化石能源的大量使用造成大气中二氧化碳浓度上升是全球变暖的最主要原因，这已成为许多国家制定能源政策的依据。据世界资源研究所2017年下半年发布的报告，全球已有49个国家实现碳达峰，欧盟计划到2050年实现碳中和，目前提出碳中和时间表的已有法国、德国、西班牙、英国、加拿大等30多个国家。实现碳中和目标的主要措施是逐步禁用煤炭等高碳化石能源，发展天然气和风能、太阳能、生物质能、水能等可再生能源。

世界能源消费结构开始从高碳向低碳化转型。与2010年相比，2019年消费的能源中煤炭占比从29.9%下降到27.0%，天然气占比从22.5%上升到24.2%，风电占比从0.6%上升到2.2%，光伏发电从0.1%上升到1.1%，如图1～图3所示。

图 1  2010年全球能源结构

图 2  2019年全球能源结构

图 3   全球及主要国家非化石能源占一次能源的比例

1.我国积极推动能源低碳化转型

1.1 我国能源低碳化转型成效显著

“十一五”规划提出了到2010年单位GDP碳排放降低20%的目标，“十二五”规划提出“逐步建立碳排放交易市场”，将大幅度降低二氧化碳排放强度作为约束性指标纳入规划。2009年11月26日，在哥本哈根气候变化大会前夕，中国政府向世界承诺，2020年单位GDP碳排放比2005年下降40%～50%。2010—2019年我国一次能源结构见表1。2014年国务院办公厅印发《能源发展战略行动计划(2014—2020年)》，明确到2020年实现非化石能源占一次能源消费比重达15%左右，2020年实际达到14.14%。2020年森林面积比2005年增加4 000万公顷，森林蓄积量比2005年增加13亿立方米。2005年以来，我国能源结构调整取得重大进展。

表 1  2010—2019年我国一次能源结构（%）

1.2 2020年我国明确提出碳达峰和碳中和时间表

2020年9月22日，习近平总书记在第75届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话，向世界承诺我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。这一承诺表明我国能源低碳化转型进入新阶段。

2020年12月，中共中央经济工作会议提出，要抓紧制定2030年碳排放达峰行动方案，支持有条件的地方率先达峰；要加快调整优化产业结构、能源结构，推动煤炭消费尽早达峰；大力发展新能源，加快建设全国用能权、碳排放交易市场，完善能源消费双控制度。

2.能源转型中我国炼油企业应对挑战的主要对策

2.1研究市场变化，理性慎重进行炼化一体化和油转化项目的投资决策

要认真研究炼油及石化行业主要产品的消费规律，建立比较可靠的我国汽煤柴油、三大合成材料、乙烯、丙烯和对二甲苯市场消费趋势的预测模型，科学研判未来需求。还要认真分析国际炼油及石化产品供需发展趋势，深入进行我国炼油及石化产品与国外产品的竞争力研究，准确研判国外石化产品在我国市场的份额和我国产品占领国际市场的可能性和份额。

行业投资咨询机构要用比较可靠的我国未来炼油及石化产品消费预测数据、参与国际竞争的竞争力分析数据引导理性投资决策。实业投资者和金融资本投资者要专门组织团队，进行投资项目的经济可行性研究和自身的优势劣势分析，慎重进行炼化一体化项目、油转化项目投资决策，不能盲目跟风投资。地方政府要有正确的政绩观，不能只顾地方眼前的经济增长，成为盲目投资的鼓动者。

2.2 坚持目标导向和需求导向，加大投入，大力推进炼油技术创新

2.2.1 加强基础研究，争取重大技术突破

图4展示了非连续式技术进步S型曲线，基于原有科学知识的炼油技术日趋成熟，要通过基础研究获取全新科学知识，融合纳米技术、现代分析表征技术、计算机技术、人工智能技术、催化材料科学、分子炼油理论和炼油过程强化理论，实现炼油技术的非连续式进步。

图 4  非连续式技术进步S型曲线

深入进行石油分子表征研究，建立石油分子结构信息、组成信息库，研究从原料分子结构到目的产品分子结构的反应网络，建立石油分子反应网络库，支持优化原料组分选择、优化反应路径、实现原料分子重构成产品分子的精确调控。研究从原料分子重构成目的产品分子的新催化材料，建立催化剂结构、活性组分、制备工艺、反应模型信息库，支持模拟计算、高通量试验、试验数据智能处理之间的高效循环，加快新催化剂的研究开发。研究纳微尺度炼油化工过程强化和分子重构工程实现中的科学问题，重点研究催化剂、反应热力学、动力学、质量、能量、动量传递之间的协同耦合机制，进行数字建模，支持精准高效生产目的产品的新技术、新工艺、新装备开发。研究车用汽柴油中不同组成、不同馏分的典型分子及添加物在内燃机中与空气混合的燃烧反应的历程和机理，配合现有内燃机设计优化和新一代内燃机开发，科学提出后国Ⅵ阶段车用汽柴油标准的指标建议和制定新的燃油标准的指标建议。

