中石化石油化工科学研究院高级专家郭莘:传统交通能源的低碳化是必须要走的一条路

中石化石油化工科学研究院高级专家郭莘:传统交通能源的低碳化是必须要走的一条路
2023年06月16日 10:48 睿见Economy

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  “传统交通能源的低碳化是必须要走的一条路,一定是要和车企、内燃机企业一起去做,希望能够共同促进中国能源安全、交通安全以及实现全国社会整体水平的低碳化发展。”中石化石油化工科学研究院有限公司高级专家郭莘在6月15日举行的2023第十五届中国汽车蓝皮书论坛上说。

  中国石化是目前世界上最大的炼油生产商。在双碳背景下,这个国家队将持续巩固交通能源市场主体地位,把氢能作为新能源业务主要发展方向,逐步培育并壮大中国石化氢能产供销一体化产业链,推进打造中国第一氢能公司,将传统加油站打造为“油气氢电服”综合能源服务站。

  中国石化基于“十四五”的转型规划是,到2025年底建成换电站5000座、分布式光伏发电站7000座、1000座加氢站,在自原油供给、自原油生产的情况下向新能源转型。

  以下是中石化石油化工科学研究院有限公司高级专家郭莘所做的交通燃料低碳化路径与思考主题分享实录:

  大家下午好,我是中石化石油化工科学研究院有限公司的郭莘。今天从不同角度讲一讲内燃机会不会消失的问题,分享中国石化作为能源供应商下一步怎么去发展。

  刚才很多专家也讲过,中国是现在世界上炼油能力最大的国家,有超过9亿吨的炼油能力,也是第一次超过美国。但实际原油加工量大概是7亿吨左右,而在7亿吨原油加工量上,自产原油只有2亿吨,超过5亿多吨原油依靠进口。从这个角度上讲,我们能源的确是被卡脖子的。

  中国长期面临原油受限问题,但在增长的机动车保有量情况下,能源消费仍不断增长,再叠加低碳化的趋势,我们面临下一步到底该怎么走?我们以什么形式向社会供应交通能源的问题。

  中石化石油化工科学研究院有限公司是中国所有液体交通燃料标准的归口单位,中国的汽、煤、柴、船燃等所有液体交通燃料产品的标准都在这儿制定。

  1、全生命周期低碳化

  去年12月欧七排放标准颁布,国七跟不跟,以什么形式去跟?如果国七排放去跟,国七燃油标准是不是也要去跟?以什么姿态去跟升级以后的排放标准呢?这是非常艰难的选择。

  为什么说艰难?欧七排放标准出台之后,欧洲汽车企业发出截然不同的声音:对排放限值规定这么严格,汽车企业是该把钱都投入在电气化方向,还是更多钱投在内燃机进一步升级方面?

  对于燃油企业面临同一个问题,如果国七要跟欧七排放标准,会带来燃油国七升级问题,每一阶段的升级成本要百八十亿甚至几百亿。下一阶段内燃机还会存在吗?油还会用吗?能用多少油呢?

  如果投资几百亿去升级,升级后燃油消费量断崖式下降,钱打水漂了。

  燃油供应商面对的问题是,是坐以待毙?还是垂死挣扎?还是干脆等着翻车?

  下一阶段,到底该向什么方向发展,也拭目以待在看内燃机行业的发展需求。

  基于燃油供应商,我们在思考交通燃料低碳化、怎么去转型以及正在怎么做。

  交通燃料以及整个交通方向的碳排放都应是从全生命周期角度去考虑的,交通领域基于全生命周期的碳排放主要排放环节是在使用端,燃烧排放大约占全生命周期碳排放的75%-80%左右。

  从燃油供应商的角度,我们把炼油从原料到生产到储运到销售使用划分成不同阶段去分段评估,可以明确每个环节的碳排放、碳强度产生在哪儿,我们到底可以通过什么技术、通过什么样的节能减排方式降这个环节的碳排放问题。这就是我们搭建的基于中国能源基础背景下的全生命周期碳排放模型。

