“十五五”期间我国炼油行业低碳转型策略探索

“十四五”期间，我国炼化行业在推进新型工业化和现代化产业体系布局中发挥了基础性作用，节能降碳成果显著。尤其是部分头部炼化企业，碳排放强度降幅达标国家18%的降碳考核要求。以我国某炼化企业为例，该企业下辖燃料型、燃料—润滑油型和燃料—化工型三类炼厂，原油一次加工能力4700万吨/年，碳排放量近1600万吨。企业以信息化系统为平台，从生产计划优化、先进技术应用、新项目建设等维度，构建适配企业发展的管理机制，在生产计划、新项目建设等环节落实源头控碳，形成“提质增效—节能降碳”的良性循环。在芳烃、聚丙烯产能分别增长410%和475%、碳排放总量增加270万吨的情况下，企业2025年碳排放强度较2020年下降21%，所属炼厂碳排放强度均呈下降态势，超额完成“十四五”碳排放下降目标。

该企业的实践经验表明，碳排放指标管控需要搭建更为精细的管控体系和管理工具，围绕存量压减与严控增量的管理目标，将“结果导向”的单一考核管理模式，转变为“过程+结果”双向管控模式，在关键环节实施前置管控，形成适配产业发展目标的新型节能降碳管理机制。具体举措如下：

（一）建设以“源头管控”为中心的节能降碳管理机制

案例企业深度把握“源头管控”的核心价值与实践内涵，从生产计划优化、低碳技术应用、新项目源头管控三个维度，全面搭建节能降碳管理机制，同步实现经济效益提升与能源碳管控目标。一是将能碳指标作为约束性条件纳入计划排产，搭建测算模型，实现经济效益与能碳指标同步测算，充分挖掘生产计划环节的降碳潜力。二是研发应用绿色低碳技术，布局重油碱催化富产化学品、加热炉富氧无氮燃烧等清洁工艺，推动低碳烯烃氢甲酰化制高碳醇技术落地应用。三是在新建项目设计阶段优化工艺方案与用能方案，创新应用结晶法复叠制冷、歧化与芳烃二甲苯分离耦合、蒸汽压缩机升压等技术，精简冗余设备，将项目碳排放增量降低8%，项目能效指标达到行业领先水平。

（二）统筹推进节能降碳技改工程与工艺优化

节能技改是存量装置能效提升、实现降碳的核心手段。案例企业以能效提升为核心，将单装置优化模式升级为全厂一体化、系统化优化模式，可实现全厂存量碳排放总量3.8%的减排幅度。主要做法：一是开展设备能效全面摸排，实施加热炉系统化改造，使加热炉平均热效率接近94%，推动设备功率与实际生产需求精准匹配，加快淘汰三级及以下能效的低效电机。二是推进低温热资源化利用，建成国内炼化行业单体节能量最大的余热回收项目，打造发汽、伴热、采暖、制冷、轻烃回收一体化的低温热综合利用模式。三是集成优化换热网络，实现装置间热联合，提升热进料占比，应用绕管换热器等高效换热设备，全面提高能量利用效率。

（三）拓宽清洁能源获取渠道

案例企业持续推进设备电气化改造与储能技术研发应用，逐年提升绿电消纳规模，同时拓宽清洁能源获取渠道，探索绿氢、绿电、核热、核氢在炼化生产中的应用场景与耦合模式，推进一体化自然循环压水堆项目建设，逐步降低对传统化石能源的依赖。

（四）拓展碳减排、碳中和技术应用场景

二氧化碳利用、碳捕集利用与封存（CCUS）等前沿技术是强化末端降碳能力的基础支撑，需持续培育二氧化碳资源化利用市场、拓宽技术应用场景。案例企业通过扩容煤制氢装置二氧化碳回收规模，形成60万吨/年的二氧化碳资源化利用产能；开展中低浓度烟气碳捕集、二氧化碳制备碳中性产品等技术研发，为二氧化碳高值化、循环化利用提供技术支撑；探索千万吨级“陆碳海封”项目的实施路径与技术经济可行性，为碳封存产业发展提供全新思路。

当前，我国已构建以“双碳”顶层设计为纲领的政策体系，综合运用规划约束、标准准入、市场定价、信息披露、消费引导等多元调控手段，对炼化产业形成覆盖产能准入、生产过程、产品输出到终端消费的全链条、多环节刚性约束与战略指引。国家“十五五”规划纲要发布，碳强度下降目标、“碳排放等量或减量置换”等管控要求更加清晰。炼化行业作为高耗能、高碳排放重点领域，将面临更为严格的政策管控。