2.2.2 凝练主要课题，持续推进炼油技术进步

（1）更清洁高效油品生产技术

更清洁高效汽油生产技术，主要有多产液化气和高异构烃含量汽油的催化裂化催化剂、新结构反应器、催化裂化反应强化新技术，环境友好的含异丁烯的碳四馏分高效烷基化技术；更清洁高效柴油生产技术，主要有柴油中多环芳烃深度脱除技术，蜡油加氢裂化生产超低多环芳烃柴油技术；低硫燃料油生产技术，主要有低成本燃料油加氢脱硫技术，燃料油调合优化技术；高档润滑油生产技术，主要有高收率加氢异构的Ⅲ类基础油生产技术，PAO合成基础油生产技术，高效添加剂定向可控合成和高档润滑油配方优化技术。

（2）炼油过程“三废”资源化利用及深度处理技术

烟气和工艺尾气中多种污染物一体化深度脱除技术；酸性气制硫装置尾气深度净化技术，低温深度脱硝催化剂，VOC高效回收技术，炼油及石化过程无组织排放VOC减排及低成本深度处理技术；污水高效深度处理回用技术，高含盐污水低能耗脱盐技术，高氨氮污水高效处理技术，污水中重金属高效脱除技术；废催化剂中活性金属组分高效回收利用技术，废催化剂及炼化过程其他废渣、活性污泥高效无害化处理技术。

（3）炼油过程减少碳排放技术

低碳炼油反应催化材料、催化剂及配套的工艺技术；原油充分利用和效益最大化的清洁低能耗炼油总流程构建技术，收益最大化的炼油过程工艺条件综合优化节能减排技术；过程及过程耦合节能技术，包括以节能为目标的精馏塔高效内构件及精馏塔设计技术，隔壁式精馏塔应用技术，气体或液体混合物膜分离纯化技术，实现分子炼油的复杂组分萃取分离、吸附分离技术，反应精馏，膜反应器工业应用技术，精馏、萃取、吸附、膜分离等过程耦合节能技术；过程强化节能减排技术，包括气气、液液、气液、液固、液液固、气液固传质控制反应或分离过程纳微尺度传质强化技术，萃取、吸收、洗涤、混合等过程的纳微尺度强化技术，电场、电化学、微波、等离子体等物理场强化反应技术；低品位热能高效回收利用技术，包括低温热高效制冷及冷能利用技术，低压蒸汽机械压缩提高压力等级的能量回收利用技术；能量转化过程提高能源转化效率技术，包括沥青、石油焦气化和燃气轮机、余热锅炉集成供燃料气、供电、供热技术，沥青、石油焦气化和固体氧化物燃料电池(SOFC)或熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)集成供电供热技术；以化石能源为主体、多能互补低碳智能炼油厂能源系统构建技术，包括可再生电力高比例接入技术，燃料气、可再生电、自发电、外网电、蒸汽、氢气等多种能源数字化、智能化能源互联网技术，小型堆核电供电、供蒸汽、供氢与炼油厂能源系统集成技术。

（4）原油资源高效加工利用技术

一是重劣质原油高效加工利用技术，主要包括新一代原油高效电脱盐技术、融合纳微尺度传质强化的低能耗劣质渣油浆态床加氢裂化技术，渣油浅度脱沥青-脱沥青油加氢处理-催化裂化及沥青气化组合技术，融合纳微尺度传质强化的低能耗长周期固定床蜡渣油加氢处理和加氢裂化技术；二是产品价值最大化炼化一体技术，主要包括丙烯最大化的催化裂化新技术，重质芳烃高效低氢耗转化利用制对二甲苯和高效转化成优质汽油技术。

（5）炼油厂智能化技术

炼油厂数字化技术，包括数据自动采集仪器仪表技术，多协议异构信息系统互联技术，异构数据集成与数据库构建技术；全流程建模技术，包括炼油过程大数据分析机器学习技术，基于大数据和过程机理的建模技术；设备健康管理技术，包括动设备运行状态智能检测技术，静设备及管线腐蚀、疲劳、结垢等异常智能检测技术，设备检测数据挖掘、神经网络状态分析、故障预测预警技术；在线实时动态优化和经营决策优化技术，包括基于炼油总流程及设备状态的原油采购和智能调合技术，基于油品市场变化的原油加工方案优化和油品智能调合技术，基于实时数据和模型的装置运行实时在线优化技术；安全环保风险智能管控技术，包括基于物料泄漏检测数据的安全环保风险智能管控技术，基于设备健康监测数据和工艺异常数据的安全环保风险智能管控技术。

