在化工园区零碳化建设及改造过程中,低碳技术的创新应用成为破解转型难题、驱动绿色发展的核心力量。通过优化能源结构、升级生产工艺和构建循环经济体系,化工产业有望率先突破高碳排困局,迈向高质量发展新阶段。为进一步探寻化工园区零碳化转型的技术路径、实践重点及未来方向,明确不同类型园区的适配方案与政策支撑体系,近日,本刊记者采访了中国石油和化学工业联合会化工园区工作委员会(下称中国石化联园区委)秘书长杨挺。
*本文刊登于《中国石油和化工》杂志8月刊*
化工园区低碳转型阶段特征
记者:近日,国家发展改革委等部门联合印发了《关于开展零碳园区建设的通知》,我国化工园区的发展正在加速从绿色化向低碳化、零碳化演进。在这一过程中呈现出哪些显著的阶段特征?政策、技术、管理层面分别有哪些关键变化?
杨挺:今后一段时间,化工园区从绿色化向零碳化演进,主要体现为三个层面的升级:
一是政策导向和目标层级的递进。从“生态友好”到“碳约束”的转变,标志着政策从单一环境治理向气候治理升级,目标也从资源效率优化转向系统性碳减排,更强调对碳排放的全流程管控。
二是技术路径的深化和复杂化。技术迭代从“末端治理”转向“源头减排”,应用模式也从单一技术使用跨越到多能耦合系统集成,通过多种技术协同实现深度降碳。
三是管理机制的系统性升级。管理重心从“环境绩效导向”深化为“减污降碳协同”,将碳排放管控融入日常运营全流程,形成更全面的管理体系。
记者:存量园区在改造升级中,低碳技术的应用面临不少约束,如何在技术改造中平衡降碳效果与安全稳定生产的关系?
杨挺:存量园区在改造升级过程中,需重点关注两方面问题,以确保零碳化转型稳妥推进。
一方面,系统降碳需为应对负荷变化留有裕量。化工园区降碳改造应摒弃“静态最优”思维,转向动态适应性设计。在技术层面,可通过多级缓冲(涵盖能源、物料、热力)、柔性设备(如并联可切换单元)、智能算法(如动态裕量控制)提升系统对负荷的适应性;在管理层面,需建立负荷分级响应机制,将降碳系统运行状态纳入生产调度指令,实现工艺与降碳的协同调控。唯有将负荷波动内化为降碳系统的设计基因,才能在复杂工况下兼顾减排目标与本质安全,推动零碳园区从理想蓝图走向工业现实。
另一方面,要重视降碳技术选择中的安全风险评估。与新建园区可从规划阶段系统设计低碳方案不同,已建成园区的技术改造面临设备兼容、空间布局限制和运行连续性要求等多重约束。因此,在技术选型时,必须将安全性评估置于首要位置,任何新技术的引入都需经过严格的安全风险验证,避免因降碳改造引发次生安全风险。
关键低碳技术推广应用
记者:实现园区零碳化需要多技术、多领域协同,当前哪些低碳技术最适合在化工园区推广应用?这些技术分别能在哪些环节发挥降碳作用?
杨挺:在园区推广低碳技术,需秉持全要素、全过程、全链条的系统观念,以物质流、能量流、废物流为核心,信息流、技术流为两翼,推动“五流”融合、协同优化与智慧管理,助力园区减污降碳协同增效。
其中,企业降碳技术主要聚焦前、中、后端全流程优化。前端通过生物基原料替代 、轻质化裂解原料等实现减碳;中端依托高效反应器设计、低温余热回收等优化工艺提效;末端通过CO2矿化固碳、氧化亚氮催化分解等进行捕集与循环。
园区能量流协同技术则以热力系统集成为主。包括构建“高温发电→中温驱动→低温采暖”的余热梯级利用三级网络,搭建智能热力管网,以及利用园区企业间负荷差异调度协同使用峰谷电力。
此外,还有物质流协同技术、源网荷储技术、绿氢与化工耦合技术、CCUS技术、交通物流降碳技术等多种技术,配合区域碳排放核算与管理及信息化手段等举措,助力园区、企业实现精准控碳。
记者:不同规模、类型的化工园区(如大型综合型、中小型专业化园区),在技术路线选择上应如何适配自身特点?是否需要结合资源禀赋和区位条件调整策略?
杨挺:化工园区的降碳技术选择不存在统一方案,需立足自身规模、产业构成、资源禀赋等特点,经全面诊断评估后,分阶段部署“成熟技术快速应用+前沿技术战略储备”的技术体系。
从园区规模与产业构成来看,大型综合型园区产业链长、用能总量大、排放源复杂,需采用多层次、系统化技术组合。能源端可布局大型集中式可再生能源基地配套储能、园区级智慧能源管理系统,探索绿电/绿氢规模化应用;工艺端对乙烯裂解、合成氨等高能耗装置进行深度节能改造,优化蒸汽动力系统;碳管理端针对大型点源部署碳捕集利用与封存(CCUS)技术,探索跨区域二氧化碳资源化利用。
中小型专业化园区产业相对单一、规模较小,技术选择侧重经济性和快速见效。能源端可发展分布式光伏、生物质能,就近接入区域清洁电力;工艺端聚焦主导产业关键工艺优化,回收利用余热余压;同时强化能源计量与精细化管理,CCUS可考虑小规模试点或集群式合作。
从资源禀赋与区位条件来看,风光资源丰富区,可重点发展风光储一体化,提高绿电消纳比例,配套电解水制氢用于化工原料或燃料替代。生物质资源丰富区,可开发生物质气化、厌氧发酵制沼气等,用于供热或替代化石燃料。靠近地质封存潜力区,可优先评估CCUS技术的可行性,尤其是难减排工艺环节。余热资源丰富区,可推广高效余热回收技术,如吸收式制冷、低品位热驱动热泵等。核能利用潜力区,可探索核能供热/供汽或稳定绿电供应,满足石化、化纤等工艺用能需求。
从技术成熟度与经济性来看,可优先应用成熟度高、投资回收期短的技术,如能效提升、管理节能、分布式光伏等。对成熟度中等、需政策支持的技术,如生物质能应用、部分CCUS技术,结合补贴、碳价机制评估可行性。前沿探索性技术,如绿氢大规模化工应用、新型碳捕集技术等,适合有实力的大型园区作为战略储备试点。
记者:相较于大型化工企业(如大型炼化企业),中小企业在低碳技术应用上有哪些独特性?针对这类企业,应如何通过技术路径设计实现降碳目标?
