在全球应对气候变化和推进可持续发展的大背景下,低碳智慧化工领域正受到越来越多的关注。国内外经济体均出台一系列相关政策,如英国的《气候变化法案》和《2050年目标修正案》、美国的《清洁空气法案》、欧盟的能源政策与碳税,以及日本的《2050年碳中和绿色增长战略》等,旨在推动化工行业向低碳、智慧方向转型。中国也提出了“3060”双碳的目标,并制定了《2024—2025年节能降碳行动方案》等政策,明确了化工行业节能降碳的具体方向,鼓励技术创新和智慧化工园区建设,逐步完善碳排放权交易市场,体现了中国在全球气候行动中的积极角色。
然而,中国在这一领域仍存在诸多问题:政策更新频繁且缺乏连贯性,执行力度和监管不到位,市场服务体系不完善,激励措施不足,法律政策框架存在诸多空白之处;在某些关键低碳技术领域尚未掌握核心技术,依赖国外引进,研发投入相对较少,开发和储备滞后于发达国家,国际合作不足;存在低端产品过剩、高端产品短缺的结构性矛盾;公众低碳意识较低,节能减排意识弱。这些都制约了中国低碳智慧化工的发展。基于以上问题,本文旨在深入探讨中国低碳智慧化工政策实施的现状、挑战与不足,并提出优化路径建议,以期为中国化工行业低碳智慧转型提供参考。
1 低碳智慧化工发展现状
全球范围内,各国正积极推动低碳智慧化工政策实施,以应对气候变化和促进绿色发展。中国在这一领域同样展现出决心,提出力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标。国务院《2024—2025年节能降碳行动方案》为化工行业指明了节能降碳的具体方向,包括提升能效和推广循环经济;政府鼓励技术创新和智慧化工园区建设,利用大数据和人工智能提升安全与效率;与此同时,中国正逐步完善碳排放权交易市场,为低碳转型提供市场激励。这些政策的制定和实施,体现了中国在全球气候行动中的积极角色,以及推动化工行业向低碳智慧发展转型的决心。
1.1 中国低碳智慧化工发展现状
国家层面,2020年10月,国家市场监督管理总局等发布《智慧化工园区建设指南》,为智慧化工园区建设提供规范指导。2021年10月,国家发展改革委等印发《关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若干意见》,提出到2025年化工行业能效水平和碳排放强度明显下降,到2030年达到国际先进水平的目标。2023年10月,多部门联合印发《关于促进炼油行业绿色创新高质量发展的指导意见》,明确低碳化工行业原则和目标。2024年2月,国家发改委发布《绿色低碳转型产业指导目录(2024版)》,推动化工产业绿色低碳转型。同年5月,《节能降碳行动方案》要求到2025年重点行业达到标杆水平产能比例超30%,到2030年达到国际先进水平。2024年7月,工业和信息化部印发《化工行业智能制造标准体系建设指南(2024版)》,明确到2027年初步建立化工行业智能制造标准体系。政府通过一系列政策文件和标准,规范化工行业低碳智慧化发展。
地区层面,低碳智慧化工政策发展呈现出多元化、具体化的特点。各省根据自身产业基础和资源禀赋,制定了符合本地区实际情况的政策措施,形成了一系列具有地方特色的化工发展模式。东部地区省份如山东、江苏、浙江和广东等,凭借其经济基础和产业优势,较早开展相关工作。2019年,山东率先完成化工园区认定工作,并于2024年明确到2027年化工园区营业收入占化工行业比重提高到75%的目标;江苏自2019年规范化工园区管理,并于2023年发布《江苏省化工园区管理办法》,推动产业园区绿色低碳发展;2020年,浙江也开展了化工园区评估认定工作,并在2022年发布《浙江省工业节能降碳技术改造行动计划(2022—2024年)》,强调园区绿色低碳发展;广东2023年发布《广东省碳达峰实施方案的通知》,重点推动传统产业绿色升级和新兴产业绿色发展。相比之下,中西部地区省份虽然在低碳智慧化工政策上也取得了显著进展,但在化工园区的规范化管理和低碳转型方面稍显滞后,东部地区在低碳智慧化工政策的出台时间、化工园区的重视程度以及低碳转型的系统性方面表现更为突出。
