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新質(zhì)生產(chǎn)力有別于傳統(tǒng)生產(chǎn)力，涉及領(lǐng)域新、技術(shù)含量高，依靠創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)是其中關(guān)鍵。在“雙碳”目標(biāo)的時(shí)代背景下，新質(zhì)生產(chǎn)力被賦予了“綠色”的時(shí)代底色，將發(fā)展生產(chǎn)力和保護(hù)生態(tài)環(huán)境有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)綠色轉(zhuǎn)型、人與自然和諧共生成為共識(shí)。

在近日舉辦的慶祝中國(guó)石化大連（撫順）石油化工研究院成立70周年學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)上，多位院士以“能源化工新起點(diǎn) 碳路未來(lái)新前沿”為主題，探討“碳達(dá)峰、碳中和”實(shí)施路徑、煉油化工行業(yè)綠色低碳發(fā)展、新能源新材料產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展等話題，為加快能源化工領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)攻堅(jiān)指引方向。

記者觀察

□本報(bào)記者 閻茹鈺 孫寶翔

新質(zhì)生產(chǎn)力有別于傳統(tǒng)生產(chǎn)力，涉及領(lǐng)域新、技術(shù)含量高，依靠創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)是關(guān)鍵。從經(jīng)濟(jì)學(xué)角度看，新質(zhì)生產(chǎn)力代表一種生產(chǎn)力的躍遷，是科技創(chuàng)新在其中發(fā)揮主導(dǎo)作用的生產(chǎn)力，高效能、高質(zhì)量，區(qū)別于依靠大量資源投入、高度消耗資源能源的生產(chǎn)力發(fā)展方式，是擺脫了傳統(tǒng)增長(zhǎng)路徑、符合高質(zhì)量發(fā)展要求的生產(chǎn)力，是數(shù)字時(shí)代更具融合性、更體現(xiàn)新內(nèi)涵的生產(chǎn)力。

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)高速增長(zhǎng)階段，但隨著邁入高質(zhì)量發(fā)展階段，過(guò)去那種主要依靠資源要素投入推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的方式已經(jīng)行不通了。

新質(zhì)生產(chǎn)力的提出，不僅意味著以科技創(chuàng)新推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，更體現(xiàn)了以產(chǎn)業(yè)升級(jí)構(gòu)筑新競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)、贏得發(fā)展的主動(dòng)權(quán)。

“新興產(chǎn)業(yè)”“未來(lái)產(chǎn)業(yè)”和“新質(zhì)生產(chǎn)力”相互關(guān)聯(lián)，信號(hào)鮮明、內(nèi)涵豐富——積極發(fā)展、培育新興產(chǎn)業(yè)和未來(lái)產(chǎn)業(yè)，以科技創(chuàng)新引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)全面振興，帶動(dòng)新經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)不斷涌現(xiàn)。

在“雙碳”目標(biāo)下，新質(zhì)生產(chǎn)力被賦予了“綠色”的時(shí)代底色，將發(fā)展生產(chǎn)力和保護(hù)生態(tài)環(huán)境有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)綠色轉(zhuǎn)型、人與自然和諧共生成為共識(shí)。

國(guó)際能源署發(fā)布《2022年二氧化碳排放報(bào)告》顯示，2022年全球能源消耗和工業(yè)過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳排放量增長(zhǎng)了0.9%，達(dá)到368億噸，其中，能源消耗產(chǎn)生的二氧化碳排放量增長(zhǎng)了4.23億噸，工業(yè)過(guò)程的二氧化碳排放量下降了1.02億噸。碳達(dá)峰、碳中和道阻且長(zhǎng)，目前全球各國(guó)仍在尋找碳減排路徑上的“最優(yōu)解”。

減排不是減生產(chǎn)力，也不是不排放，而是要走生態(tài)優(yōu)先、綠色低碳發(fā)展道路。當(dāng)前，能源化工行業(yè)急需發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，擺脫傳統(tǒng)減碳路徑，找到更高效能、更高質(zhì)量的綠色低碳之路。

新減碳路徑一

二氧化碳捕集、利用與封存技術(shù)

二氧化碳捕集、利用與封存（CCUS）是碳捕集與封存（簡(jiǎn)稱CCS）技術(shù)的新發(fā)展，即把生產(chǎn)過(guò)程中排放的二氧化碳進(jìn)行捕集，繼而投入新的生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用，而不是簡(jiǎn)單地封存；與CCS相比，CCUS可以將二氧化碳資源化，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，更具有現(xiàn)實(shí)操作性。我國(guó)碳減排時(shí)間緊、強(qiáng)度大，化石能源占比高，因此必須采用組合技術(shù)保障目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，在與新能源優(yōu)化組合方面，CCUS可以使化石能源與新能源實(shí)現(xiàn)競(jìng)合關(guān)系，化石能源+CCUS與新能源互補(bǔ)，可為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、能源安全和“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供支撐。

