6月30日，全国碳排放权交易市场正式上线，标志着我国通过市场化手段实现双碳目标迈出了坚实一步。尽管第一履约期进入市场的还主要是2225家电力企业，但在“30・60”目标上升为国家意志和国家战略的大背景下，人们有理由相信，用不了多久，能源化工、建材、钢铁等高排碳行业将成为全国碳排放权交易市场的新生力量。双碳目标下，石油和化工产业将备感压力。因为从产品的全生命周期看，所有能源化工产品都是排碳的。以2020年为例，我国二氧化碳排放量达102亿吨。其中，化工行业二氧化碳排放量在5亿～6亿吨，主要分布于石油加工、焦化、煤化工产业。其中，煤制烯烃、平板玻璃等单位产品的二氧化碳排放量分别高达10.52吨/吨和300.12吨/万重箱。若按北京市当年碳配额交易均价50元/吨计算，一旦碳交易在全行业推行，配额不足或没有配额的煤制烯烃、平板玻璃成本将分别增加526元/吨、15006元/万重箱；若按2020年欧洲40欧元/吨二氧化碳交易均价计算，上述产品成本将分别激增3219元/吨和91837元/吨。煤头尿素的全流程碳排放成本占比甚至达到产品价格的55%，甚至行业性亏损在所难免。

同时，今年以来，不少地方对高耗能、高排放的能源化工项目进行了严格审批监管，一些省市对已经批复/备案/核准的能源化工项目重新梳理，对前期手续办理完毕但未开工的项目一律叫停，能源消耗量大的项目重新评估。内蒙古、陕西、辽宁等地甚至因能耗双控指标和碳排放增量指标有限，暂停了几个投资数百亿、上千亿的能源化工项目。

一时间，业内悲观情绪盛行。许多人认为，双碳目标过程对能源化工产业的影响将是空前的，甚至将改变整个产业的命运。

改变整个产业的命运似乎不假，但结果一定是负面的吗？业内有识之士大胆地给出了否定的回答。在他们眼里，在实现双碳目标过程中，商机还不少。

2020年10月15日通过中国石化联合会科技成果鉴定的全球首套液态阳光甲醇1000吨/年示范项目。该项目由可再生能源电解水制氢、氢与二氧化碳高效合成甲醇两个核心单元构成，设备全部实现国产化。

新能源可令化工变“副”为“正”

中国工程院院士衣宝廉指出，每生产1吨液氨会产生150～250立方米氢含量60%的驰放气；每生产1吨甲醇会产生780立方米氢含量70%左右的驰放气；每生产1吨氯碱副产的驰放气中含有200～300立方米氢气；每生产1吨焦炭可对外提供200立方米含氢55%以上的焦炉煤气；1吨丙烷脱氢可副产418立方米氢气……算上乙烷裂解、炼厂尾气、芳烃重整、乙二醇尾气等副产氢气，我国能源化工产业副产氢资源超过1400万吨/年。目前，这些工业副产氢要么加工成甲醇、合成氨、液化天然气等化工产品，要么燃烧生产蒸汽或发电，有些甚至直接去火炬烧掉。

“一旦双碳目标助推氢燃料电池车推广提速，无疑会引爆一个巨大且高值化的氢气利用市场。比如，按照国家及一些地方的规定：加氢站的氢气售价只要不超过35元/千克即可获得政府补贴。这一价格远高于能源化工企业0.8～1.5元/立方米（9元/千克～17元/千克）的用氢成本。届时，哪怕仅将能源化工产业副产氢气的一半用于氢燃料电池车，且售给加氢站的氢气价格只有20元/千克，每年也将给行业带来1400亿元收益，相当于年产6000万吨甲醇的总收入。”衣宝廉对记者说。

中国工程院院士、中国矿业大学教授彭苏萍表示，未来的交通能源领域将逐渐由混合动力车、纯电动车和氢燃料电池车替代。氢能源可缓解原油高度对外依赖、保障国家能源安全、提升可再生能源利用水平。而工业副氢又是目前成本最低、最易获得的氢气资源，是我国氢能源的重要组成部分，是氢燃料电池车推广初期的主力氢源。除此之外，工业副氢在家用燃料电池热电联供领域也大有可为。