企业层面,2023年,国家能源集团发布了《智慧化工规划建设指南》(2022—2030年),明确了智慧化工五个阶段性建设目标,并提出了国家能源集团智慧化工能力模型(CEIC-SCCM),规划了化工产业到2030年的数字化转型、智慧化发展的全景蓝图;中国石化实施“能效提升”计划和“绿色企业行动”计划,统筹推进“碳达峰八大行动”,全面推进高质量发展;2022年,中国石油发布了《中国石油绿色低碳发展行动计划3.0》。提出其三阶段发展目标和推动低碳发展的十大工程;中国海油发布《数字化转型顶层设计》《“十四五”网络安全和信息化规划》《数字化转型行动计划》等文件,制定其数字化、智能化发展的路线图。
中国在绿色甲醇、绿色尿素和绿色航煤等领域取得重要技术进展。2023年9月,中冰合作的 10万t/a二氧化碳制绿色甲醇装置投产,采用ETL技术结合绿氢,将二氧化碳转化为绿色甲醇,进而生产光伏新能源材料,实现了源头绿色化和下游原材料来源的变革;中国五环设计了中国第一套全循环尿素装置,并自主研发了“高效尿素合成工艺技术”,达到世界领先水平。天津费曼动力科技有限公司的“电化出油”项目通过捕集二氧化碳转化为一氧化碳,再与绿氢结合产出可持续航空燃油,其核心技术依赖于纳米级电催化剂和大尺寸膜电极;中国石化镇海炼化的生物航煤工业装置采用自主研发技术,以餐饮废油等可再生资源为原料生产航空煤油,于2023年12月完成首次试飞。
中国低碳智慧园区通过物联网、人工智能等技术,实现了能源管理的智能化和高效化。ABB AbilityTM智慧能源管理系统平台集成智慧建筑、新能源和智慧生产,提升了能源使用效率;广州低碳智慧园区应用太阳能光伏和智能化能源管理技术,推动了智慧能耗管理平台和分布式储能站的应用;中国还提出了“综合能源管理”、“工业智慧化”等多维度评价指标体系,推动低碳智慧园区的标准化和可复制性。自2016年起,中国开展智慧化工园区试点,截至2024年7月,共有44家智慧化工园区正式投入运营,另有56家成为建设期单位,各园区建立了大数据平台和智慧化管理平台,实现了安全环保管控、生产运营、能源管理、安防、应急救援等功能的集成,提升了智慧化管理水平。
中国大力推动节能降碳科技创新,实施了节能降碳与碳中和相关的国家重点研发计划重点专项,加强了碳中和关键共性技术、零碳工业流程再造等技术研发攻关与示范应用,取得显著成效。在新能源技术领域,太阳能光伏电池及组件、钙钛电池等产品技术已达到世界先进水平。此外,在碳捕获、利用与封存(CCUS)的技术研发、试验示范以及商业化探索方面,中国已开展了大量工作,截至2024年8月已投运CCUS项目67个。
1.2 国外低碳智慧化工发展现状
英国在低碳智慧化工领域政策起步较早且不断完善。2008年《气候变化法案》,以法律形式明确到2050年将温室气体排放量比1990年减少80%的长期减排目标
[1]。2019年,《气候变化法案(2050年目标修正案)》将目标提升为实现温室气体“净零排放”,英国成为全球首个以法律形式确立净零排放目标的主要经济体。2020年,英国出台《绿色工业革命战略》,提出海上风能、氢能、核能、电动汽车等10项计划。2021年发布的工业脱碳战略明确到2035年排放量至少减少2/3、到2050年至少减少90%,并提出制定低碳产品标准等举措。同年设立“工业脱碳和氢收益支持”(IDHRS)计划,资助氢能和工业碳捕集商业模式,政府提供最高1.4亿英镑资金支持。2023年发布的“绿色协议工业计划”,推动清洁技术发展和净零工业竞争力提升。2024年10月,英国政府宣布未来25年内将投入217亿英镑支持首批碳捕集项目,建设两座海底碳封存设施、管道和一座陆上碳捕集设施,预计每年可吸收超过850万t二氧化碳当量。2025年1月,英国能源安全和净零排放部宣布向25家企业提供5190万英镑的补助资金,旨在通过热泵、碳捕集与封存、绿色氢气和先进回收技术等手段推动工业脱碳。2024年,由于钢铁行业的高炉关闭以及整个行业的煤炭使用量减少,英国工业部门的二氧化碳排放量下降了9%
[2]。
美国低碳智慧化工政策以应对空气污染和推动低碳发展为主线。1963年颁布的《清洁空气法案》经过多次修正完善,建立了完整的法律规范体系。2014年白宫发布《全面能源战略》,阐述美国能源革命对经济和能源安全的影响,并提出未来低碳化发展措施。2020年《美国创新与制造法案》(AIM)提出逐步减少HFC生产和消费量,到2036年减少85%。2022年发布《工业脱碳路线图》,确定减少制造业工业排放的关键途径及研发示范需求
