雙碳與大宗商品：2000萬噸煉廠碳排放≈北京一半土地種樹？

導語

 

2020年9月我國在聯合國大會上鄭重承諾力爭到2030年實現碳達峰、力爭到2060年實現碳中和。本文試圖通過測算，計算出一座2000萬噸的煉油企業在生產過程中產生的二氧化碳需要多少樹木吸收才能夠實現碳中和。

 

我國1997年頒布的《節約能源法》規定，年度綜合能源消耗總量超過5000噸煤的企業即為重點用能單位，需要納入節能監管。之后陸續以國標的形式出臺了多項單位產品能源消耗國家標準，成為此次測算的主要依據。

 

一、煉廠能耗

 

煉廠能耗主要包括兩個方面，一是為生產油品的必要裝置，如常減壓、催化裂化、催化重整、加氫精制、氣分、烷基化等；二是為生產化工產品的必要裝置，如對二甲苯裝置、乙烯裂解裝置。

 

本文所指煉廠能耗主要包括煉油裝置和芳烴（到對二甲苯裝置）、烯烴（到乙烯裂解裝置）裝置能耗，不包括芳烴、烯烴下游裝置能耗，如PTA(5506, -40.00, -0.72%)裝置、PET裝置、滌綸裝置、聚乙烯裝置、聚丙烯裝置、乙二醇裝置、丁二烯抽提、合成橡膠(13475, 45.00, 0.34%)裝置、苯乙烯裝置等。

 

具體設定為：煉油能力2000萬噸、對二甲苯裝置200萬噸和100萬噸乙烯裝置。

 

1.煉油裝置能耗

 

GB 30251-2013《煉油單位產品能源消耗限額》規定，煉油單位產品能耗準入值為<=63kgoe/t（不適用于以煤為主要制氫原料的煉油企業）。

 

2000萬噸煉油則煉油能耗總量為：2000*0.063=126萬噸標油。

 

2.對二甲苯裝置能耗

 

GB 31534-2015《對二甲苯單位產品能源消耗限額》規定，對二甲苯單位產品能耗準入值為<=530kgoe/t。

 

200萬噸對二甲苯能耗總量為：200*0.53=106萬噸標油。

 

3.乙烯裝置能耗

 

GB 30250-2013《乙烯裝置單位產品能源消耗限額》規定，單位雙烯（乙烯+丙烯）能耗準入值為<=430kgoe/t。

 

100萬噸乙烯能耗總量為：100*1.5*0.43=64.5萬噸標油。

 

4.合計

 

以上三項合計為：296.5萬噸標油。

 

有以下事項需要關注，一是煉油單位產品能耗準入值為<=63kgoe/t為不適用于以煤為主要制氫原料的煉油企業，而一般2000萬噸煉油裝置多會配套煤制氫或者天然氣制氫裝置，如以煤制氫，則煉油裝置能耗將大幅增加。二是對二甲苯裝置如增至400萬噸則煉油單耗將要加大，而對二甲苯裝置則會因裝置增大而使得單位產品能耗降低。三是能耗主要體現在水、電、蒸汽、燃燒等方面。四是實際運行上2000萬噸的煉化一體化裝置能耗應遠大于300萬噸標油。

 

5.二氧化碳排放

 

鑒于煉廠能耗主要來自電力和加熱，因此需將煉廠標油能耗轉化為標煤能耗，以便于計算出更加接近真實狀態的二氧化碳排放。計算得出二氧化碳排放為：296.5*1.4286*2.7=1144萬噸。（注：1噸標煤的二氧化碳排放一般按照2.66-2.72噸估算，如按照煤電估算則為2.62噸，本文取了較大值）

 

因此一座2000萬噸的煉化企業，不算后續的化工合成能耗，單算煉油、芳烴、烯烴三部分能耗，并假設主要耗用能源來自煤炭，計算后煉廠年度二氧化碳排放為1144萬噸。

 

二、樹木對二氧化碳的吸收

 

樹木、農作物、海洋植物是自然界中吸收二氧化碳的主力。樹木受生長周期的影響，在樹苗生長期，生長緩慢，吸碳能力弱，到了中后期，枝繁葉茂，樹木對二氧化碳的吸收最為強勁。地域和季節對樹木吸碳也會產生影響，南方樹木始終處于生長中；北方則會因冬季到來，樹木幾乎停止生長和吸碳。

 

我國自1981年開展全民義務植樹運動，粗略統計，至今義務植樹達742億株。而國土森林覆蓋面積從1973年的12.7%增長到2018年的22.96%，四十五年增長了10.26個百分點，折算為國土面積為98.5萬平方千米。

 

三、對樹木的需求

 

國家林業局研究，一棵樹每年可吸收并儲存4-18千克二氧化碳。因此假設樹木為成熟期南方闊葉樹木，并假設一棵樹每年可吸收10千克二氧化碳，因此要吸收1144萬噸二氧化碳，需要11.44億棵這樣的樹木，占義務植樹742億株的1.5%。

 

一公頃人工林一般按株行距2米*2米或者5米*6米計算，每公頃2500株到330株，因為假定為闊葉林木，取每公頃1400株，則11.44億棵樹木占地81.7萬公頃，為8170平方千米。北京市的土地面積為16410平方千米，因此需要種植相當于北京市一半的土地面積的樹木才能抵消2000萬噸煉廠的碳排放。

 

從全周期的碳足跡看，上述煉廠測算還遠不夠，因為化工單體聚合、油品和化工品運輸、油品燃燒都會產生新的能耗，需要更多的森林。因此雙碳之路，任重而道遠。