化工进展 ›› 2022, Vol. 41 ›› Issue (11): 5695-5708.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1209
收稿日期:
2022-06-28
修回日期:
2022-08-11
出版日期:
2022-11-25
发布日期:
2022-11-28
通讯作者:
李振宇
作者简介:
黄晟(1975—),男,研究员,博士生导师,化学工程硕士,公共管理博士,现主要从事环境与化工发展战略、科技教育政策研究工作。E-mail:huangsh@ysu.edu.cn。
HUANG Sheng1(), WANG Jingyu1, GUO Pei1, LI Zhenyu2()
Received:
2022-06-28
Revised:
2022-08-11
Online:
2022-11-25
Published:
2022-11-28
Contact:
LI Zhenyu
摘要:
碳达峰、碳中和目标已经正式上升为中国国家战略,相关的时间表、路线图及政策措施正在制订并落地实施。中国作为世界最大的能源消费国及二氧化碳排放国,碳中和战略的提出将引发能源领域广泛而深刻的系统性变革,亟须探索以“双碳”目标为导向的我国能源安全和结构优化的新路径。本文在对美国、欧盟和中国的二氧化碳排放情况和能源科技发展情况进行横向比较以及对中国近年来的碳排放特征和能源消费特征进行纵向分析的前提下,提出了中国能源结构优化的近期策略和远期展望。文中指出,我国需要在借鉴发达国家先进能源科技政策的基础上,立足本国国情,综合考虑自身的能源资源禀赋和能源的本质属性,清洁低碳利用煤炭、高效资源化利用石油、多元供给天然气、稳健发展清洁能源以及持续推动高耗能行业节能减排。能源领域碳中和的前提是完善相关的政策机制,并以此为引领构建清洁低碳、多元共生的能源体系,持续推进“三碳”技术与能源数字化技术协同创新,建设综合智慧能源系统。由于国际局势复杂演变,中国要统筹兼顾“双碳”目标实现、能源结构优化和能源安全三大目标,建立动态多元的能源战略储备体系和能源合作机制,确保开放条件下的能源安全。
中图分类号:
黄晟, 王静宇, 郭沛, 李振宇. 碳中和目标下能源结构优化的近期策略与远期展望[J]. 化工进展, 2022, 41(11): 5695-5708.
HUANG Sheng, WANG Jingyu, GUO Pei, LI Zhenyu. Short-term strategy and long-term prospect of energy structure optimization under carbon neutrality target[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2022, 41(11): 5695-5708.
排放行业 | 碳排放量/106t | 占比/% |
---|---|---|
电力、热力的生产和供应业 | 4641.96 | 47.39 |
黑色金属冶炼和压延加工业 | 1853.10 | 18.92 |
非金属矿物制品业 | 1111.84 | 11.35 |
交通运输、仓储和邮政业 | 732.48 | 7.48 |
城镇排放 | 271.69 | 2.77 |
石油、煤炭及其他燃料加工业 | 171.61 | 1.75 |
化学原料及化学制品制造业 | 163.75 | 1.67 |
农村排放 | 154.48 | 1.58 |
其他 | 153.30 | 1.57 |
表1 2019年中国二氧化碳排放超过1亿吨的行业
排放行业 | 碳排放量/106t | 占比/% |
---|---|---|
电力、热力的生产和供应业 | 4641.96 | 47.39 |
黑色金属冶炼和压延加工业 | 1853.10 | 18.92 |
非金属矿物制品业 | 1111.84 | 11.35 |
交通运输、仓储和邮政业 | 732.48 | 7.48 |
城镇排放 | 271.69 | 2.77 |
石油、煤炭及其他燃料加工业 | 171.61 | 1.75 |
化学原料及化学制品制造业 | 163.75 | 1.67 |
农村排放 | 154.48 | 1.58 |
其他 | 153.30 | 1.57 |
国家/ 地区 | 石油 | 天然气 | 煤 | 核能 | 水电 | 再生能源① | 总计 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
消费量 /1018J | 占比/% | 消费量 /1018J | 占比/% | 消费量 /1018J | 占比/% | 消费量 /1018J | 占比/% | 消费量 /1018J | 占比/% | 消费量 /1018J | 占比/% | 消费量 /1018J | |
欧盟 | 20.03 | 35.94 | 13.68 | 24.54 | 5.91 | 10.60 | 6.11 | 10.96 | 3.04 | 5.45 | 6.97 | 12.50 | 55.74 |