隨著我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的提出及碳減排工作的推進(jìn)，CCUS技術(shù)研發(fā)和部署受到高度重視，處于快速發(fā)展階段，未來(lái)有望形成具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的新興產(chǎn)業(yè)。中國(guó)工程院院士、油氣田開(kāi)發(fā)地質(zhì)與開(kāi)發(fā)工程專家李陽(yáng)提出，CCUS是工業(yè)行業(yè)深度減碳的必然選擇，是新型能源系統(tǒng)的支點(diǎn)技術(shù)，是有效降低減碳成本的重要技術(shù)手段。

國(guó)際能源署報(bào)告顯示，預(yù)計(jì)到2050年，鋼鐵行業(yè)采取工藝改進(jìn)、效率提升、能源和原料替代等常規(guī)減排方案后，仍然剩余34%的碳排放量，就算氫能直接還原鐵技術(shù)取得重大突破，剩余碳排放量也超過(guò)8%；水泥行業(yè)采取常規(guī)減排方案后，仍剩余48%的碳排放量。CCUS正是這些行業(yè)深度減碳的必然選擇。

CCUS技術(shù)在“雙碳”進(jìn)程中起到怎樣的作用？李陽(yáng)表示，要從消費(fèi)側(cè)入手，分析碳排放特征，依據(jù)國(guó)家能源和產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，建立能源、產(chǎn)業(yè)及CCUS 之間的交互關(guān)系模型，構(gòu)建CCUS固碳的計(jì)算方法，評(píng)價(jià)CCUS在實(shí)現(xiàn)碳中和中的貢獻(xiàn)。根據(jù)目前技術(shù)發(fā)展情況，預(yù)計(jì)到2050年，CCUS減排貢獻(xiàn)將達(dá)到10億噸/年，減排10%～15%。

中國(guó)石化較早地開(kāi)展了二氧化碳捕集、利用與封存技術(shù)研究與示范，目前已進(jìn)入全技術(shù)鏈研發(fā)和大規(guī)模示范階段。整體研究思路是圍繞捕集、輸送、利用、封存和安全性5個(gè)維度進(jìn)行系統(tǒng)性研究，已經(jīng)取得了一系列重要成果。

一是形成三種主要排放源捕集技術(shù)，并進(jìn)行了示范應(yīng)用，技術(shù)水平與國(guó)際同步，具備了良好的應(yīng)用前景。二是形成了低滲透、高含水油藏驅(qū)油及封存技術(shù)，這兩類油藏是我國(guó)增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要領(lǐng)域，二氧化碳驅(qū)油技術(shù)解決了低滲透油藏注水開(kāi)發(fā)“注不進(jìn)、采不出”難題，有效推進(jìn)了增儲(chǔ)上產(chǎn)；高含水老油田占全國(guó)總產(chǎn)油量的60%以上，二氧化碳具有“透水替油”作用，可有效驅(qū)替高含水油藏剩余油，延長(zhǎng)油田的生命周期。通過(guò)近年來(lái)的攻關(guān)，已形成了二氧化碳驅(qū)油封存的配套技術(shù)，并建立了碳封存潛力評(píng)價(jià)及減碳核查、全生命周期安全評(píng)價(jià)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了增油與封存的“雙贏”。據(jù)研究，我國(guó)適合二氧化碳驅(qū)油地質(zhì)儲(chǔ)量近200億噸，可以增加原油產(chǎn)量超過(guò)20億噸，封存二氧化碳超過(guò)100億噸，在增產(chǎn)原油保障國(guó)家油氣供給安全的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了二氧化碳的封存。這些增產(chǎn)的原油在其開(kāi)采、加工、利用和運(yùn)輸過(guò)程中排放的二氧化碳量小于封存的，因此可以說(shuō)是“綠油”。三是二氧化碳礦化轉(zhuǎn)化技術(shù)，具有多種應(yīng)用場(chǎng)景，既可以對(duì)固廢處理利用，又可以進(jìn)行特殊資源提取，在實(shí)現(xiàn)碳減排的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)固廢資源化利用和高值化產(chǎn)品生產(chǎn)。中國(guó)石化在普光氣田開(kāi)發(fā)了二氧化碳礦化磷石膏技術(shù)，將普光氣田產(chǎn)生的尾氣中的二氧化碳與磷石膏進(jìn)行反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為碳酸鈣和硫基復(fù)合肥，實(shí)現(xiàn)磷石膏中鈣、硫資源的高值化回收利用。

新減碳路徑二

生物制造技術(shù)

