习近平总书记强调,能源安全事关经济社会发展全局。积极发展清洁能源,推动经济社会绿色低碳转型,已经成为国际社会应对全球气候变化的普遍共识。党的二十届三中全会强调,要进一步解放和发展社会生产力,加快经济社会发展的绿色转型,坚定不移走生态优先、节约集约、绿色低碳的发展之路,推进“双碳”目标的实现。
清洁能源是支撑第四次工业革命的基石,在人类文明发展进步过程中发挥着不可替代的基础性作用。深化对清洁能源的认识,探索清洁能源高质量发展的路径,对于加强生态文明建设,推动经济社会绿色低碳转型,积极稳妥推进碳达峰碳中和,具有重要意义。
当前,我国已培育起全球最大的新能源汽车产业人才池,形成了世界上最大的汽车生产基地,生产设备和技术条件均位居世界前列,新能源汽车产能规模连续多年居世界第一位。中国已经成为全球新能源汽车竞争的主战场。
聚焦中国新能源汽车发展,我们看到其发展的初心始于治理大气污染、保障能源安全,是建立在应对气候变化和推动全球低碳发展的战略愿景之上的。
雾霾里的“煤祸”“油祸” “车祸”
雾霾现象曾经是“国民话题”,也是世界话题。
2015年本刊特别报道“治霾的能源逻辑”一文记录下了这样一段很有画面感的文字:
“你站在天安门,却看不到毛主席(像)。”这是2012年冬天北京雾霾指数爆表时网友的调侃。此后,2013年的冬天,华东地区也大范围出现了重度雾霾现象。上海网友戏称:“你拉着对方的手,却看不到TA的脸。”
这个话题无论是在中国还是在他国都已经是个旧有话题,如果将其放在历史的长河之中便更是一个很老、很老的话题。甚至在国际上,雾霾都被定义出了伦敦型和洛杉矶型。伦敦是最早出现雾霾的。英国小说家查尔斯·狄更斯发表于1853年的《荒凉山庄》这样描述“超级雾霾”时代的伦敦:“漫天大雾,顺着河流飘飘荡荡,穿过草坪,滚过桥墩,充满了河边那个伟大又肮脏的城市。”155年后的2008年,两位美国的新闻记者奇普·雅各布和威廉·凯莉出版了《洛杉矶雾霾启示录》,记载了洛杉矶1943—2008年的抗霾史,直指汽车带来的“油祸”污染。
回望历史,林立的工厂,奔驰的汽车,沸腾的工地,给人类带来了财富,也带来了危险。从英国伦敦到比利时的马斯河谷,从美国西海岸的洛杉矶到东部小镇多诺拉,一直到日本海滨的四日市,雾霾如影随形般地跟随着人类工业文明的步伐挥之不去。
60多年前雾霾是西方发达国家民众最为关心的话题,60多年后的今天,雾霾成为中国人最关心的话题之一,由此引发的猜测、争论和抗议遍布虚拟网络和现实生活。其中一个争论的焦点就在于,在国家工业高速发展的进程中,雾霾(以及其他类似的环境污染)是否是无法避免的?我们能回避吗?