在此背景下，行业需清醒认识到，“十四五”节能降碳工作在管理工具搭建、能效系统优化、创新技术落地应用等方面仍存在诸多不足，精准把握制约“十五五”降碳目标达成的核心难题。在碳排放“双控”、能源绿色低碳转型、产业结构升级等多重趋势与政策驱动下，炼化行业需实现产能布局从分散粗放向集约低碳转变、技术路线从燃料驱动向化工材料与能源耦合升级，企业需主动应对、系统谋划，选取科学可行的降碳转型策略。

（一）制定低碳转型目标路线图

低碳转型目标路线图，核心是将“产业转型—提质增效—节能减排”绑定为完整的发展逻辑链条，将“降碳即增效”理念贯穿生产全周期，搭建覆盖范围更广、考核指标更精简精准的现代化能碳管理体系。一是推行全流程前置管控，在计划排产、新项目建设、装置加工运行、节能技改等各个环节落实前置管控，动态挖掘降碳空间、捕捉创新技术应用机遇，实现多能源介质协同优化，从源头减少末端固碳压力。二是丰富精准测算工具，搭建“装置—全厂—产品”多维度动态测算体系，可在多目标约束下实时测算管控指标，为发展规划制定、新项目决策、产品结构优化、原油资源配置、碳交易策略制定等多场景提供数据支撑；基于技改项目历史数据，结合碳市场配额交易需求与低碳产品绿色溢价空间，构建边际降碳成本曲线，精准预判各类创新技术、新型装备的应用落地条件，助力示范项目落地实施。三是完善精细化管理手段，动态调整碳排放预算，充分发挥产品碳足迹在精准降碳、碳效对标中的核心作用，精准挖掘各生产环节降碳潜力，明确各环节降碳实施路径。

（二）重构绿色低碳能源消费结构

依托成熟低碳技术，稳步推动高碳能源低成本、高效率替代升级。一是构建一体化绿色能源供给体系。依托炼化企业多临海分布的区位优势，推动炼化产业与新能源、核能产业融合发展，推动深远海风电等集中式发电设施的绿电直连，在厂区周边布局热电氢一体化核能综合供能站，配套建设蓄热、电解水制氢等大规模储能系统，实现外购能源全面低碳化升级。二是全面推进设备电气化改造。聚焦“驱动电气化”，以高效电机驱动逐步替代低效蒸汽透平驱动，降低动力锅炉运行负荷；探索“低温工艺电气化”新路径，在加热炉、锅炉等核心设备及装置维温、伴热等环节试点电加热技术，减少低压蒸汽与燃料气消耗，为能源系统协同优化创造空间。三是推进原燃料低碳替代。推广“富氧无氮燃烧”“掺氢燃烧”等新型加热炉燃烧技术，引入低碳燃料，实现燃料燃烧环节局部脱碳。同时，顺应制氢产业从化石基灰氢向可再生能源绿氢迭代的趋势，丰富氢气供给来源，按需配比低碳氢能、灵活调整制氢装置负荷，逐步实现制氢环节深度脱碳。

（三）实施资源高值利用组合式创新

原油作为炼厂核心原料，成本占炼油总生产成本的90%左右，实现原油资源高效高值利用，可在提升经济效益的同时，有效削减生产环节碳排放。一是优化原油资源配置。针对原油劣质化发展趋势，结合企业工艺特性与产品结构升级方向，协同优化原油选型与生产方案，依托工艺流程模拟开展全流程优化，降低加氢需求与焦炭产率，从源头管控工艺过程碳排放。二是推动炼油工艺迭代创新。新项目设计阶段推广组分炼油技术，降低传统液体燃料产品收率，推动产品结构向低碳烯烃、化工轻烃原料转型；同时抑制催化剂结焦、减少催化反应干气生成，提升副产氢气产量，整体降低催化剂再生烧焦、装置制氢两大核心高碳环节的碳排放。三是精细化梯级利用氢气资源。搭建氢气系统精细化管理体系，运用氢夹点分析技术排查用能短板，推进耗氢装置节氢降耗管理，以“成本最优、碳排最低”为核心目标，实现氢气梯级高效利用，可将氢气利用率提升2%—4%。四是推进燃料气资源化利用。强化燃料气管网组分实时检测与动态管控，搭建燃料气平衡测算模型，实现燃料气与氢气、蒸汽等能源介质协同优化，回收C2-C4组分用于生产高附加值化工产品，减少燃料燃烧碳排放。