[3]。2024年,美国政府通过《通胀削减法案》(IRA)和《两党基础设施法》(BIL)推动清洁能源的发展。2025年,美国计划为清洁能源创新提供超过107亿美元的资金,支持聚变能商业化、高影响力减排技术研究、可再生能源研发等项目。2024年,美国工业部门的碳排放量下降了1.8%,减少了22 Mt二氧化碳当量时,煤炭开采活动因需求下降和煤电厂退役,降至几十年最低水平,下降12%
[4]。
欧盟自1986年就提出《能源政策》推动能源结构改善。2005年欧盟碳排放交易市场(EU ETS)开始运行,配额总量从2005年的20.96亿t降至2024年的约13.86亿t,除电力、热力、钢铁和水泥等高排放行业,航空业以及氨、铝和石化等生产企业也得到逐步纳入。2021年提出碳边境调节机制(CBAM)政策提案,计划2026年开始实施。同年推出“Fit for 55”气候计划,包括12项举措,承诺到2030年减排55%。《欧洲气候法》从法律层面确保实现碳中和目标
[5]。2022年就EU ETS改革方案和CBAM实施细节达成协议。2023年发布“绿色协议工业计划”和“绿色新政工业计划”,通过“净零工业法案”等措施,推动清洁技术发展和净零工业竞争力提升。这些政策推动了欧盟在低碳智慧化工领域的技术进步和产业升级,促进了可再生能源的广泛应用。2024年,欧盟46.9%的发电量来自可再生能源,风能和水力发电分别占可再生能源发电量的39.1%和29.9%
[6]。随着《欧洲绿色协议》推进,能源进口结构也出现调整,石油2024年进口额同比下降4.7%,进口量下降2.4%。LNG进口额下降39.1%,进口量下降15.1%
[7]。
《巴黎协定》生效之后,日本在能源转型基础上推动绿色产业发展,实现碳中和目标。日本自从2018年推出第五期《能源基本计划》以来,持续投入新能源开发利用。《革新环境技术创新战略》提出发展39项重点绿色技术。2019年陆续提出《综合技术创新战略》《氢能与燃料电池技术开发战略》《碳循环利用技术路线图》。2020年发布《2050年碳中和绿色增长战略》,提出2050年实现“碳中和”目标,从海上风电、氨燃料、氢能和核能四个产业着手促进能源供应端的清洁低碳化
[8]。日本温室气体排放总量2013年已达峰值,此后多年连续下降,受能源消耗减少、可再生能源使用增加和核电站的重启影响,2023—2024财年,日本工业部门的二氧化碳排放量同比下降了4%。
1.3 国内外低碳智慧化工发展现状对比
1.3.1 相似之处
国内外在低碳智慧化工政策上均致力于推动化工行业的绿色转型和可持续发展,节能减排和提升能源效率;普遍鼓励可再生能源和循环经济的发展,以促进环境与经济的双重利益;均通过建立碳交易市场等市场化手段,激励企业参与碳减排;政府间策略互动和区域合作被视为实现低碳目标的有效途径;都将技术创新和研发投入视为推动低碳发展的核心。
1.3.2 主要差异
一是政策的制定背景与目标不同。中国的低碳经济发展主要是为了应对全球气候变化带来的挑战,中国政府在制定低碳政策时,强调节能优先、化石能源低碳化、发展可再生能源等;发达国家或地区的低碳政策更多地集中在技术和制度的创新上,并已基本落实了市场机制主导的发展模式。
二是政策的实施方式有所差异。中国采取了宏观调控、地方政府执行和企业参与多层方法实施低碳政策,地方政府在执行中拥有一定的自由度,地方间存在显著的策略互动,即地方政府间会互相参照竞争地区的实施强度。这种竞相向上的动态有助于促进产业结构的优化和升级。中国还通过财政分权体制来引导低碳发展;与此相比,美国、欧盟和日本在低碳政策的制定上显示出更高的成熟度,倾向于采用市场机制为主导的发展模式,强调技术创新,并积极参与国际合作以共享最佳实践和经验。
三是政策的实施效果与社会影响具有较大差异。中国的低碳智慧化工虽然取得了一定进展,但与国际水平相比仍存在差距。国内大部分前沿技术与发达国家存在一定的差距,且在低碳技术方面创新性有待增强。
2 中国低碳智慧化工发展主要问题分析
