中国能源 ENERGY OF CHINA

“十四五”时期现代煤化工煤炭消费总量控制研究
杨 芊,杨 帅,樊金璐,郑剑平    时间:2020-05-04


摘要:运用和平情景和极端情景两种方式对煤制油、煤制天然气、低阶煤分质利用、煤制烯烃、煤制乙二醇5种典型现代煤化工到“十四五”期间的煤炭消费总量进行预测,提出现代煤化工煤控目标、路径、措施和实施方案。研究表明,随着已建及在建项目的推进和产能利用率的提高,预计现代煤化工煤炭消费总量将由2020年末11356.1万tce(折原煤15910.5万t)增长到2025年末的约18505.6万tce(折原煤25964.8万t),在煤炭消费结构中占比也将由2020年的3.9%提高至6.7%~6.9%,增长约3%。极端情景下原煤消费总量达3.07亿t,较和平情景下用煤量增加约0.34亿t。

关键词:现代煤化工;“十四五”;煤炭消费总量;消费情景

中图分类号:F426.7?文献标志码:A?文章编号:1002-9605(2020)02-0025-06

DOI:10.13202/j.cnki.cer.2020.02.005

 

Research on total coal consumption control of modern coal chemical industry in the

Fourteenth Five-Year Planperiod

Yang Qian1, Yang Shuai2, Fan Jinlu3, Zheng Jianping1

1. China Coal Processing and Utilization Association, Beijing 100013, China2. School of Chemical and Environmental Engineering, China

University of Mining and Technology Beijing, Beijing 100083, China3. Comprehensive Research Institute, Ping An Securities Co., Ltd., Beijing 100033, China

Abstract: By using the peaceful and extreme scenarios, the total coal consumption of five typical modern coal chemical industries from coal to oil, coal to natural gas, low-grade coal utilization by quality, coal to olefin, coal to glycol during the 14th Five Year Plan period is predicted, and the coal control objectives, paths, measures and implementation plans of modern coal chemical industry are put forward. The research shows that with the promotion of the existing and under construction projects and the improvement of the utilization ratio of production capacity, the total consumption of modern coal chemical industry coal is expected to increase from 11356.1 × 104 tce 15910.5 × 104 t converted into raw coal at the end of 2020 to about 18505.6×104 tce 25964.8×104 t converted into raw coal at the end of 2025, and the proportion in the coal consumption structure will also increase from 3.9% in 2020 to 6.7%-6.9%, an increase of about 3%. The total consumption of raw coal in the extreme scenario is 307 million tons, which is about 34 million tons more than that in the peaceful scenario.

Key words: modern coal chemical industry; Fourteenth Five-Year Plan; total coal consumption; consumption scenario

 

0 引 言

2013年,国务院发布《大气污染防治行动计划》,明确提出“控制煤炭消费总量”(以下简称“煤控”),我国煤控工作的大幕就此拉开。经过近几年的努力,控制煤炭消费总量已经成为推进大气污染治理、落实能源消耗总量和强度“双控”、建设生态文明、实现绿色发展的有效抓手[1-4]

我国已成为世界上煤炭生产和消费量最大的国家,也是石油和天然气进口量最大的国家[5]。在构建“清洁低碳、安全高效”能源体系总框架下,顺应世界能源绿色低碳发展,深入贯彻落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略,加快实施煤炭“清洁化”和“减量化”,逐年降低煤炭消费比重,是煤炭消费总量控制工作的初衷。

现代煤化工经过“十二五”“十三五”的示范和升级示范发展,基本架通了煤炭资源向油气燃料和基础化工品转化的桥梁,为发挥我国煤炭资源优势、降低油气对外依存度、丰富化工油气产品来源、保障国家能源安全开辟了新途径[6-7]。现代煤化工的煤控工作也为推动煤炭清洁化、减量化利用做出积极贡献,但是一些长期性、制约性因素依然存在,“十四五”时期的煤控亟需研究。

