合成氨、甲醇行業在石化和化工的子行業中碳排放量名列前茅。據統計,2020年合成氨、甲醇行業二氧化碳(CO₂)的排放量分別占石化和化工行業排放總量的19.9%和17.8%,二者合計CO₂排放量約占到石化和化工行業排放總量的38%,氮肥、甲醇行業碳減排壓力巨大。

　　在“雙碳”背景下,氮肥、甲醇行業該如何搞好碳減排,接下來的主要任務和工作重點是什么?針對這些業內關注的話題,本報在8月25日全國低碳日之際特刊發中國氮肥工業協會理事長顧宗勤在全國氮肥甲醇行業碳減排工作會上的報告,以期給業內帶來有益參考。

　　2020年9月22日,習近平主席在第七十五屆聯合國大會上鄭重宣布,我國CO₂排放力爭于2030年前達峰,努力爭取2060年前實現碳中和。這在國內外引起了強烈反響。

　　我國是碳排放大國。據BP公司統計,我國是世界化石能源消耗最大的國家,也是碳排放最大的國家,2018年排放量近100億噸,居世界第一。同時,我國也是石化和化工生產和消費大國,減少碳排放必然會對我國石化和化學工業產生重大影響,所以石化和化工行業界,尤其是氮肥、甲醇等碳排放大戶對此十分重視,非常關心世界碳減排形勢、我國的碳減排政策以及碳減排措施等。

　　碳減排是國內外發展形勢的客觀要求

　　從國際形勢看,應對氣候變化是全人類共同的責任。20世紀以來,全球變暖的趨勢愈發明顯,很重要的原因之一是化石燃料的燃燒增加了地球大氣中的溫室氣體含量,提高了地表溫度。以1951~1980年平均溫度為基準,到2020年全球平均溫度升高了約1°C,目前這一數字仍以每10年0.2°C的速度不斷攀升。全球變暖導致冰川融化、海平面上升、極端天氣頻發,嚴重影響了人類生存。為此,全人類逐漸達成了遏制全球變暖的共識。

　　2015年12月召開的巴黎氣候大會上通過了《巴黎協定》,旨在將全球氣溫增幅限制在遠低于2°C,并努力將升幅控制在1.5°C水平,從而緩解全球變暖帶來的極端危害。若想達成上述目標,全球必須在21世紀中葉就實現碳凈零排放,即碳中和。目前,全球已經有歐盟、中國、美國、日本、韓國、新加坡等50多個國家相繼宣布,在本世紀中葉實現碳中和的目標。可以說,碳中和已經成為全球長期共同努力奮斗的目標。

　　碳中和是指國家、企業、個人或生產、活動直接或間接產生的CO₂或溫室氣體排放總量,通過使用低碳能源取代化石燃料、植樹造林、節能減排等形式,以抵消自身產生的CO₂或溫室氣體排放量,實現正負抵消,達到相對“零排放”。而碳達峰則是指在碳中和實現的過程中,在某一個時點或某段時間,CO₂的排放達到峰值,之后不再增長并逐步回落。近些年,隨著氣候變暖對生態環境造成的影響日益嚴峻,低碳發展已被越來越多的國家認同,并加速落地推進。目前,已有近200個國家簽署了《巴黎協定》, 31個國家實行碳排放權交易,400多家跨國企業提出或正在討論碳中和目標。

　　世界銀行發布的《2021年碳定價機制發展現狀與未來趨勢》顯示,目前全球正在實施的碳定價機制有64項,主要包括碳市場和碳稅,計劃實施的有3項,覆蓋了全球溫室氣體排放量的21.5%。2020年世界各國的碳定價機制收入高達530億美元。《巴黎協定》設定的2°C控溫目標提出的每噸CO₂當量40~80美元,大多數國家碳定價都偏低,而歐盟碳交易體系比較完善,價格達到50歐元。

　　碳定價機制的形成和完善對世界將產生巨大影響,并會沖擊現有的經濟體系,導致產業鏈重構,將改變現有的經濟版圖。及早擺脫對化石能源的依賴、完成能源經濟轉型將會處于有利地位。