杨挺:中小企业的低碳技术演进路径,确实与大型化工企业(尤其是大型炼化企业)存在差异。中小企业(如精细化工、新材料企业)的显著特点是单位附加值较高,因此单位产品的二氧化碳排放量相对较低。基于这一特性,针对中小企业的技术路径建议有两方面:
一方面,鼓励企业向下游延伸产业链,提高产品附加值。随着产品附加值提升,单位产品的二氧化碳排放量会相应降低,在保证经济效益的同时实现降碳。
另一方面,推动中小企业向园区集聚,共享公共工程。园区内的大型化工企业往往有余热利用和能效互补的优势,中小企业入驻后可直接利用这些资源,无需自建供热等设施,从而降低整体能耗和碳排放。通过园区化模式实现多能互补,既能降低单位产品能耗,也能减少单位产品的碳排放。
园区管理与政策支撑体系
记者:从园区管理层面看,如何通过技术评价、智慧化手段等赋能企业降碳?目前中国石化联园区委是否已有具体的技术支撑举措?
杨挺:中国石化联园区委主要通过技术支撑、评价体系引导和智慧化赋能三方面推动企业降碳。如,2021年启动“绿色化工园区适用技术”评选,纳入专项降碳技术,为园区和企业选用降碳技术提供指导。再如,通过分级评价引导园区进阶,中国石化联园区委牵头编制行业标准《绿色化工园区评价导则》(2021年发布),确立涵盖产业发展、资源利用、环境绩效、基础设施、园区管理五大维度的量化指标体系,为绿色低碳转型提供统一评估基准。此外,中国石化联园区委还聚焦智慧化工园区建设,指导园区应用数字孪生、AI微网调度等技术,提升能碳管理精度,实现更高效的碳排放管控。
记者:为进一步推动低碳技术赋能化工园区建设,未来中国石化联园区委有哪些针对性的工作计划?
杨挺:下一步为响应国家零碳园区建设,在化工园区零碳发展方面,中国石化联园区委将重点开展以下工作:
一是制定零碳化工园区评价标准。结合我国化工园区发展实际,编制并发布《化工园区零碳化发展评价导则》。通过标准推广,为全国化工园区提供清晰的低碳发展路径指引和标杆对标依据,组织试点园区评价工作,总结经验并持续优化标准,引导园区主动对标改进。
二是规划引领化工园区零碳发展。指导重点化工园区编制《园区零碳发展实施路径规划》或纳入总体规划修编,明确碳排放达峰时间、中和目标及分阶段任务,系统规划能源结构清洁低碳转型(如提升可再生能源比例、布局绿氢项目)、产业结构优化升级(严控“两高”项目准入、发展高端绿色化工)、基础设施低碳化改造(低碳/零碳供热、绿色交通、智慧能源网络)、碳汇能力建设(生态绿化、CCUS布局)等关键路径。
三是搭建园区降碳服务企业网络。搭建“化工园区绿色低碳发展协作网络”,吸纳园区内重点排放企业、节能环保技术提供商、研究机构、金融机构等参与,建立常态化沟通协作机制。重点推动企业间能源梯级利用、物料循环链接、废弃物资源化利用等项目落地,组织绿电绿氢应用、CCUS、先进节能工艺、数字化能碳管理等共性降碳技术的示范推广与经验交流,探索建立园区级统一的能源管理、碳资产管理和交易服务平台,降低企业个体降碳成本。
同时,强化规划约束与引导。将零碳发展目标纳入园区项目准入、土地供应、基础设施建设等决策环节,建立规划实施的监测评估与动态调整机制,确保目标落地,推动规划与国家、区域“双碳”战略及相关政策(如能耗双控转向碳排放双控)有效衔接。
四是建立全国化工园区降碳措施案例库。广泛征集全国化工园区在能源替代、工艺优化、循环经济、CCUS、数字化能碳管理、绿色基础设施建设、管理模式创新等领域的成功降碳案例,并对相关案例进行深度分析、推广应用。
通过以上工作,中国石化联园区委将进一步推动化工园区的零碳化发展,有效支撑国家零碳园区建设。这一进程离不开各单位的共同努力,欢迎有关单位参与标准制定、网络搭建,为化工行业高质量发展和国家“双碳”目标实现贡献力量。(作者:赵晓飞 杨心叶)
近日,工信部等5部门联合发布的《关于推进化工园区规范建设和高质量发展有关工作的通知》,为化工园区发展划定了“规范红线”与“质量高线”。
内蒙古通辽市查明煤炭储量110亿吨、天然碱储量约20.77亿吨、石盐矿资源量15.6亿吨、年产优质玉米80亿千克以上……丰富的资源为通辽市发展化工新材料产业提供了原材料和能源保障。