1 现代煤化工煤炭消费总量预测

1.1 现代煤化工发展情况

伴随着中国经济增长的调档换速,我国煤炭消费历经2000—2011年的规模速度型增长,2012—2018年中高速增长后,即将迎来质量效益型的高质量发展阶段[8]。整体来看,近些年我国煤炭消费总量仍在增长,但增速和在能源结构中的比重逐年下降。

回顾和展望我国现代煤化工的发展,可以分为5个阶段:“九五”时期是现代煤化工的起步发展阶段,先进煤气化、费托合成、直接液化等核心技术在这一时期加大了实验室攻关研究及小型工业化试验,形成一大批煤化工新技术实验室研究成果。“十五”时期是现代煤化工的跨越前进阶段,国家投入多个研发项目支持煤炭直接液化、大型煤气化、煤制甲醇大型化、费托合成、甲醇制烯烃、合成气制乙二醇、煤制芳烃等技术的中试实验,取得了多项具有自主知识产权的中试成果。“十一五”时期是现代煤化工初步实现商业化运营的阶段,世界首个108万t/a煤炭直接液化项目、包头60万t/a煤制烯烃等项目相继建成投产,大批引进及具有自主知识产权的煤化工技术实现规模化应用,奠定了现代煤化工从工程化向产业化发展的基础。“十二五”时期是现代煤化工全方位示范发展阶段,多项鼓励和规范现代煤化工建设及发展的政策措施相继出台,不同技术路线和产品路线的近百个商业化示范项目开工建设[9-10]。“十三五”时期是现代煤化工升级示范阶段,《煤炭深加工产业示范“十三五”规划》和《现代煤化工产业创新发展布局方案》相继出台,现代煤化工定位为国家能源战略技术储备和产能储备,是推进煤炭清洁高效利用和保障国家能源安全的重要举措;同时拓展了石油化工原料来源,形成与传统石化产业互为补充、协调发展的产业格局[11]。“十四五”时期是现代煤化工高质量发展的稳妥创新示范阶段,将在“清洁低碳、安全高效”能源体系框架下,坚持生态优先、市场主导的原则,从资源、环境、可持续发展的全视角重新审视和科学谋划产业的发展,解决技术和环保“卡脖子”问题。

截至2019年底,我国已建成8家煤制油企业,项目产能共计906万t/a;4家煤制天然气企业,项目产能共计51.05亿m3/a。代表性低阶煤分质利用项目产能1000万t/a,煤经甲醇制烯烃项目产能1362万t/a(其中煤制烯烃项目产能932万t/a),煤制乙二醇项目产能438万t/a。

1.2 现代煤化工“十三五”煤炭消费情况

现代煤化工用煤量在“十三五”期间逐年稳步增加,在煤炭消费总量中的比重也持续上升。预计2020年现代煤化工煤炭消费总量将从“十三五”初期约1.6%上升至“十三五”末期的3.9%(E),如图1所示。

图1 “十三五”时期现代煤化工用煤情况

 

1.3 现代煤化工“十四五”煤炭消费总量预测

1.3.1 测算条件

根据现代煤化工在役项目实际运行情况和在建项目进展情况,预计到2020年底,我国煤制油建成项目8个(实际投产7个),产能906万t/a,有效产能利用率约90%;煤制气建成项目5个,产能达到77.65亿m3/a,有效产能利用率约90%;代表性低阶煤分质利用产能1000万t/a,有效产能利用率约60%;煤制烯烃产能932万t/a(不包括甲醇制烯烃),有效产能利用率约100%;煤制乙二醇产能685万t/a,有效产能利用率约70%。

以现代煤化工产业2020年发展状况为测算基点,按照当前建设、运行基础,并考虑未来技术升级和管理创新,设定新建项目3年建设、4年达产的周期。同时,考虑到市场容量限制和产业示范的不确定性,预计煤制乙醇、煤制芳烃、煤制氢在“十四五”时期尚难以建成规模产能,暂不独立测算,但通过增加煤炭消费量予以预留用煤指标。据此,预测现代煤化工“十四五”各年度产能建设安排,见表1。