过去200年,人类经历了两次大的能源转型:从薪柴到煤炭,再从煤炭到石油。在转型中具有代表性的,伦敦的雾霾先于洛杉矶是由于使用煤炭的工厂太多所致,洛杉矶的雾霾是由于大量汽车的尾气排放所致。
这两个结果指向的是能源利用与能源消费:一个是煤;一个是油。而油的载体则指向了“车”。
2014年,国际环保机构自然资源保护协会(NRDC)在北京发布的《煤炭使用对大气污染的“贡献”》显示,在PM2.5的“一次污染”中,煤炭的直接燃烧贡献率为31%,相关行业的非直接燃烧贡献率为31%,总和为62%。而治理的方法就是:让能源清洁化,煤炭清洁化、燃油清洁化。
回放1952年,加州理工学院化学家Arie J·Haagen-Smit首次提出,雾霾形成与汽车尾气以及光化学反应下的气粒转化有着直接关系,并指出臭氧是洛杉矶雾霾的主要成分,这与美国东部污染主要来自燃煤和重油产生的二氧化硫有明显不同。他的结论,成为大气治污史上具有里程碑意义的研究。
1915年,美国平均每43.1人拥有一部汽车,而洛杉矶则为8.2人,洛杉矶在美国还没有成为“车轮上的国家”时就成为“车轮上的城市”,率先产生了车轮文明。直到1952年,科学家的研究才让洛杉矶市民意识到,雾霾形成与汽车尾气有着直接关系,自己选择的生活方式造成了目前的污染,心爱的汽车就是污染源。随着“把汽车整干净”和“把燃料整干净”的理念渐成共识,从市到州,一系列级别越来越高的法规被制定出来。第一次有专人检查炼油和燃料添加过程中的渗漏和汽化现象,第一次建立了汽车废气标准,第一次对车辆排气设备做出规定……到70年代美国开始淘汰含铅汽油的使用,80年代要求石化企业提供清洁汽油,90年代提出了清洁车辆和燃料的目标。
历史总是惊人的相似。2013年的数据显示,中国大型城市中22%—34%的细颗粒物排放和全国30%的氮氧化物排放,均来自机动车。北京雾霾天气从影响来看,机动车占22.2%,燃煤占16.7%,扬尘占16.3%,工业占15.7%。
从2013年年初持续的雾霾天气也引发了一轮对中国油品质量的大讨伐。
2013年2月6日国务院常务会议提出“加快国内炼油企业升级改造,确保按照汽、柴油标准升级实施时间如期供应合格油品”,明确了油品质量升级时间表—2013年底前发布第五阶段车用汽油标准(即国五汽油标准),过渡期至2017年底。同年发改委要求,2015年起,在公交车、出租车等城市客运及环卫、物流、机场通勤、公安巡逻等领域加大新能源汽车推广应用力度,新能源汽车推广应用城市公共服务领域新增或更新车辆中的新能源汽车比例不低于30%;2014至2016年,中央国家机关及新能源汽车推广应用城市的政府机关及公共机构购买的新能源汽车占当年配备更新汽车总量的比例不低于30%。
三十多年前,当年幼的孩童追着汽车的尾气“闻香”时,没人会觉得这是多严重的事。这折射了一个简单的道理,很多观念是循序渐进的,技术的发展也是循序渐进的。
能源生产和消费活动是温室气体与污染物排放的主要来源,能源全面绿色转型需要把握好经济社会发展安全和绿色转型之间的平衡。全面转型方面,需要将绿色转型融入能源活动全链条,推动化石能源清洁高效开发和利用,规划建设新型能源体系,加强传统能源和新能源的融合发展,在经济成本可接受的前提下稳步推动能源结构绿色转型。
10年走过欧美30年油品升级路
在2023年1月1日第一缕晨光中,国六B(或称国ⅥB)标准车用汽油全国上线。也是从这天开始国内的所有汽车都能“喝”上更清洁更环保的汽油了。宣告我国汽油全面进入更清洁环保的“国六B”时代。
国六B车用汽油标准并不是指代某个特定的汽油产品,而是一套升级标准体系,主要参考指标是汽油燃烧后的排放物数据。与国六A相比,国六B汽油中烯烃含量由18%(体积分数)降低至15%,可进一步降低污染物排放,减少空气污染,有助于改善空气质量。由于烯烃含量下降,国六B汽油一氧化碳和氮氧化物排放指标明显下降,有利于臭氧污染防治,将对推进传统能源清洁利用、加快改善环境空气质量、打赢蓝天保卫战作出积极贡献。同时,国六B车用汽油属于高清洁油品,会减少汽车发动机积炭和胶质沉积,在带来更强劲动力感的同时,还能降低消费者车辆保养成本,延长发动机使用寿命。