　　中國是個大國,大國就要有大國的責任和擔當。習近平主席緊跟世界潮流,結合我國的情況,在聯合國大會上莊嚴提出了我國“雙碳”目標,彰顯了大國風范。

　　從國內形勢看,隨著石油、煤炭等化石能源的大量開采利用以及生態環境的惡化,我國環保壓力不斷上升,發展低碳經濟已經成為實現經濟發展和資源環境保護雙贏的必然選擇。低碳發展實質上就是以應對全球氣候變化、保護人類地球家園為導向,以控制CO₂排放為載體,以低碳技術和低碳制度創新為手段,加快形成以低碳為特征的產業體系、能源體系和生活方式,實現社會經濟的可持續發展。

　　我國高度重視低碳發展工作,繼習近平主席提出“雙碳”目標后,2020年12月中央經濟工作會議把做好碳達峰、碳中和工作列為2021年八項重點任務之一。今年3月15日,習近平總書記在中央財經委員會第九次會議上指出,要把碳達峰、碳中和納入生態文明建設整體布局,這是黨中央經過深思熟悉后作出的重大戰略決策。全國兩會《政府工作報告》強調,扎實做好碳達峰、碳中和各項工作,制定2030年前碳排放達峰行動方案。4月30日,中共中央政治局召開會議,明確要有序推進碳達峰、碳中和工作,積極發展新能源。為貫徹黨中央國務院的系列部署,各地區、各行業、各有關部門都在積極研究制定碳達峰、碳中和的行動方案及路線圖。很多大型國企積極響應號召,提出比2030年還要更早的碳達峰行動方案,如中石化、國家能源公司等。

　　建立全國碳排放交易市場是我國碳減排的一項新的制度安排,也是碳減排的一項重要舉措。我國碳排放交易穩步發展,已經建立了北京、天津等7個碳排放權交易試點,覆蓋了電力、鋼鐵、水泥等20余個行業近3000家重點排放單位。截至2021年6月,碳市場累計配額成交量4.8億噸CO₂當量,成交額約114億元。《碳排放權交易管理辦法(試行)》于今年2月1日起正式施行。全國碳排放權交易市場也于7月16日正式啟動,發電行業的2225家企業率先被納入全國碳市場,啟動第一個履約周期。開市的第一天交易量約410萬噸,開市價格為48元/噸,首筆成交價為52.78元/噸。國家計劃包括化工在內的其他7個行業將在“十四五”期間逐步納入,屆時納入碳市場的企業將有8000家以上,碳排放總量約67億噸,占全國碳排放量的72%,我國將成為全球覆蓋溫室氣體排放量規模最大的碳交易市場。

　　氮肥、甲醇行業碳減排任務艱巨

　　據BP公司統計的結果顯示,2019年全球碳排放總量達342億噸,其中我國碳排放已經達到近100億噸的規模。中國的能源結構是“富煤缺油少氣”,當前的能源消費仍以煤炭為主體,煤炭的消費占能源總消費比例為58%,遠超世界27%的平均水平。從碳排放量的角度來看,我國煤炭消費碳排放為73億噸CO₂,占比最大。在實際應用中,煤炭既作為化工生產的動力源,同時也是甲醇、合成氨等煤化工產品重要的原材料。煤化工的碳排放具有單個排放源排放強度大、生產工藝過程中碳排放濃度高的特征,煤化工過程的碳排放強度遠遠高于全國平均水平,為平均水平的10~20倍。因此我國發展煤化工產業面臨非常嚴重的碳排放問題。

　　根據生態環境部統一部署,“十四五”期間石化、化工、建材、鋼鐵、有色金屬、造紙、航空等行業將逐步納入全國碳市場。石化和化工行業屬于資源型和能源型產業,產品生產主要以天然氣、煤炭等化石能源為原料,生產過程中CO₂等溫室氣體排放量大,在低碳發展中擔負著極其重要的任務。