“目前，日本的大阪燃气公司、东京燃气公司、京瓷公司均开发了家用燃料电池热电联供技术，相关项目的热发电效率高达53%，综合效率超过91%。2020年，日本已经推广应用了140万套家用燃料电池热电联供装置，计划2030年推广530万套。双碳目标下，清洁取暖和清洁、低碳/无碳热电冷多联供项目无疑更受中国各级政府和广大老百姓欢迎。目前许多机构正在开发固体氧化物燃料电池和家用氢燃料电池热电联产系统，推广后，将给氢能应用开辟另一个广阔市场。届时，具有成本和价格优势的工业副产氢的需求量必然激增，相关能源化工企业也将从中受益。”彭苏萍说。

减少传统能源化工可做足下游

在石油和化学工业规划院原副总工程师刘延伟看来，双碳目标助力新能源车推广应用提速后，虽然会减少成品油用量，给炼油企业和成品油运营商带来不利影响，但对油头化工企业却是利好。因为我国原油加工获得的轻质油长期以来都是二八分成，即化工原料用油仅占20%而成品油占比达80%。随着越来越多车辆改为电动车或氢燃料电池车，成品油需求量将持续萎缩，更多轻质油将用于化工原料，生产目前国内供应缺口依然较大的塑料树脂、工程塑料、芳烃等高附加值化工产品，提升石油化工企业的盈利能力。

中石化集团公司董事长、中国工程院院士张玉卓则表示：双碳目标下虽然会减少成品油消费，但对于拥有制氢、纯氢技术和完整生产体系、年氢气产量和销售量达350万吨的中石化来说，无疑迎来了一个从制氢到储运再到用氢服务的庞大产业。由于目前中国燃料电池汽车发展较快的地区基本处于中石化油品销售的市场腹地，公司完全可依托现有加油站网络，快速布局加氢站，用产销氢气挽回成品油销量减少带来的损失。同时，依托集团公司强大的研发实力，进一步研发储氢瓶用的碳纤维、环氧树脂等材料，以及燃料电池用的催化剂、质子交换膜等核心材料，开发氢能全产业链，使其成为集团公司新的经济增长点。

排碳红线助化工真正优胜劣汰

有业内人士从另一个角度解读双碳目标对能源化工产业带来的商机。他们表示，双碳目标下，各地为了不突破能耗指标和碳排放指标红线，必然严控新增能源化工项目，甚至要用铁腕手段淘汰关闭一批能耗高、排碳多、污染重的项目。其结果一方面会倒逼企业通过技术进步节本增效减碳，提升竞争力；另一方面，将减少相关产品供应，使此前产能过剩的一些能源化工产品出现供需紧平衡，支撑装置开工率、产品价格、产品利润率提升，使留存企业获得较好收益。去年以来，焦炭、尿素、醋酸、双酚A、二甲基甲酰胺等产品价格持续大幅上涨，甚至淡季不降反涨就是很好的例证。

确实，云南云天化股份有限公司日前发布公告，今年一季度净利润同比增长2.91倍；陕西兴化化学股份有限公司预计今年上半年净利润同比增长378%～467%；山东鲁西化工股份有限公司预计上半年净利润同比激增1028%～1072%……

双碳目标促使化工各种“炫技”

中国科学院院士李灿介绍：煤化工项目之所以排碳多，是因为煤的大分子结构中氢原子少而碳原子多，而用煤生产的化工产品和油品，其分子却呈现氢原子多而碳原子少的特点，导致煤化工生产过程中必须通过煤气变换来获得足够的氢气。这个变换过程，其实就是让粗煤气中的一氧化碳与水蒸气发生氧化还原反应，在水蒸气转换为氢气的同时，将一氧化碳转换为二氧化碳。而且，这个过程产生的二氧化碳往往占到煤化工整个生产过程二氧化碳总产生量的2/3。换言之，若能通过其他渠道为煤化工补氢，去掉变换单元，则煤化工项目即可减碳2/3。同样的道理也适用于石油化工行业。