中国低碳智慧化工政策实施面临的挑战与不足可以从多个维度进行分析,包括政策法规、技术创新、国际合作、产品结构、公众意识等方面。
2.1 政策支持力度仍需加强,低碳技术市场服务体系有待完善
有关低碳技术发展的政策法规支持力度仍需加强。中国在低碳领域的政策更新频繁,缺乏连贯性,使得企业和研究机构难以做出长期规划。而一些已经出台的低碳技术发展政策在执行过程中却存在力度不够、监管不到位的问题,导致政策效果打折扣。
低碳技术的市场服务体系不完善。包括技术交易、知识产权保护、技术咨询、市场信息等,服务还不够完善,影响了低碳技术的市场化进程。同时低碳技术研发和应用的激励措施如税收优惠、财政补贴、绿色信贷等政策工具使用不足,未能充分激发企业和研究机构的创新活力。此外,中国低碳经济法律和政策框架存在诸多不足,例如在低碳技术标准、检测认证、市场准入等方面尚存在空白或不完善之处,需要深入分析并探寻解决对策。
2.2 关键核心技术亟待突破,国际合作有待加强
尽管中国在低碳技术的研发及应用方面取得了一定的成效,但在某些关键的低碳技术领域,如高效太阳能电池板、先进生物能源技术等,中国尚未掌握核心技术,技术高性能材料和高端化学品领域长期依赖进口,2024年聚酰亚胺(PI)的进口量约2.3万t,进口依存度为85%;而茂金属聚乙烯(mPE)的进口量约272万t,进口依存度为90.7%。这不仅增加了成本,也影响了技术本土化和再创新的过程。低碳技术的创新体系也尚未完全形成,技术研发、成果转化、市场应用等环节的衔接不够紧密,导致创新效率不高。中国在低碳技术研发方面的投入相对较少,限制了技术创新的速度和质量,低碳技术的开发和储备滞后于发达国家或地区,这在一定程度上反映了中国在低碳技术创新方面的不足。
中国产品在进入国际市场时面临着贸易壁垒和保护主义,欧盟的碳边境调节机制(CBAM)和美国的《通胀削减法案》(IRA)均将增加中国企业的出口成本,削弱了市场竞争力。因此仍需加强国际能源合作,借鉴国外成功的经验和做法,提升中国产品在全球低碳技术发展中的竞争力。
2.3 低端产品结构性矛盾,化工行业低碳转型压力大
化工行业作为中国六大高能耗行业之一,2024年碳排放量约为15.8亿t,同比增长1.28%。中国化工行业以煤、油、气等化石能源为主导的耗能结构,以及以大宗基础化学品为主的产业结构,导致高耗能产品如纯碱、烧碱、电石、焦炭、合成氨、尿素和通用合成材料等占比较高
[9]。尽管这些产品在世界产能产量中位居前列,但行业仍面临中低端产品过剩、高端产品短缺的结构性矛盾。同时,高性能材料和高端化学品领域长期依赖进口,这突显了创新能力不足的问题,成为制约中国化工行业高质量发展和实现石化强国目标的关键短板。
2.4 公众低碳意识亟须提升,未形成低碳社会氛围
许多公民对低碳经济、低碳技术的概念、意义和实践方法了解不足,缺乏必要的低碳知识。《中国公众低碳意识与低碳行为网络调查报告》显示,公众对“双碳”目标及“碳普惠”机制这类新概念的知晓率分别只有75%和75.6%。传统的生产和消费模式根深蒂固,公众在日常生活中节能减排的意识较弱,认为在实际做到“自带杯子”时“总是做到”和“经常做到”的仅占69.3%
[10]。公众对于参与低碳技术创新、政策制定和实践活动的积极性不高,缺乏参与低碳发展的主动性和创造性。社会和企业文化中低碳理念的渗透不足,未能形成鼓励低碳行为和创新的社会氛围。要逐步提升公众的低碳意识,加强低碳技术创新,完善低碳技术的管理机制,建立长效机制。
针对这些挑战与不足,需要政府、企业和社会各界共同努力,通过优化能源结构、加强技术创新、完善政策法规、提升公众意识、调整产业结构和消费方式以及加强国际合作等措施,共同推进中国低碳智慧化工政策的有效实施。
3 低碳智慧化工发展优化路径建议
为实现中国低碳智慧化工发展,应构建“1+3”联动机制模式,即国家部委协调组领导、攻关联合协作体开展技术研发、技术转化联盟推动成果应用、金融资本企业助力资金支持,明确各方角色与职责,确保政府政策、科研创新、市场应用及资本投入的有效衔接。此模式旨在加速低碳智慧化工领域科技成果转化,强化政策与市场的紧密结合。通过实施多方共赢、利益共享、风险共担的市场化机制,完善知识产权保护,设立科技成果奖励等措施,不断巩固和优化联动机制,促进该领域健康快速发展,模式如