化石能源的利用大大促進(jìn)了物質(zhì)文明的發(fā)展，但其大量使用帶來(lái)的資源、能源與環(huán)境危機(jī)，正向人類社會(huì)發(fā)起新的挑戰(zhàn)，人們期待未來(lái)將有一種新的生產(chǎn)模式及生活方式的變革。中國(guó)工程院院士、南京工業(yè)大學(xué)教授、國(guó)家生化工程技術(shù)研究中心主任應(yīng)漢杰提出，發(fā)展“陽(yáng)光經(jīng)濟(jì)”（生物經(jīng)濟(jì)）是緩解人類社會(huì)危機(jī)的重要解決方案，生物技術(shù)成為繼信息技術(shù)之后各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的新型戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)技術(shù)。

近年來(lái)，世界主要經(jīng)濟(jì)體紛紛聚焦生物制造產(chǎn)業(yè)，制定相關(guān)政策，積極布局生物制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)。歐盟的《工業(yè)生物技術(shù)遠(yuǎn)景規(guī)劃》提出，到2030年，生物基原料將替代6%~10%的化工原料，30%~60%的精細(xì)化學(xué)品將由生物基獲得。美國(guó)的《生物質(zhì)技術(shù)路線圖》指出，到2030年生物基產(chǎn)品將替代25%的有機(jī)化學(xué)品和20%的化石燃料。

相比通過(guò)碳捕集等方法對(duì)二氧化碳直接利用，生物制造則是通過(guò)生物質(zhì)間接利用二氧化碳，以碳利用、碳減排、碳置換、碳匯聚的方式降低碳排放量，為人類生活提供更加高質(zhì)量的物質(zhì)基礎(chǔ)和生存環(huán)境，推動(dòng)“農(nóng)業(yè)工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)綠色化”，促進(jìn)新業(yè)態(tài)向綠色、高效、高值化方向發(fā)展。

根據(jù)世界經(jīng)合組織（OECD）的統(tǒng)計(jì)，2018年全球大約3%的化學(xué)品來(lái)自生物制造，預(yù)計(jì)2030年約35%的碳基化學(xué)品和其他工業(yè)產(chǎn)品來(lái)自生物制造，2060年將達(dá)到50%以上。應(yīng)漢杰表示，生物制造將為化學(xué)品和材料的綠色制造開(kāi)辟新的原料和路線，賦能傳統(tǒng)化工產(chǎn)品及生產(chǎn)過(guò)程轉(zhuǎn)型升級(jí)，有利于碳中和。

例如，“三烯三苯”是傳統(tǒng)工業(yè)中重要的基礎(chǔ)原料，可通過(guò)生物制造過(guò)程獲得。而生物反應(yīng)過(guò)程中的乳酸、糠醛、琥珀酸、衣康酸、丙烯酸、己內(nèi)酰胺等平臺(tái)化合物，可衍生大量石化下游產(chǎn)品。

乙烯是產(chǎn)量最大的基本化工原料，是石油化工產(chǎn)業(yè)的核心。目前全球主要生物基聚乙烯生產(chǎn)商，例如巴西的Braskem、美國(guó)的杜邦、沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司、日本的三菱等，逐步開(kāi)設(shè)了生物乙烯工廠及制備生物基聚乙烯的生產(chǎn)工藝。相比傳統(tǒng)化學(xué)工藝，甘蔗—乙烯技術(shù)可減少約60%的能耗和40%的溫室氣體排放；生物基1，4-丁二醇（BDO）可減少超過(guò)70%的溫室氣體排放；纖維素基聚羥基脂肪酸酯（PHA）對(duì)溫室氣體減排的貢獻(xiàn)甚至超過(guò)90%。生物乙烯大規(guī)模生產(chǎn)的成功，為乙烯的制造提供了新的可再生原料和新的生產(chǎn)方法，為傳統(tǒng)化工的可持續(xù)發(fā)展提供了最有希望的樣板。

新減碳路徑三

大規(guī)?？稍偕茉?/strong>

制氫及高效儲(chǔ)氫技術(shù)

“雙碳”目標(biāo)下，氫能是實(shí)現(xiàn)石油化工行業(yè)深度脫碳的必然選擇。相關(guān)機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，2021年我國(guó)氫氣需求量在3300萬(wàn)噸左右，其中超過(guò)2800萬(wàn)噸用于石油化工行業(yè)。當(dāng)前我國(guó)氫氣主要來(lái)自化石能源，64%來(lái)自煤制氫、14%來(lái)自天然氣制氫，粗略測(cè)算，生產(chǎn)2800萬(wàn)噸氫氣需要排放近5億噸二氧化碳。通過(guò)合理的方式推動(dòng)“綠氫替代灰氫”（可再生能源分解水制氫替代化石能源制氫），可大幅降低行業(yè)碳排放量，進(jìn)而收到固碳甚至負(fù)碳排放效果。

