在化工園區零碳化建設及改造過程中,低碳技術的創新應用成為破解轉型難題、驅動綠色發展的核心力量。通過優化能源結構、升級生產工藝和構建循環經濟體系,化工產業有望率先突破高碳排困局,邁向高質量發展新階段。為進一步探尋化工園區零碳化轉型的技術路徑、實踐重點及未來方向,明確不同類型園區的適配方案與政策支撐體系,近日,本刊記者采訪了中國石油和化學工業聯合會化工園區工作委員會(下稱中國石化聯園區委)秘書長楊挺。
*本文刊登于《中國石油和化工》雜志8月刊*
化工園區低碳轉型階段特征
記者:近日,國家發展改革委等部門聯合印發了《關于開展零碳園區建設的通知》,我國化工園區的發展正在加速從綠色化向低碳化、零碳化演進。在這一過程中呈現出哪些顯著的階段特征?政策、技術、管理層面分別有哪些關鍵變化?
楊挺:今后一段時間,化工園區從綠色化向零碳化演進,主要體現為三個層面的升級:
一是政策導向和目標層級的遞進。從“生態友好”到“碳約束”的轉變,標志著政策從單一環境治理向氣候治理升級,目標也從資源效率優化轉向系統性碳減排,更強調對碳排放的全流程管控。
二是技術路徑的深化和復雜化。技術迭代從“末端治理”轉向“源頭減排”,應用模式也從單一技術使用跨越到多能耦合系統集成,通過多種技術協同實現深度降碳。
三是管理機制的系統性升級。管理重心從“環境績效導向”深化為“減污降碳協同”,將碳排放管控融入日常運營全流程,形成更全面的管理體系。
記者:存量園區在改造升級中,低碳技術的應用面臨不少約束,如何在技術改造中平衡降碳效果與安全穩定生產的關系?
楊挺:存量園區在改造升級過程中,需重點關注兩方面問題,以確保零碳化轉型穩妥推進。
一方面,系統降碳需為應對負荷變化留有裕量。化工園區降碳改造應摒棄“靜態最優”思維,轉向動態適應性設計。在技術層面,可通過多級緩沖(涵蓋能源、物料、熱力)、柔性設備(如并聯可切換單元)、智能算法(如動態裕量控制)提升系統對負荷的適應性;在管理層面,需建立負荷分級響應機制,將降碳系統運行狀態納入生產調度指令,實現工藝與降碳的協同調控。唯有將負荷波動內化為降碳系統的設計基因,才能在復雜工況下兼顧減排目標與本質安全,推動零碳園區從理想藍圖走向工業現實。
另一方面,要重視降碳技術選擇中的安全風險評估。與新建園區可從規劃階段系統設計低碳方案不同,已建成園區的技術改造面臨設備兼容、空間布局限制和運行連續性要求等多重約束。因此,在技術選型時,必須將安全性評估置于首要位置,任何新技術的引入都需經過嚴格的安全風險驗證,避免因降碳改造引發次生安全風險。
關鍵低碳技術推廣應用
記者:實現園區零碳化需要多技術、多領域協同,當前哪些低碳技術最適合在化工園區推廣應用?這些技術分別能在哪些環節發揮降碳作用?
楊挺:在園區推廣低碳技術,需秉持全要素、全過程、全鏈條的系統觀念,以物質流、能量流、廢物流為核心,信息流、技術流為兩翼,推動“五流”融合、協同優化與智慧管理,助力園區減污降碳協同增效。
其中,企業降碳技術主要聚焦前、中、后端全流程優化。前端通過生物基原料替代 、輕質化裂解原料等實現減碳;中端依托高效反應器設計、低溫余熱回收等優化工藝提效;末端通過CO2礦化固碳、氧化亞氮催化分解等進行捕集與循環。
園區能量流協同技術則以熱力系統集成為主。包括構建“高溫發電→中溫驅動→低溫采暖”的余熱梯級利用三級網絡,搭建智能熱力管網,以及利用園區企業間負荷差異調度協同使用峰谷電力。
此外,還有物質流協同技術、源網荷儲技術、綠氫與化工耦合技術、CCUS技術、交通物流降碳技術等多種技術,配合區域碳排放核算與管理及信息化手段等舉措,助力園區、企業實現精準控碳。
記者:不同規模、類型的化工園區(如大型綜合型、中小型專業化園區),在技術路線選擇上應如何適配自身特點?是否需要結合資源稟賦和區位條件調整策略?
楊挺:化工園區的降碳技術選擇不存在統一方案,需立足自身規模、產業構成、資源稟賦等特點,經全面診斷評估后,分階段部署“成熟技術快速應用+前沿技術戰略儲備”的技術體系。
從園區規模與產業構成來看,大型綜合型園區產業鏈長、用能總量大、排放源復雜,需采用多層次、系統化技術組合。能源端可布局大型集中式可再生能源基地配套儲能、園區級智慧能源管理系統,探索綠電/綠氫規模化應用;工藝端對乙烯裂解、合成氨等高能耗裝置進行深度節能改造,優化蒸汽動力系統;碳管理端針對大型點源部署碳捕集利用與封存(CCUS)技術,探索跨區域二氧化碳資源化利用。
中小型專業化園區產業相對單一、規模較小,技術選擇側重經濟性和快速見效。能源端可發展分布式光伏、生物質能,就近接入區域清潔電力;工藝端聚焦主導產業關鍵工藝優化,回收利用余熱余壓;同時強化能源計量與精細化管理,CCUS可考慮小規模試點或集群式合作。
從資源稟賦與區位條件來看,風光資源豐富區,可重點發展風光儲一體化,提高綠電消納比例,配套電解水制氫用于化工原料或燃料替代。生物質資源豐富區,可開發生物質氣化、厭氧發酵制沼氣等,用于供熱或替代化石燃料。靠近地質封存潛力區,可優先評估CCUS技術的可行性,尤其是難減排工藝環節。余熱資源豐富區,可推廣高效余熱回收技術,如吸收式制冷、低品位熱驅動熱泵等。核能利用潛力區,可探索核能供熱/供汽或穩定綠電供應,滿足石化、化纖等工藝用能需求。
從技術成熟度與經濟性來看,可優先應用成熟度高、投資回收期短的技術,如能效提升、管理節能、分布式光伏等。對成熟度中等、需政策支持的技術,如生物質能應用、部分CCUS技術,結合補貼、碳價機制評估可行性。前沿探索性技術,如綠氫大規模化工應用、新型碳捕集技術等,適合有實力的大型園區作為戰略儲備試點。
記者:相較于大型化工企業(如大型煉化企業),中小企業在低碳技術應用上有哪些獨特性?針對這類企業,應如何通過技術路徑設計實現降碳目標?