从2013年至今,我国已经完成国四、国五、国六的标准制定。从国三到国五的“二连跳”,再到两年内实现国五到国六的全面升级,中国石油和中国石化作为国有特大型能源化工企业,不断加快全国范围内清洁油品质量升级,助力美丽中国建设,走完了发达国家30多年才走完的质量升级之路。
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一、中国石油开发自主汽油、柴油质量升级成套技术。
清洁汽油质量升级技术实现了原始创新式研发,已形成选择性加氢脱硫(PHG)和加氢脱硫—改质组合(M-PHG-GARDES)两大技术系列,并配套开发轻汽油醚化和液化气深度脱硫成套技术,成功破解了深度脱硫、降烯烃和保持辛烷值等制约汽油清洁化的世界级难题,走出了一条中国石油独特的汽油质量升级路线。技术团队还能根据不同炼厂催化汽油性质和产品质量要求,将分段脱硫、醚化和烯烃芳构化(辛烷值恢复)技术有机耦合,形成了多种工艺模式,满足了中国石油各炼厂汽油质量升级的不同需求。
清洁柴油生产成套技术也实现了跨越式进步,可实现劣质柴油中硫、氮、芳烃的同步协同超深度脱除,配套的新一代国Ⅵ柴油加氢催化剂,加氢活性提高10%以上,成本降低近30%,在技术水平和价格方面与国际先进催化剂不相上下。
目前,中国石油清洁汽油生产成套技术在38套工业装置应用,清洁柴油生产成套技术在18套工业装置应用,累计生产出清洁汽油和清洁柴油均超过1亿吨,助力增效数十亿元。在油品质量升级的过程中,中国石油自主创新技术的积累和应用,也为我国石油生产加工领域的整体水平提高作出了重要贡献。
西藏销售柳梧充电场站正在为顾客服务
二、攻克深度脱硫难题,中国石化为油品质量升级铺平道路。
油品质量升级的第一道难关,既要降低汽油烯烃含量,又要确保辛烷值不会损失。针对这一难题,石科院攻关研发了具有自主知识产权的MIP技术(多产异构烷烃的催化裂化工艺技术),成功实现了降低烯烃含量和增加辛烷值的双赢。
2002年,世界首套MIP工业装置在中国石化高桥石化一次开工成功。两年后,“国二”标准车用汽油推向市场。也是这一年,为了迎接2008年北京奥运会,中国石化的承诺更进一步,将向北京提供对标“欧四”标准的成品油,硫含量指标远远优于当时施行的“国二”标准。
为攻克深度脱硫难题,中国石化将目光投向美国康菲公司开发的S-Zorb技术(催化汽油吸附脱硫技术)。这一技术具有脱硫程度高、辛烷值损失少、能耗低等优点。然而,彼时S-Zorb技术在全球只有4套装置,平均运行周期仅为3个月,经过慎重考虑,中国石化顶着巨大压力引进了该技术。2007年6月,国内首套120万吨/年S-Zorb装置在燕山石化投产,为北京奥运会提供了比肩“欧五”标准的超低硫汽油。
此后数年,国产化升级换代后的S-Zorb装置面貌焕然一新,30多套S-Zorb装置在全国各地拔地而起,新一代S-Zorb技术与MIP技术深度耦合,成为我国清洁汽油生产的核心技术手段。并且迅速在全国推广应用,为此后我国油品质量升级铺平道路。
2017年初,“国五”标准在全国范围实施,油品升级剑指更高的“国六”标准。同年10月,中国石化在北京、天津及其他26个城市的加油站,提前3个月完成“国六”油品的升级置换。2021年12月,中国石化在北京500多座加油站、5座油库提前55天完成“京六B”油品置换,为2022年北京冬奥会提供清洁能源保障。
从“国三”到“国六”的10年间,中国石化深度参与国家标准的建立和制定,为我国油品质量标准体系的建立提供了坚实可靠的依据。
车轮飞驰,不觉经年。油品质量升级是国家大气污染防治计划中减少污染物排放的重大举措,对保护碧水蓝天、实现绿色转型发展具有重要意义。
6月20日,国新办举行“推动高质量发展”系列主题新闻发布会。国家能源局局长章建华在会上表示,我们深入践行绿色发展理念,充分发挥消费侧转型牵引作用,能源消费结构持续优化,能源绿色低碳发展不断迈上新台阶,十年来中国经济发展“含绿量”显著提升 油品质量实现“三连升”,对大气质量改善作出了积极贡献。
能源洁净化历史前进的必然