2.2.3 与炼油链接的新能源技术

（1）氢能技术

来自化石能源制氢装置的氢气和工业副产氢气的高效提纯及脱杂技术，燃料电池使用氢气中痕量有害杂质的快速分析技术。

（2）动力电池、储能电池用高性能碳材料技术

催化裂化油浆高效脱固生产优质针状焦技术，针状焦生产动力电池与储能电池电极材料技术。

（3）生物基液体燃料生产技术

农林废弃物糖平台生产燃料乙醇技术，包括高效粉碎膨化预处理技术与装备，纤维素、半纤维素水解制六碳糖、五碳糖的低成本高活性酶开发，六碳及五碳糖同步发酵高耐受性菌种开发，木质素高价值利用技术。

农林废弃物气化和厌氧发酵生产燃料乙醇技术，包括低能耗压缩成型处理技术与装备，无焦油生成的成型生物质气化技术，合成气脱杂净化技术，净化后CO厌氧发酵生产乙醇的高活性菌种及高效反应器。

生物油脂生产生物柴油技术，包括高效酯化催化剂和反应过程微界面传质强化技术，反应产物低能耗分离提纯技术。

生物油脂生产生物喷气燃料技术，包括长寿命高选择性脱羧催化剂，喷气燃料高收率的加氢异构催化剂和新工艺。

2.2.4 炼油过程二氧化碳捕集利用技术

（1）二氧化碳捕集技术

高压高通量二氧化碳分离膜的材料及制膜技术，大幅度降低吸收法捕集二氧化碳能耗的溶剂改性技术和传质强化技术与专用设备。

（2）二氧化碳利用技术

二氧化碳加氢高转化率合成甲醇的催化剂及工艺技术，利用炼油过程排放气中NOx作氮源的藻类养殖和高价值利用技术。

2.3 围绕绿色低碳提高资源利用效率，积极实施炼油企业的技术改造

石油资源利用不充分、过程及产品绿色清洁程度偏低的炼油企业积极实施绿色化技术改造。积极采用渣油浆态床加氢技术、渣油浅脱沥青-脱沥青油加氢-催化裂化-脱油沥青气化制氢组合技术等新技术，进行优化重构炼油总流程的技术改造，淘汰一批延迟焦化装置；采用微界面传质强化技术、分壁精馏塔、缠绕管式换热器等新技术和新装备进行炼油过程节能改造；采用高液化气和汽油收率的催化裂化新技术、固体酸烷基化、离子液体烷基化、废酸量最低化的硫酸烷基化新技术进行后国Ⅵ阶段汽油质量升级改造；采用超深度脱除多环芳烃调控芳烃含量的柴油加氢新技术、蜡油加氢裂化新技术进行后国Ⅵ阶段柴油质量升级改造；采用低压加氢脱硫和调合组分优化新技术进行低硫船用燃料油质量升级改造；采用SO2和NOx一体化深度脱除技术、VOC高效回收和催化氧化深度脱除技术、废水中COD低能耗深度脱除技术、高盐废水膜技术深度净化和分质分盐技术等新技术进行炼油过程废气和废水处理系统的改造。

2.4 主动应对能源低碳化转型，积极发展氢能，重视发展生物基燃料

2.4.1 积极发展氢能

面向能源低碳化转型，间隙性的光伏、风力发电等可再生电力将继续快速发展，高比例接入间歇性电力严重影响电网安全性，而间隙性电力电解水制氢是一种大规模储能手段。氢能驱动各类交通工具潜力巨大，替代化石能源减碳固碳前景广阔。

2.4.2 重视发展生物基燃料

利用农作物秸秆、林业废弃物通过热转化+厌氧发酵平台或糖平台发展燃料乙醇。利用生物油脂(含餐饮废油)生产生物喷气燃料和生物柴油。

3.结束语

面向未来能源向低碳化转型的大趋势，我国炼油企业将面临一系列重大挑战。

一是成品油市场逐步萎缩；

二是石油化工产品消费增速趋缓到达峰和达峰后市场逐步萎缩；

三是车用燃料品质要从清洁向清洁高效转变；

四是进一步严格的环保标准继续增加生产成本；

五是实现碳达峰和碳中和目标，炼油企业将面临巨大减少碳排放压力。

在能源低碳化转型中，我国炼油企业的主要应对措施有：

一是理性慎重进行炼化一体化和油转化项目的投资决策；

二是坚持目标导向和需求导向，围绕生产高效高清洁油品、炼油过程“三废”资源化利用及深度处理、减少炼油过程碳排放、原油资源高效加工利用、炼油厂智能化、与炼油链接的氢能、动力电池与储能电池用高性能碳材料、生物基液体燃料、低能耗低成本二氧化碳捕集利用等技术，持续进行创新开发；

三是围绕绿色低碳，积极实施炼油企业的技术改造；

四是积极发展氢能，重视发展生物基燃料。