美国 | 32.54 | 37.06 | 29.95 | 34.12 | 9.20 | 10.48 | 7.39 | 8.41 | 2.56 | 2.92 | 6.15 | 7.00 | 87.79 |
中国 | 31.00 | 20.50 | 12.97 | 6.58 | 84.04 | 55.58 | 3.53 | 2.34 | 11.77 | 7.78 | 7.89 | 5.22 | 151.15 |
全球 | 174.20 | 31.27 | 137.62 | 24.70 | 151.42 | 37.18 | 23.98 | 4.30 | 38.16 | 6.85 | 31.71 | 5.69 | 557.10 |
表2 2020 年全球代表性经济体一次能源消费结构对比
国家/ 地区 | 石油 | 天然气 | 煤 | 核能 | 水电 | 再生能源① | 总计 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
消费量 /1018J | 占比/% | 消费量 /1018J | 占比/% | 消费量 /1018J | 占比/% | 消费量 /1018J | 占比/% | 消费量 /1018J | 占比/% | 消费量 /1018J | 占比/% | 消费量 /1018J | |
欧盟 | 20.03 | 35.94 | 13.68 | 24.54 | 5.91 | 10.60 | 6.11 | 10.96 | 3.04 | 5.45 | 6.97 | 12.50 | 55.74 |
美国 | 32.54 | 37.06 | 29.95 | 34.12 | 9.20 | 10.48 | 7.39 | 8.41 | 2.56 | 2.92 | 6.15 | 7.00 | 87.79 |
中国 | 31.00 | 20.50 | 12.97 | 6.58 | 84.04 | 55.58 | 3.53 | 2.34 | 11.77 | 7.78 | 7.89 | 5.22 | 151.15 |
全球 | 174.20 | 31.27 | 137.62 | 24.70 | 151.42 | 37.18 | 23.98 | 4.30 | 38.16 | 6.85 | 31.71 | 5.69 | 557.10 |
国家/ 地区 | 石油 | 天然气 | 煤 | 核能 | 再生能源 | 其他① | 总计 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
发电量 /109kWh | 占比/% | 发电量 /109kWh | 占比/% | 发电量 /109kWh | 占比/% | 发电量 /109kWh | 占比/% | 发电量 /109kWh | 占比/% | 发电量 /109kWh | 占比/% | 发电量 /109kWh | |
美国 | 18.81 | 0.44 | 1738.44 | 40.56 | 844.07 | 19.69 | 831.49 | 19.40 | 840.39 | 19.60 | 13.38 | 0.31 | 4286.58 |
中国 | 15.66 | 0.19 | 346.84 | 4.30 | 5043.68 | 62.59 | 397.64 | 4.93 | 2198.47 | 27.28 | 56.56 | 0.70 | 8058.85 |
欧盟 | 42.66 | 1.54 | 552.93 | 19.96 | 373.43 | 13.48 | 687.93 | 24.83 | 1052.40 | 37.98 | 61.22 | 2.21 | 2770.56 |
全球 | 758.03 | 2.83 | 6268.08 | 23.37 | 9421.40 | 35.12 | 2700.10 | 10.07 | 7443.81 | 27.75 | 231.83 | 0.86 | 26823.25 |
表3 2020 年全球代表性经济体发电类型对比
国家/ 地区 | 石油 | 天然气 | 煤 | 核能 | 再生能源 | 其他① | 总计 | ||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
发电量 /109kWh | 占比/% | 发电量 /109kWh | 占比/% | 发电量 /109kWh | 占比/% | 发电量 /109kWh | 占比/% | 发电量 /109kWh | 占比/% | 发电量 /109kWh | 占比/% | 发电量 /109kWh | |
美国 | 18.81 | 0.44 | 1738.44 | 40.56 | 844.07 | 19.69 | 831.49 | 19.40 | 840.39 | 19.60 | 13.38 | 0.31 | 4286.58 |