1.3.2 煤炭消费系数确定

结合“十三五”现代煤化工产业发展基础,设定各类发展模式的吨产品煤炭消费系数,见表2。

表1 现代煤化工“十四五”产能建设安排预测

序号

项目

2020年

2021年

2022年

2023年

2024年

2025年

1

煤制油(万t/a)

906

986

986

1086

1086

1500

2

煤制天然气(亿m3/a)

77.65

89.65

89.65

89.65

110

110

3

低阶煤分质利用(t/a)

1000

1000

2000

2000

3000

3000

4

煤制烯烃(t/a)

932

932

932

932

1050

1050

5

煤制乙二醇(t/a)

685

685

685

685

1000

1000

 

表2 现代煤化工各类发展模式的吨产品煤炭消费系数

序号

项目

标煤

折原煤

1

煤制油(t/t)

3.6

5.0

2

煤制天然气(t/kNm3

2.6

3.6

3

低阶煤分质利用(t/t)

0.7

1.0

4

煤制烯烃(t/t)

5.4

7.6

5

煤制乙二醇(t/t)

2.4

3.4

 

注:①低阶煤分质利用产能是指原煤加工量;②原煤热值按5000Kcal/Kg计算。

1.4  ?预测结果

考虑到“十四五”各示范项目建设、运行将更加完善,基本可实现安稳长满优运行,但是外部市场容量相对受限,预计除煤制烯烃、煤制天然气外,其他项目装置产能总体难以充分释放。按照逐年提升有效产能利用率、稳妥推进示范项目建设投产的原则,结合表1、表2,分别对各类发展模式“十四五”煤炭消费量预测,结果见表3(a)—(e)。

表3?(a)煤制油“十四五”煤炭消费量预测

年份

产能/万t

有效产能利用率/%

产量/万t

标煤消费量/万t

折原煤消费量/万t

备注

2020

906

90

815.4

2935.4

4109.6

参照基准

2021

986

90

883.4

3180.2

4452.3

山西潞安二期80万t/a项目投产,首年产能利用率85%

2022

986

100

986

3549.6

4969.4

 

2023

1086

100

1071

3855.6

5397.8

伊泰伊犁100万t/a项目投运,首年产能利用率85%

2024

1086

100

1086

3909.6

5473.4

 

2025

1500

100

1426

5133.6

7187.0

兖矿榆林400万t/a一期200万t项目、伊泰内蒙200万t/a项目投产,

首年产能利用率均为85%

 

表3?(b)煤制天然气“十四五”煤炭消费量预测

年份

产能/亿m3

有效产能利用率/%

产量/亿m3

标煤消费量/万t

折原煤消费量/万t

备注

2020

77.65

90

69.885

1817.01

2543.8

大唐克旗二期13.3亿m3/a、大唐阜新项目一期13.3亿m3/a投运

2021

89.65

90

80.085

2082.21

2915.1

建成内蒙古汇能二期12亿m3/a产能,首年产能利用率85%

2022

89.65

100

89.65

2330.9

3263.3

 

2023

89.65

100

89.65

2330.9

3263.3

 

2024

110

100

106.65

2772.9

3882.1

建成内蒙古蒙西20亿m3/a产能,首年产能利用率85%

2025

110

100

110

2860

4004.0

 

 

表3?(c)低阶煤分质利用“十四五”煤炭消费量预测

年份

产能/万t

有效产能利用率/%

产量/万t

标煤消费量/万t

折原煤消费量/万t

备注

2020

1000

60

600

420

600.0

参照基准

2021

1000

70

1400

980

1400.0

 

2022

2000

70

1550

1085

1550.0

建成陕西龙成1000万t/a产能,首年产能利用率85%

2023

2000

85

1700

1190

1700.0

 