楊挺:中小企業的低碳技術演進路徑,確實與大型化工企業(尤其是大型煉化企業)存在差異。中小企業(如精細化工、新材料企業)的顯著特點是單位附加值較高,因此單位產品的二氧化碳排放量相對較低。基于這一特性,針對中小企業的技術路徑建議有兩方面:
一方面,鼓勵企業向下游延伸產業鏈,提高產品附加值。隨著產品附加值提升,單位產品的二氧化碳排放量會相應降低,在保證經濟效益的同時實現降碳。
另一方面,推動中小企業向園區集聚,共享公共工程。園區內的大型化工企業往往有余熱利用和能效互補的優勢,中小企業入駐后可直接利用這些資源,無需自建供熱等設施,從而降低整體能耗和碳排放。通過園區化模式實現多能互補,既能降低單位產品能耗,也能減少單位產品的碳排放。
園區管理與政策支撐體系
記者:從園區管理層面看,如何通過技術評價、智慧化手段等賦能企業降碳?目前中國石化聯園區委是否已有具體的技術支撐舉措?
楊挺:中國石化聯園區委主要通過技術支撐、評價體系引導和智慧化賦能三方面推動企業降碳。如,2021年啟動“綠色化工園區適用技術”評選,納入專項降碳技術,為園區和企業選用降碳技術提供指導。再如,通過分級評價引導園區進階,中國石化聯園區委牽頭編制行業標準《綠色化工園區評價導則》(2021年發布),確立涵蓋產業發展、資源利用、環境績效、基礎設施、園區管理五大維度的量化指標體系,為綠色低碳轉型提供統一評估基準。此外,中國石化聯園區委還聚焦智慧化工園區建設,指導園區應用數字孿生、AI微網調度等技術,提升能碳管理精度,實現更高效的碳排放管控。
記者:為進一步推動低碳技術賦能化工園區建設,未來中國石化聯園區委有哪些針對性的工作計劃?
楊挺:下一步為響應國家零碳園區建設,在化工園區零碳發展方面,中國石化聯園區委將重點開展以下工作:
一是制定零碳化工園區評價標準。結合我國化工園區發展實際,編制并發布《化工園區零碳化發展評價導則》。通過標準推廣,為全國化工園區提供清晰的低碳發展路徑指引和標桿對標依據,組織試點園區評價工作,總結經驗并持續優化標準,引導園區主動對標改進。
二是規劃引領化工園區零碳發展。指導重點化工園區編制《園區零碳發展實施路徑規劃》或納入總體規劃修編,明確碳排放達峰時間、中和目標及分階段任務,系統規劃能源結構清潔低碳轉型(如提升可再生能源比例、布局綠氫項目)、產業結構優化升級(嚴控“兩高”項目準入、發展高端綠色化工)、基礎設施低碳化改造(低碳/零碳供熱、綠色交通、智慧能源網絡)、碳匯能力建設(生態綠化、CCUS布局)等關鍵路徑。
三是搭建園區降碳服務企業網絡。搭建“化工園區綠色低碳發展協作網絡”,吸納園區內重點排放企業、節能環保技術提供商、研究機構、金融機構等參與,建立常態化溝通協作機制。重點推動企業間能源梯級利用、物料循環鏈接、廢棄物資源化利用等項目落地,組織綠電綠氫應用、CCUS、先進節能工藝、數字化能碳管理等共性降碳技術的示范推廣與經驗交流,探索建立園區級統一的能源管理、碳資產管理和交易服務平臺,降低企業個體降碳成本。
同時,強化規劃約束與引導。將零碳發展目標納入園區項目準入、土地供應、基礎設施建設等決策環節,建立規劃實施的監測評估與動態調整機制,確保目標落地,推動規劃與國家、區域“雙碳”戰略及相關政策(如能耗雙控轉向碳排放雙控)有效銜接。
四是建立全國化工園區降碳措施案例庫。廣泛征集全國化工園區在能源替代、工藝優化、循環經濟、CCUS、數字化能碳管理、綠色基礎設施建設、管理模式創新等領域的成功降碳案例,并對相關案例進行深度分析、推廣應用。
通過以上工作,中國石化聯園區委將進一步推動化工園區的零碳化發展,有效支撐國家零碳園區建設。這一進程離不開各單位的共同努力,歡迎有關單位參與標準制定、網絡搭建,為化工行業高質量發展和國家“雙碳”目標實現貢獻力量。(作者:趙曉飛 楊心葉)
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