从历史逻辑看,可以说,历次工业革命也是技术革命、制造业革命和能源革命的聚合。一般来说,一场新的工业革命往往发端于新技术的革命性突破,然后会通过制造业革命使技术在产业部门运用与扩散,并通过能源革命使生产获得新的动力。能源贯穿于人类社会发展过程,根据主导能源的不同,世界能源史大致沿着“薪柴能源→泥炭能源→煤炭能源→油气能源→清洁能源”演进。而能源的清洁化是人类实现可持续发展的历史必然。
在人们的认知中,清洁能源是对环境友好、碳排放少、污染程度小的能源,但这只是对能源使用结果的描述,而非对能源性质的描述。清洁能源与传统化石能源不是相对的概念,二者在内涵上存在交叉。业内专家指出,一般来说,清洁能源应该包括三层意思:一是零碳排放、无物质消耗的可再生能源,如水电、风电、光伏、潮汐能、地热能等;二是零碳排放但有物质消耗和废料处理的新型能源,如核能;三是对传统化石能源的清洁使用,如经过净化处理的低碳排放的清洁煤、清洁油、天然气等。
当前国际社会普遍认为,二氧化碳过度排放是引起气候变化的主要因素,人类活动排放的二氧化碳等温室气体导致全球变暖。事实上,导致能耗与碳排放的源头主要来自两个方面: 一是物质产品生产制造过程中的能耗与碳排放;二是消费过程中形成的能耗与碳排放。科学家通过大量的数据分析发现,消费端的能耗才是造成高能耗、高排放的主要来源。
资源环境问题并非孤立的问题,能源的生态属性意味着绿色转型需以清洁化、融合式的能源体系为动能。国际能源署指出,全球清洁能源产业已经进入一个快速发展期。各国能源战略的重心正在由能源占有向能源清洁利用转变,清洁能源发展已经被各国视为实现碳中和目标的关键性支柱。它与经济、政治、文化、社会等各个领域密切关联、相互交织影响。
当前我国正处于推进新型工业化和新型城镇化进程中,以重化工为主的产业结构、以煤为主的能源结构和以公路货运为主的运输结构没有根本改变,降碳减污任务艰巨。如果延续原有发展路径,即便不断加大生态环境整治力度,也难以达成治理目标。而加快经济社会发展全面绿色转型,把绿色转型的要求融入区域发展、产业结构、能源、交通运输、城乡建设等各个领域,不仅是资源环境生态问题的根本解决方案,也是构建新发展格局、实现多重发展目标的重要战略举措。
从实践逻辑看,全球能源战略和供需格局已进入深度调整变革期,现代化工业体系必然依赖于清洁、高效的新型能源体系,并以此推动制造业绿色转型。构建以清洁能源为主体的清洁低碳安全高效的能源体系,已成为新一轮能源革命的必然趋势。保障国家能源供应稳定是能源安全的主要目标,而维持能源生态稳定也势必需要推行“双碳”政策。因此在技术与资源条件限制下,保障能源安全与实现“双碳”目标也面临同种不可能难题。
发展是第一要务,人类不可能放弃发展,这就要求推动发展的引擎必须是绿色的。作为全球能源转型的重要推动者,中国的经验和成就对于全球应对气候变化、实现可持续发展具有重要的借鉴意义,为全球能源治理提供了新的动力和方向。在全球汽车从燃油向新能源加速转型的关键当口,中国汽车行业牢牢守住了赛道,融合了自动化生产、智能网联、自动驾驶、超级快充等技术,将智能化贯穿于上中下游全产业链,实现了史诗级的伟大超越。
能源子系统下的电动汽车对能源安全与“双碳”目标协同发展的推力主要表现为,电动汽车作为一种以清洁能源驱动的交通工具,可以减少传统燃油汽车对化石燃料的依赖,从而降低我国能源对国际原油市场的依赖,保障能源安全。同时,电动汽车能够有效提高能源利用效率,深度激发汽车行业的节能降碳潜力。电动汽车的电能来源可以是太阳能、风能等清洁能源,进一步促进了清洁能源的市场化、产业化和技术创新,减少车辆行驶带来的尾气排放量,为实现“双碳”目标提供了巨大潜力。

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刊出日期:2024.11
主管单位:中国石油天然气集团有限公司
主办单位:中国石油企业协会 中国石油企业协会海洋石油分会
国际标准刊号:ISSN 1672-4267
国内统一刊号:CN11-5023/F
国外发行代号:M1803
国内邮政编码:100724
广告经营许可证号:京西工商广字第0433号(1-1)