　　據統計,我國石化和化工行業能源消費量達4.2億噸標煤,約占到全國消費總量的8.4%；石化和化工行業每年的CO₂排放量達到11億噸左右,約占全國排放總量的10%。合成氨、甲醇行業在石化和化工的子行業中碳排放量名列前茅,73.7%的合成氨、77.3%的甲醇產能是以煤炭為原料生產。生產1噸合成氨,煤頭路線CO₂排放約為4.2噸,天然氣頭路線約為2.04噸；生產1噸甲醇,煤頭路線CO₂排放約為3.1噸,天然氣頭路線約為0.58噸。2020年合成氨、甲醇行業CO₂總的排放量分別為2.19億噸和1.96億噸,分別占石化和化工行業排放總量的19.9%和17.8%,二者合計CO₂排放量約占到石化和化工行業排放總量的38%。所以氮肥、甲醇行業碳減排壓力巨大,將迎來新一輪供給側改革,這也將是一場“硬仗”。

　　另外,氧化亞氮是硝酸、己二酸生產過程中產生的一種非CO₂溫室氣體,具有較高的溫室氣體全球變暖潛能值和破壞臭氧層的作用,其全球變暖潛能值為298。我國是硝酸生產大國,硝酸年產量1320萬噸,年排放氧化亞氮總量10萬噸,折合CO₂排放當量約3000萬噸。當然,目前國內對氧化亞氮排放還沒有相關法規限制。

　　今年4月16日,習近平主席同法德領導人舉行視頻峰會時表示,中國已決定接受《<蒙特利爾協定書>基加利修正案》,加強非CO₂溫室氣體管控。生態環境部發布的《關于加強企業溫室氣體排放報告管理相關工作的通知》中,將硝酸生產企業納入到碳排放數據報告與核查的名單中。此外,應生態環境部氣候司要求,氮肥協會編寫了《硝酸行業氧化亞氮減排行動方案》。“十五五”期間國家很有可能將氧化亞氮納入到全國碳市場。今后硝酸企業也要積極開展減排工作,為下一步非CO₂溫室氣體減排做好準備。

　　根據以上情況,我們預計,隨著“雙碳”任務的廣泛落實,今后氮肥和甲醇高碳排放行業的產能擴張將極度受限,未來新增項目審核難度也將大幅增加,部分產能不僅要通過減量置換方式建設,還需要購買碳排放指標和申請用能指標,會增加項目建設成本。在嚴格的碳排放標準規定之下,煤化工行業(包括氮肥和甲醇)成本會出現一定提升,落后產能的淘汰或將加速。由于國際上氮肥和甲醇生產絕大多數是以天然氣為原料,碳減排壓力相對較小,這將導致我國煤頭氮肥和甲醇在國際上的競爭力下降。

　　但是,事物總有兩個方面,碳減排政策提高了行業的準入門檻,新的產能擴張受限,這對現有企業將是一大利好。因為在碳排放和用能指標的分配上,都是會以現有情況為基礎,現有企業享有現有用量豁免權和優先權,可以獲得免費的用能指標和碳排放配額。對于存量產能,尤其行業內的高效低耗優質企業將進入強者更強階段,這將進一步加大行業的兩極分化。

　　碳減排的主要任務和工作重點

　　在“雙碳”背景下,對于氮肥、甲醇行業而言,如何搞好碳減排是一項全行業共同面臨的重要而又緊迫的任務。“十四五”是碳達峰的關鍵期和窗口期,對于我國氮肥、甲醇行業而言,必須要預先準備、提前布局,扎扎實實做好碳減排各項工作。

　　一是認清形勢、摸清家底。生產企業必須加強學習,緊跟國內外形勢,知曉國家碳減排方針政策,關注碳排放配額,熟悉碳市場運行規則,了解碳市場走向。要培養自己的碳核算專職人員,摸清自己碳排放家底,弄清從原料到產品的碳足跡,完善計量體系,做好碳資產盤查。新建項目要加強能效評估和碳排放評估。適時跟蹤行業內外碳減排的成功經驗,如發電、鋼鐵行業和煤化工、氯堿行業,以及氮肥、甲醇行業內的一些成功做法,研究制定合理可行的碳減排措施和路徑,走出一條科學的碳減排之路。