  基于这样碳排放模型,我们可以清楚区分每一种交通燃料,甚至每一个牌号的交通燃料,它的碳排放集中在什么环节,可以通过什么手段去区分它。

  现在不同燃料产品的碳强度由于原料问题、加工工艺问题、能耗问题,甚至一些副产品分配的问题,以及最后的燃烧排放问题,是有非常大差异的。

  目前我们在一部分产品的生产上,基于国际燃料产品的碳强度基线,已经达到了低碳化生产的水平了,譬如说部分厂生产的高标号的汽油已经达到国外低碳强度的水平,而在这个基准线上,我们还有进一步降碳的空间和可能。

  • 降碳的渠道与步骤

  一是通过源头去降碳,选择可以更低碳的原料。

  二是在生产过程降碳,在加工生产过程通过单装置、通过全厂节能降耗去进一步降低生产过程的碳排放。

  三是产品低碳化,产品低碳化是解决液体燃料全生命周期碳排放的关键步骤。此外还有一个末端治理问题,包括CCUS的利用及绿电绿氢的开发等。

  大家可能注意到石油公司也在种树,我们还可以通过森林碳汇的方式去降低整个公司水平的产品碳强度。

  综合不同的降碳手段,我们才能够实现交通燃料的全方面低碳化。譬如说,源头降碳,我们可以选择低碳的原油,原油根据开采年限的长短、油井开采技术的不同,甚至油井本身性质差异都造成原油的碳强度有差异。

  对于我们,利用这个评估模型完全可以实现低碳化原油的选择。当然大家也可能预想到,随着碳排放、碳强度管理甚至碳交易税的实施,低碳原油以后肯定是价格更高更抢手的。

  我们还有没有其他一些开源途径呢?还是有的,而且这个开源途径很有可能和汽车行业结合在一起。

  譬如说汽车所用的非金属废弃物可再生利用问题,我们开发了废塑料、废橡胶化学循环利用技术,解决了大家之前遇到过的不法生产商把废塑料直接热裂解以后掺混商品汽柴油使用导致我们成品汽油质量下降的问题。

  现在是将废弃塑料橡胶完全导入到我们炼厂生产的装置中,通过降杂质以及炼化生产手段,完全像原油一样重新加工,从而实现了含碳基材的废物再循环利用。

  还有包括废弃油脂再利用的问题,废弃油脂可以生产生物柴油、生物航煤等,之前欧盟对于废弃油脂的需求大幅度增加,导致中国的厨余油(餐饮废油)高价出口海外,甚至成本超过了商品柴油的批发价。

  另外我们也开发一些其他技术,比如说微藻做的生物质能源等。

  3、从过程去降碳

  如果我们从源头没有那么多办法降碳,就要从过程去降碳。基于智能化工厂、数字工厂的全炼厂优化降碳过程,通过全厂节能降耗最多单装置可以实现40%的降碳可能。

  原油生产过程中的碳排放占全生命周期碳排放的15%-20%,如果单装置再降40%-50%的碳,也就是全生命周期可以实现8-10%总碳排放消减。智能化技术给炼厂带来的不仅仅是降碳还有降耗能力的提升,同时降低了产品的成本。

  除生产过程的降碳以外,还有一个选择是产品使用更多的低碳或可再生组分,20年前就在使用乙醇汽油是低碳和可再生组分,包括我们现在使用的生物柴油、生物质航煤,甚至可能用在船端的绿色甲醇、氨也好,都属于可再生组分。

  全中国目前年消费超3亿吨交通燃料,含约1.3亿吨汽油、不到1.4亿吨柴油、4000万吨航煤、1500万吨船燃,可再生组分使用不到500万吨,占比不到2%。由此可见生物质组分在中国的使用任重而道远,当然我们也期待有更多二代、三代生物质技术的开发,提升可再生能源的使用规模。

  生物乙醇能够使用,生物ETBE可不可以呢?ETBE本身就是生物乙醇和异丁烯合成的,为什么提到生物ETBE?销售使用乙醇汽油要对储运销环节进行改造,改造的成本和碳排放是一个问题。如果改成使用生物ETBE,就完全可以实现ETBE在炼厂使用,避免了后端销售系统改造的问题,也避免了改造造成的碳排放的问题。