綠氫是通過(guò)太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源分解水制取，生產(chǎn)過(guò)程中基本不產(chǎn)生溫室氣體，其產(chǎn)業(yè)鏈條上游連接著光伏、風(fēng)電等新能源產(chǎn)業(yè)，下游應(yīng)用在化工、冶金、交通等產(chǎn)業(yè)，對(duì)推動(dòng)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系的綠色轉(zhuǎn)型起到重要作用。

8月30日，我國(guó)規(guī)模最大的光伏發(fā)電直接制綠氫項(xiàng)目——新疆庫(kù)車綠氫示范項(xiàng)目全面建成投產(chǎn)。該項(xiàng)目是國(guó)內(nèi)首次規(guī)模化利用光伏制氫的重大項(xiàng)目，電解水制氫能力2萬(wàn)噸/年、儲(chǔ)氫能力21萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)立方米、輸氫能力2.8萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時(shí)，每年可減少二氧化碳排放48.5萬(wàn)噸。該項(xiàng)目生產(chǎn)的綠氫全部供應(yīng)塔河煉化，用于替代煉油加工中使用的天然氣制氫，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代油品加工與綠氫耦合低碳發(fā)展，使我國(guó)綠氫工業(yè)化規(guī)模應(yīng)用實(shí)現(xiàn)零的突破。

面對(duì)可再生波動(dòng)電源制氫的技術(shù)難題，中國(guó)石化通過(guò)自主開(kāi)發(fā)綠電制氫配置優(yōu)化軟件，將電控設(shè)備與制氫設(shè)備同步響應(yīng)匹配，實(shí)現(xiàn)了“荷隨源動(dòng)”，大幅提升了對(duì)波動(dòng)的適應(yīng)性，項(xiàng)目還形成了一套集合預(yù)測(cè)光伏發(fā)電、電氫耦合自動(dòng)化控制工藝包創(chuàng)新性技術(shù)，可根據(jù)光伏發(fā)電情況，預(yù)測(cè)產(chǎn)氫量和外輸量，實(shí)現(xiàn)制、儲(chǔ)、輸?shù)淖詣?dòng)計(jì)算和控制，全流程全天候自適應(yīng)低成本安穩(wěn)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)“智能生產(chǎn)”。此外，該項(xiàng)目先后完成了萬(wàn)噸級(jí)電解水制氫工藝與工程成套技術(shù)、綠氫儲(chǔ)運(yùn)工藝技術(shù)、晶閘管整流技術(shù)、智能控制系統(tǒng)研發(fā)等創(chuàng)新成果。

目前，氫的儲(chǔ)存運(yùn)輸是制約氫能發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。當(dāng)前全球嚴(yán)重缺乏高效安全的氫儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)，導(dǎo)致前端氫產(chǎn)能過(guò)剩、后端氫供應(yīng)不足，且綠氫占比低。氫難以常溫常壓儲(chǔ)存，一般使用高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫或是低溫液態(tài)儲(chǔ)氫，難以解決本質(zhì)安全問(wèn)題。

中國(guó)工程院院士、亞太材料科學(xué)院院士潘復(fù)生提出，鎂基儲(chǔ)能材料具有資源儲(chǔ)量豐富、成本低和安全性能高、環(huán)境友好的優(yōu)勢(shì)，是極具潛力的新一代儲(chǔ)能材料。一旦技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化突破，市場(chǎng)潛力可達(dá)萬(wàn)億美元以上。目前，我國(guó)在鎂基儲(chǔ)能材料領(lǐng)域的研究處于世界前沿。

鎂是所有固態(tài)儲(chǔ)氫材料中儲(chǔ)氫密度最高的金屬材料，理論上的儲(chǔ)氫密度可達(dá)氣態(tài)氫密度的1000倍、液態(tài)氫的1.5倍。同時(shí)，由于鎂儲(chǔ)氫是常溫常壓，可大幅降低成本，且安全性也遠(yuǎn)高于高壓氣態(tài)和液態(tài)儲(chǔ)氫。

然而，目前鎂基固態(tài)儲(chǔ)氫材料面臨熱力學(xué)穩(wěn)定性、動(dòng)力學(xué)性能、循環(huán)吸放氫性能等多方面問(wèn)題。如何設(shè)計(jì)材料成分、改變反應(yīng)路徑、顯著降低反應(yīng)溫度、探索出高性能儲(chǔ)氫材料成分；如何促進(jìn)氫的解離、擴(kuò)散、結(jié)合，增強(qiáng)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性能，提高吸放氫速率；如何提高材料與氫相互作用后，材料本身化學(xué)組成與性質(zhì)的穩(wěn)定性，成為亟待解決的問(wèn)題。