基于上述考虑，李灿院士团队经多年攻关，成功开发了可再生能源高效电解水制氢和二氧化碳高效、高选择性、高稳定性加氢制甲醇两项核心技术，并于2019年在兰州建成千吨级可再生能源电解水制绿氢、绿氢与二氧化碳反应生产绿色甲醇的全球首套“液态阳光甲醇示范项目”。2020年1月17日，该装置一次投料成功并产出合格甲醇产品；2020年10月通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。长周期的运行结果表明：该示范项目氢气耗电不超过4.3千瓦时/立方米、生产1吨甲醇可消纳近1.4吨二氧化碳。当可再生能源发电成本低于0.2元/千瓦时，甲醇成本与煤制甲醇相当。

目前，中科院大连化学物理研究所不仅完成了10万吨/年液态阳光甲醇工艺包编制并开始对外许可，而且根据能源化工产业的需要，形成了Ⅰ型和Ⅱ型两种工艺路径。其中，Ⅰ型工艺即兰州示范项目工艺，也称为负碳工艺，每生产1吨甲醇，不仅不再排放二氧化碳，还要消纳约1.4吨二氧化碳；Ⅱ型工艺可充分利用现有煤化工工艺的气化等装置，通过可再生能源电解水制氢替代或部分替代粗煤气变换制氢，实现煤化工装置不排碳或少排碳。

石油和化学工业规划院副总工程师韩红梅说：随着风电、光伏发电规模扩大和成本下降，西北地区的风/光发电成本已经降至0.2元/千瓦时，工业绿氢具有一定的经济性，实施绿氢+现代煤化工示范的时机已经成熟。通过储能、电网调峰调频等技术，可解决光伏发电小时数短、波动性大的问题，逐渐满足工业用氢连续、稳定、大量的要求。因此，西北地区可大胆探索可再生能源电解水制氢，与煤/渣油/天然气气化所得的一氧化碳、二氧化碳反应合成甲醇及其下游衍生品，探索一条全新的发展路径。

中国工程院院士衣宝廉则向记者透露了另一种减碳技术――甲烷高温热解制氢和碳产品。该技术是在一定压力、600～700摄氏度、催化剂存在条件下，将甲烷/煤层气热裂解为氢气和碳，氢气用于燃料电池车；碳产品可进一步加工成高端碳黑、碳纳米管、碳纤维等高附加值产品，彻底解决了天然气、煤层气应用转化过程的碳排放问题，同时获得可观的经济效益。

上海交通大学常务副校长、中国科学院院士丁奎岭院士团队开发的绿色二甲基甲酰胺工艺同样能够解决能源化工的排碳难题。该工艺先通过甲醇和液氨生成二甲胺，再借助自主开发的钌催化剂，使甲胺、二氧化碳、氢气在80～140摄氏度、3.0兆帕温和条件下高效反应生成二甲基甲酰胺。每生产1吨二甲基甲酰胺，可消纳0.66吨二氧化碳。而且，只要有充足的可再生资源，其甲醇、液氨等原料生产均可实现零碳排放，大幅提升项目减碳能力。

杭州碳氢科技研究有限公司专家委员会主任李大鹏表示：煤化工和石油化工的生产过程，其实就是在一定温度、压力、催化剂条件下，对化石资源进行元素拆分与重组，获取目标产品的过程。由于煤炭等资源本身碳多氢少，而天然气等轻烃资源氢多碳少。因此，通过高碳资源与低碳资源的耦合与综合利用，不仅能够提高资源利用效率，还能减少能耗和二氧化碳排放。这一点，延长-中煤靖边煤气油综合利用示范项目已经给予了验证。

长期关注生物质能源并对碳市场颇有研究的陕西煤业新型能源科技股份有限公司总经理徐国强表示：无论欧洲还是中国，工业领域的碳排放指标初期均实施配额制。能源化工产业因排碳多，获得的碳配额指标也多。而我国能源化工产业单位产品能耗指标显著高于发达国家，有的甚至高于世界平均水平，因此后期通过技术进步、工艺优化、强化管理取得的节能减排空间也大。尤其与可再生能源耦合发展后，减碳效果将十分明显，不仅能够为自身发展争取到更多排碳指标，还可由排碳大户变为减碳大户，获取碳交易收益。更长远看，碳与氢是组成绝大多数化学品和材料的基本要素，未来，当绿氢越来越多甚至过剩、人类要获取含碳化合物或材料时，将不得不从能源化工企业手中购买二氧化碳。到那时，排碳的能源化工企业又可通过销售二氧化碳获取额外收益。