　　特別要強調的是,中小企業也要重視碳減排工作,不要認為碳定價離自己尚遠,碳達峰、碳中和是大企業要關注的問題,特別是在疫情、安全環保和經濟效益壓力的背景下,企業會把更多的精力放在生存上。當前,碳減排的大勢已定,氣候行動與每一個企業密切相關,這是每個企業的必答題,不可回避,必須認真面對。

　　二是要做好節能提效工作。行業以煤為主的原料結構短期難以改變,這就決定了氮肥、甲醇行業實現碳達峰第一優選路徑是提高能源利用效率。如果我國合成氨企業平均綜合能耗能從目前的1273千克標煤/噸氨下降到先進水平1150千克標煤/噸氨,每年則可少用730萬噸標煤,減排1940萬噸CO₂,占2020年碳排放總量的8%左右。節能提效主要依靠先進節能技術的開發和應用,包括煤炭高效利用、余熱余壓綜合利用、大型機組節能改造、蒸汽系統優化改造、用能設備更新改造等。

　　以天然氣、焦爐氣為原料的氮肥和甲醇企業雖然碳減排壓力相對較小,但也不是沒有,仍然要以節能減排為核心,提高能源利用率,將碳減排的工作做得更好。

　　三是做好CO₂資源化利用。將CO₂轉化為化學品實現碳回收利用,是末端降低碳排放的重要手段。尿素、甲醇就是利用CO₂的傳統化工產品,噸尿素消耗0.75噸CO₂,噸甲醇進入產品折算消耗CO₂為1.375噸,每年尿素和甲醇生產消耗CO₂超過4200萬噸和9900萬噸。此外,隨著新技術的開發,CO₂制化學品的新技術還會不斷涌現,如CO₂加氫氣制甲醇、CO₂生產碳酸酯、CO₂生產生物基化學品、CO₂生產可降解塑料等。當然,不可否認的是,CO₂的大量利用是世界性難題,需要全社會的共同努力,還需要下大力氣研發和投入,鍥而不舍,久久為功。行業要密切關注新技術的進展,適時推進相關項目建設。

　　對于尿素是否計入減碳產品,目前還沒有統一的說法。從全生命周期角度考慮,氨氣與CO₂合成尿素,并不能減少CO₂排放。這一是因為尿素用作肥料時,最終CO₂全部排入大氣,并沒有被作物吸收利用；二是尿素生產本身要耗能(蒸汽和電),也間接增加了CO₂排放。國際能源署(IEA)和國際肥料協會(IFA)經研究都不認為尿素是減少碳排放的肥料品種,而認為尿素全生命周期的碳排放比硝基肥料高30%以上。目前我國對尿素是否減碳還沒有各方認可的說法。

　　其他CO₂資源化利用產品怎樣才能計入減碳范疇,這是一個很復雜的技術問題。因為總體上有物理法和化學法兩大類,但其方法和產品數量都非常多,究竟以什么標準認定還需要研究和討論。

　　化石能源排放的CO₂濃度相差很大,從百分之零點幾到百分之九十九點幾,氮肥和甲醇行業也是這樣。利用要從排放濃度高、氣體壓力大和輸送距離短的CO₂起步,這樣可以減少捕獲、壓縮和運輸成本,降低因減碳而增加的項目投資和支出。

　　但必須指出的是,碳減排要因地制宜,要從實際出發,不可盲目一刀切,不能搞花架子,做樣子工程,更不要搞運動式減碳。碳減排要強調實用性和可操作性,方案要落地,工藝技術要成熟可靠,其經濟效益與化石能源相比降低幅度不可過大。

　　四是優化能源結構。能源低碳化是實現源頭減碳的最佳選擇。天然氣作為傳統能源中的低碳清潔能源,在今后的能源轉型中將發揮重要作用。目前,我國的天然氣大部分用于民用領域,熱利用效率僅為30%~40%。如果用電來替代,熱利用率可達90%左右。未來,民用領域使用新能源電增多后,節省下來的天然氣可用于工業領域。天然氣制合成氨和甲醇的碳排放強度相比煤為原料要低50%以上。此外,據測算,到2030年,我國非化石能源消費占比將由15%左右提升到25%,新能源發電成本將大幅降低。遠期看,行業可有序推進生產過程的電氣化改造,減少蒸汽用量,降低化石燃料的使用;有條件的企業可與相關企業合作建設光伏、風能發電等配套項目。