（四）实现多系统效能协同

持续夯实能效提升的基础降碳作用，以全厂整体能效最优为原则，对蒸汽、燃料气、热水管网等核心能源系统开展协同优化，最大限度降低能源转换环节损耗。一是优化蒸汽动力系统。基于流程模拟技术搭建完整的系统数学模型，构建混合整数非线性规划模型并完成优化求解，动态调整系统运行参数，实现蒸汽动力系统高效稳定运行。二是深化余热综合梯级利用。融合夹点分析与数学规划方法，强化装置间能量互供，集成优化换热网络；遵循“温度匹配、逐级利用”原则，对80—150摄氏度低温余热开展分级利用，全面推广发汽、伴热、发电、制冷一体化低温热利用模式，杜绝不合理用能造成的能源浪费。三是提升用能设备整体能效。围绕“炉群效率极致化、蒸汽管损最小化、机泵设备高效化”目标，推进用能设备精益化管理，将加热炉热效率提升至94.4%，蒸汽放空率控制在2%以内，全面淘汰三级及以下能效的低效电机设备。

（五）加大循环经济技术应用

推动原料优化与废物资源化利用，构建低碳循环生产体系。一是推进废塑料化学循环利用。以热解等化学处理技术为核心，将废塑料转化为裂解油，回用于炼油生产流程，制备低碳化工原料，实现固废资源化、生产低碳化。二是扩大二氧化碳资源化利用规模。依托二氧化碳制燃料、制化学品等技术，实现二氧化碳规模化消纳与高值转化。其中，二氧化碳加氢直接制备航煤技术成熟度较高，产品全生命周期碳排放远低于石油基航煤，可有效满足航空产业低碳发展需求；二氧化碳加氢制甲醇技术可将风电、光伏绿电、绿氢转化为化学能，既可作为基础原料用于炼化生产，也可广泛应用于其他低碳产业，应用前景广阔；二氧化碳电催化制合成气技术可高效消纳绿电，实现二氧化碳高效循环、高值利用。

（六）建设智能炼厂

 “十五五”时期将成为人工智能技术深度赋能炼化行业、全面提升产业能效的关键阶段，智能炼厂建设是解锁行业深度降碳潜力的重要抓手。智能炼厂以生产运行大数据为基础、工艺流程模拟为核心手段，为工艺优化、资源高效配置、精准降碳提供智能化决策支撑。系统可结合原油性质、市场需求等动态变化，通过全域控制系统集成，保障生产装置始终处于最优运行工况。在不增加设备投资的前提下，依托装置长期平稳高效运行、能耗指标持续优化，持续挖掘节能降碳潜力。以千万吨级常减压装置为例，通过实时智能优化技术，可提升轻油收率1%—3%，年减少二氧化碳排放2万—4万吨。

“十四五”期间，我国炼油行业在节能降碳管理机制搭建、能效系统提升、能源结构优化、低碳技术研发应用等方面取得阶段性显著成效，初步构建了多维度、系统化的低碳发展框架。但行业发展仍存在明显短板与挑战：管理基础薄弱、低碳技术经济性不足、减排任务与产业发展空间难以平衡等问题，仍制约行业高质量低碳转型。

展望“十五五”及中长期发展，炼油行业需持续巩固“十四五”低碳发展成果，紧扣国家能源战略规划，以全面绿色低碳发展为核心目标，从管理机制升级、能源结构脱碳、资源集约利用、多系统效能协同、资源循环再生、生产智能化升级六大维度，构建适配行业发展的组合式低碳转型策略。

为推动行业深度低碳转型，建议重点推进以下工作：加大基础研究与共性技术研发投入，提升绿氢制备、组分炼油等核心低碳技术的成熟度与经济适用性；建立行业统一的碳排放核算体系与数据采集标准，全面提升碳数据精准度与规范性；培育低碳产业市场，完善价格支持与激励机制，提振企业低碳投资意愿；强化产业链上下游协同，加快构建绿电、绿氢新能源稳定供应体系；加快行业优势企业低碳技术的示范落地与全域推广，提升行业的可持续竞争力。