中国 | 15.66 | 0.19 | 346.84 | 4.30 | 5043.68 | 62.59 | 397.64 | 4.93 | 2198.47 | 27.28 | 56.56 | 0.70 | 8058.85 |
欧盟 | 42.66 | 1.54 | 552.93 | 19.96 | 373.43 | 13.48 | 687.93 | 24.83 | 1052.40 | 37.98 | 61.22 | 2.21 | 2770.56 |
全球 | 758.03 | 2.83 | 6268.08 | 23.37 | 9421.40 | 35.12 | 2700.10 | 10.07 | 7443.81 | 27.75 | 231.83 | 0.86 | 26823.25 |
能源 | 利用方式 | 原料消耗或转化能耗 | 直接能量转化效率/% | 耗水(废水)量/t·t-1 | 生产过程CO2排放量 /t·t-1 | 能量主要 利用形式 | 最终能量 转换效率/% |
---|---|---|---|---|---|---|---|
煤 | 燃煤发电 | 0.278kg/kWh | 44① | — | 0.25kg/MJ | 电动机② | 30~35 |
煤制天然气 | 2.3t标煤/km3 | 52 | 7t/km3 | 0.14kg/MJ | 民用气③ | 约27 | |
煤间接液化 | 3.5t标煤/t | 42 | 11 | 8 | 内燃机④ | 约17 | |
煤制烯烃 | 5.7t标煤/t | — | 22 | 11 | — | ||
石油 | 石油生产汽油、柴油 | 63kg标油/t | 94 | 0.5 | 0.33 | 内燃机④ | 约38 |
石脑油制烯烃 | 550kg标油/t | — | 3.5~4.5 | 1~2 | — | — | |
天然气 | 开采天然气作燃料 | — | — | — | — | 民用气 | 50~55 |
表4 三大化石能源的能量转换效率、碳排放情况及耗水量对比
能源 | 利用方式 | 原料消耗或转化能耗 | 直接能量转化效率/% | 耗水(废水)量/t·t-1 | 生产过程CO2排放量 /t·t-1 | 能量主要 利用形式 | 最终能量 转换效率/% |
---|---|---|---|---|---|---|---|
煤 | 燃煤发电 | 0.278kg/kWh | 44① | — | 0.25kg/MJ | 电动机② | 30~35 |
煤制天然气 | 2.3t标煤/km3 | 52 | 7t/km3 | 0.14kg/MJ | 民用气③ | 约27 | |
煤间接液化 | 3.5t标煤/t | 42 | 11 | 8 | 内燃机④ | 约17 | |
煤制烯烃 | 5.7t标煤/t | — | 22 | 11 | — | ||
石油 | 石油生产汽油、柴油 | 63kg标油/t | 94 | 0.5 | 0.33 | 内燃机④ | 约38 |
石脑油制烯烃 | 550kg标油/t | — | 3.5~4.5 | 1~2 | — | — | |
天然气 | 开采天然气作燃料 | — | — | — | — | 民用气 | 50~55 |
产品 | 产量/万吨 | 进口量 /万吨 | 出口量 /万吨 | 表观消费量 /万吨 | 自给率/% |
---|---|---|---|---|---|
纯苯 | 1041.97 | 209.79 | 0.31 | 1251.45 | 83.26 |
聚乙烯 | 2032 | 1853.64 | 25.23 | 3860.41 | 52.64 |
聚丙烯 | 2581.59 | 450.46 | 36.35 | 2995.70 | 86.18 |
聚苯乙烯 | 292.00 | 135.99 | 21.18 | 406.81 | 71.78 |
聚氯乙烯 | 2074.00 | 118.68 | 86.02 | 2106.66 | 98.45 |
合成橡胶 | 751.32 | 512.81 | 38.27 | 1225.86 | 61.29 |
表5 2020年中国代表性化工产品供需状况
产品 | 产量/万吨 | 进口量 /万吨 | 出口量 /万吨 | 表观消费量 /万吨 | 自给率/% |
---|---|---|---|---|---|
纯苯 | 1041.97 | 209.79 | 0.31 | 1251.45 | 83.26 |
聚乙烯 | 2032 | 1853.64 | 25.23 | 3860.41 | 52.64 |
聚丙烯 | 2581.59 | 450.46 | 36.35 | 2995.70 | 86.18 |
聚苯乙烯 | 292.00 | 135.99 | 21.18 | 406.81 | 71.78 |
聚氯乙烯 | 2074.00 | 118.68 | 86.02 | 2106.66 | 98.45 |
合成橡胶 | 751.32 | 512.81 | 38.27 | 1225.86 | 61.29 |
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