图1所示。
3.1 成立由科技部牵头的低碳智慧化工发展协调组,强化财政及税收支持研发及技术成果产业转化的引导作用
第一,国家需要制定并实施统一的化工产业低碳化、智能化发展规划,确立清晰的化工产业低碳化、智慧化发展目标、实施路径和阶段性时间表,为产业发展提供明确方向。由科技部牵头,成立国家发改委、财务部、工业和信息化部、生态环境部和国家能源局等跨部门的低碳智慧化工协调组,形成高效的跨部门工作机制,统筹和协调相关工作,确保各项政策措施的有效对接和实施。
第二,加强财政资源统筹,优化财政支出结构,加大对低碳智慧化工的支持力度。财政资金安排应紧密围绕党中央国务院双碳战略部署,确保资金分配聚焦关键领域,提高资金政策的精准性。在中央对地方相关转移支付资金的分配过程中,应建立激励机制,对成效显著、发挥示范引领作用的地区给予奖励支持。
3.2 构建低碳智慧化工技术攻关联合协作体,推进低碳智慧化工交叉学科人才培养体系建设
第一,构建以国家自然科学基金委员会为引导,科研院所、大学研究机构、企业共同参与的低碳智慧化工技术攻关联合协作体。政府负责顶层设计,明确技术攻关的方向和目标,通过政策引导和资金支持,促进科研院所、高校和企业之间的协作。协作体中,由领先高校和科研院所牵头,建立技术快速迭代升级机制,确保研究进展与市场需求实时对接。为此,建立高效的信息交流平台,推动跨学科团队协作,整合不同领域的专业知识,加速创新思维的碰撞融合。同时,设立灵活的项目资助和激励机制,鼓励研究人员持续优化和改进现有技术。通过定期的技术评审和市场反馈循环,指导研究方向,确保技术迭代与市场同步,实现技术的持续升级和创新。
第二,在高校及科研院所中,构建低碳智慧化工交叉学科人才培养体系,打造复合型人才。这要求优化学科布局,推进跨界交叉创新。通过出台交叉学科设置与管理办法,明确建设流程和人才培养模式,指导高校进行传统专业的转型升级;引导高校设立相关学科,组建多学科背景的专家团队,以解决碳中和科技创新与人才培养中的瓶颈问题;根据高校自身的办学特色推进学科交叉,结合“双碳”目标和可持续发展理念,推动学科理论与实际环境问题的结合,实施交叉学科人才培养专项计划;通过产学研深度合作,优化资源配置,营造良好的科研环境,促进科研与教学的相互支持,提升人才的专业素养和实践能力;最后,搭建产教融合互动平台,激发企业、高校及科研院所的创新活力,采用“揭榜挂帅”“赛马”等机制,形成人才校企联合培养模式,吸纳实务专家参与教学,提升人才的国际视野。同时,引进海外高层次人才,与国际一流大学合作,组建战略高端智库,为国家深化清洁能源与气候变化国际合作提供决策支持。
3.3 打造低碳智慧化工技术转化联盟,形成技术快速迭代升级、科研成果快速产业化机制
第一,打造以能源化工央企为引领、领先民企积极参与的低碳智慧化工技术转化联盟,优先选择技术、市场影响力及可持续发展领域实力出众的企业加入。联盟成员间应形成优势互补、资源共享的合作关系,共同推进技术的研发与应用。为此,设立完善的运作机制,包括明确的组织架构与管理机制,确保高效运转。成立理事会作为决策机构,负责发展战略和重大事项决策;设立秘书处处理日常协调与管理事务;建立技术专项组,专责技术项目研发与转化。在合作模式与利益分配上,明确联合研发、技术共享、成果转化的具体规定,建立公平的利益分配机制,保障成员权益,激发合作积极性和创新能力。
第二,强化科研院所、大学研究机构和企业的长效沟通机制,通过定期联席会议和专题研讨会,确保各方在合作进展、问题解决和未来规划上的深入交流。实现科研设备、实验条件和人才资源的优化配置,利用现代信息技术建立信息共享与成果发布平台,促进科研成果与企业需求的精准对接。通过共建研发平台、实训基地,实施“产学研用”一体化模式,加速技术转化和产业化进程,形成多方共赢的创新生态系统。完善技术转化与市场推广机制,对于具备转化潜力的成果,组织技术转化团队进行技术熟化、工程化开发,推动成果市场化。利用成员的市场资源和渠道,进行市场推广和商业化运作,对已转化成果持续跟踪评估,根据市场反馈调整技术转化策略和推广计划,确保成果转化效率和市场表现。
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