　　氫能利用是全社會關注的重點。目前全球氫氣的年產量約7000萬噸,其中96%的氫氣是化石原料生產的,只有4%的氫氣來自電解水,其中大部分為來自化石能源的電力制造的氫氣(灰氫),只有很少一部分是不排CO₂的可再生新能源制造的氫氣(綠氫),我國也是如此。目前我國氫氣年產量約3318萬噸,其中95%是石化和化工行業生產的。近期我國可再生新能源在國家的大力扶持下發展迅速,成本下降也較快,市場期待較高。但光伏和風電有其間歇性和波動性的特點,太陽不可能總是朗日,風能也不可能永動,最為重要的還有可再生能源的價格問題,而且目前氫儲運技術還存在短板。如果一旦實現可再生能源價格與化石能源相當或稍高,儲運技術有所突破,“綠氫”可能會被大量采用,這樣就可以徹底扭轉行業對化石能源的路徑依賴,大大減輕行業碳減排壓力。因此,以可再生能源發展氮肥和甲醇工業可能將是行業的長期發展戰略。

　　五是做好參與碳市場的準備。日前,生態環境部應對氣候變化司向中國石油和化學工業聯合會發出《關于委托中國石油和化學工業聯合會開展石化和化工行業碳排放權交易相關工作的函》,委托開展全國碳市場相關工作,氮肥協會主要負責氮肥、甲醇行業的工作。接下來,協會將主要圍繞碳配額分配方案制定、全國碳市場運行測試、行業碳排放數據調查、碳市場建設和運行過程中問題的反饋以及碳市場基礎能力建設等方面開展研究工作,為行業納入全國碳市場做好各項準備。

　　企業要深入研究好碳市場,吃透碳市場規則,弄懂碳市場內在關系,了解碳市場的內外部環境和履約程序,做到利用碳金融工具為我服務,實現從碳成本向碳收益轉化。同時,企業內部要根據碳市場的規則建立碳減排規章制度,并與經濟效益掛鉤,促進碳減排工作深入落實。

　　六是做好碳達峰行動方案。目前國家正在制定CO₂排放達峰行動方案,按照方案要求,要重點推進鋼鐵、建材、有色、化工、石化、電力、煤炭等重點行業碳減排工作,提出明確的達峰目標并制定達峰行動方案。據中國氮肥工業協會預測,在常規情景下,我國合成氨、甲醇總量仍處于增長態勢,到2030年,碳排放量預計將分別達到2.49億噸和3.02億噸。總量是影響碳排放量的最主要因素,總量得不到控制,排放量就很難降下來。今年年初,氮肥協會編寫了氮肥、甲醇碳排放達峰行動方案,但是方案中沒有提出明確的達峰時間表和路線圖。氮肥、甲醇行業是國民經濟的基礎產業,關系國計民生。甲醇今后的增長預期較高。氮肥是糧食的“糧食”,是保證農業豐收的根本保障。氮肥近幾年在工業消費方面增長較快；在農業消費方面,氮肥已經歷從高峰期到下降期、后又轉入平臺期的過程,今后需求每年還會略有回升,呈現剛需的特征。世界上也是這樣,國際能源署研究表明,合成氨直到2040年碳排放才可達峰。下一步,我們要廣泛開展調查研究工作,要因地制宜,不要盲目攀比,不要一味跟風,實事求是地制定出行之有效的行動方案和配套措施。

　　另外,在制定碳配額方面,也要結合行業實際,力爭初始配額相對寬松,以后配額基準值逐年降低,對現有企業的壓力逐步增大,以適應形勢。我們還要配合政府有關部門做好服務工作。

　　總之,國家碳達峰、碳中和總體目標已經確定,氮肥、甲醇行業碳減排任務繁重而又艱巨,既要做好高質量發展的加法,又要做好碳減排的減法。我們必須齊心協力,共同奮斗,以創新驅動碳減排,以節能降耗助力碳減排,以行業高質量發展帶動碳減排,就一定能夠化挑戰為機遇,為實現行業綠色低碳轉型發展作出更大貢獻!