  刚才很多专家提到绿色甲醇,绿色甲醇是未来低碳化的途径之一,但真正的绿色甲醇一定是要基于碳捕集和绿氢的基础上生产的甲醇。

  通过甲醇使用场景上分析,我们可能和各位专家有一个不太一样的想法:我们更倾向于把绿色甲醇应用在船端,因为甲醇应用于陆上,一旦泄露所涉及的HSE风险即环境健康风险还是比较大的,这属于燃油供应商的不能承受之重,而且车使用甲醇汽油有腐蚀,我们的储运销系统也有腐蚀问题。

  我们希望更多绿色甲醇应用在船端,一旦扩散或者是一旦有腐蚀问题,我们可以局限在一个相对小的范围和环境中去解决。

  刚才各位专家也提到我们仍有非常大基数的存量内燃机存在,这些存量内燃机还要用油,用油就有一个热效率的问题,为解决这些存量内燃机的碳排放、整体降低社会碳排放水平,首先要满足这些存量车所使用燃油碳排放问题。

  为了帮助存量内燃机提高他们使用的热效率,让他们节能减排、降低碳排放。我们开发了不同牌号的低碳产品。尤其是基于燃烧学角度开发的用于稀燃、压燃混动发动机的专用燃料,通过高性能高效燃油帮助混动发动机在原有热效率的基础上再提高至少1%的热效率。未来,如果插电混汽车成为技术主流、占据一定市场规模,那么完全有可能为这种发动机制定一种专用燃料。

  对于整车厂和主机厂而言,任何形式的内燃机都是可以积极开发的,燃油供应商可以配合去开发一些特定的燃料,而且我们现有的技术基础完全可以做到。

  还有末端治理问题,包括分布式制氢技术的开发,CCUS再加上绿电、绿氢、费托技术这条路线的核心技术是打通的,主要问题是成本。譬如说中国石化在库车通过光伏发电再电解水制氢,为旁边的塔河炼厂提供氢源,生产更低碳的产品,降低我们本身汽柴油碳强度,现在已经在实施阶段。

  4、积极转型

  中国石化作为目前世界上炼油能力最大的生产商,也是中国最大的化工品和化肥生产商,我们在积极开发各个渠道、各个途径的降碳技术和低碳产品,我们既不是坐以待毙等死,也不是在挣扎,甚至不是在等翻车,我们是在积极转型。

  在积极转型过程当中有一点是大家要时刻记住的,中国还有2亿吨原油,随着页岩油页岩气田的不断开发,自产的原油数量可能还在持续增加。

  有报道说,中国可能在5年之内自产的原油达到3亿吨。中国现在7亿吨原油加工规模其中轻油(就是汽煤柴油)收率约占40%-50%,如果我们自产原油达到3亿吨,在极限条件下轻油收率可以达到70%,就可以实现约1.5至2亿吨的汽煤柴油自产自销,自给自足。

  中国石化的行业不依靠国外能帮助大家解决1.5亿吨-2亿吨的汽煤柴油供给问题。通过这一点,可以从另外一个角度去看内燃机以后到底存在不存在。

  中国石化是目前世界上最大的炼油生产商,在双碳背景下,将持续巩固交通能源市场主体地位,把氢能作为新能源业务主要发展方向,逐步培育并壮大中国石化氢能产供销一体化产业链,推进打造中国第一氢能公司,将传统加油站打造为“油气氢电服”综合能源服务站。

  基于“十四五”的转型规划是到2025年底,建成换电站5000座、分布式光伏发电站7000座、1000座加氢站,在加快自主原油供给的情况下向新能源形式转型。

  结合今天的主题,我和大家共同去探讨的是,传统能源的低碳化是必须要走的一条路,但是传统能源的低碳化一定是要和车企、内燃机企业结合一起去做,希望和车企共同促进中国交通安全、能源安全以及实现全国低碳化发展。

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责任编辑:邓健

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