将根据上述数据对我国2016 年新型煤化工行业的二氧化碳排放量进行估算。由表1 可知各类新型煤化工的产能情况,由表2 可知每类新型煤化工产品的排放因子大小。新型煤化工产品开工率一般较高,在本文里假设开工率为60%、80%、100%三种情景,估算2016 年我国新型煤化工行业的二氧化碳排放情况,计算结果如表3 所示。由表3 可知,2016 年我国新型煤化工行业的二氧化碳排放量估计处于7941—13236万吨。  

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