2024

3000

90

2650

1855

2650.0

建成陕西榆林、新疆哈密共1000万t/a产能,首年产能利用率85%

2025

3000

95

2850

1995

2850.0

 

 

表3?(d)煤制烯烃“十四五”煤炭消费量预测

年份

产能/万t

有效产能利用率/%

产量/万t

标煤消费量/万t

折原煤消费量/万t

备注

2020

932

100

932

5032.8

7045.9

参照基准

2021

932

100

932

5032.8

7045.9

 

2022

932

105

978.6

5284.4

7398.2

 

2023

932

110

1025.2

5536.1

7750.5

 

2024

1050

110

1127.2

6086.88

8521.6

建成约120万t/a产能,首年产能利用率85%

2025

1050

110

1155

6237

8731.8

 

 

表3?(e)煤制乙二醇“十四五”煤炭消费量预测

年份

产能/万t

有效产能利用率/%

产量/万t

标煤消费量/万t

折原煤消费量/万t

备注

2020

685

70

479.5

1150.8

1611.1

参照基准

2021

685

75

513.75

1233

1726.2

 

2022

685

80

548

1315.2

1841.3

 

2023

685

85

582.25

1397.4

1956.4

 

2024

1000

90

888.5

2132.4

2985.4

建成约320万t/a产能,首年产能利用率85%

2025

1000

95

950

2280

3192.0

 

 

综合上述各类发展模式的煤炭消费量,预测现代煤化工产业“十四五”煤炭消费总量,见表4。由表4可见,在“十四五”时期,现代煤化工产业煤炭消费总量逐年提升,2025年煤炭消费总量约18505.6万tce,折原煤25964.8万t,相对2020年增加约1亿t。考虑到为煤制乙醇、煤制芳烃、煤制氢等发展模式示范预留适量用煤指标,设置1.05的裕度系数,按此预测2025年原煤消费总量约27263.1万t。

据中国工程院谢和平院士团队研究结果预测,2025年中国能源消费需求为55亿~56亿tce。其中,煤炭消费需求为28亿~29亿tce,折原煤约39.2亿~40.6亿t,占比由“十三五”末期的58%降至约50%~52%[8]。按此计算,预计现代煤化工产业2025年用煤占比6.7%~6.9%,比2020年的3.9%提高约3%。

表4?现代煤化工产业“十四五”煤炭消费总量预测万t

年份

标煤消费量

折原煤消费量

按1.05裕度系数折原煤消费量

2020

11356.1

15910.5

-

2021

12508.3

17539.6

18416.5

2022

13565.1

19022.2

19973.3

2023

14310.0

20068.0

21071.4

2024

16756.8

23512.5

24688.1

2025

18505.6

25964.8

27263.1

 

2 现代煤化工“十四五”期间煤炭消费情景设定

“十四五”时期是我国“两个一百年”奋斗目标的历史交汇期,国民经济将加快由高速增长阶段转向高质量发展阶段,经济社会向好发展的趋势不会改变。但是,国内大气污染治理、生态环境保护、节能减碳等方面要求日益严格,国际贸易保护主义、强权霸凌行径、逆全球化思潮愈演愈烈,能源化工领域“黑天鹅”“灰犀牛”事件时有发生。总体而言,“十四五”将是我国现代煤化工产业稳妥推进、创新升级示范的关键阶段,但也面临国内外较多不确定性因素的共同影响。基于此,设定和平情景和极端情景分别预测“十四五”现代煤化工产业的煤炭消费总量。

2.1 和平情景

“十四五”阶段,和平发展仍是全球主旋律,国内外局势持续平稳有序发展。我国现代煤化工产业坚持稳妥创新示范的总基调,煤制燃料以落实国家能源安全战略技术储备和产能储备、煤制化学品以促进能源化工产品自主多元供应为主要目的,利用“十四五”关键时期,补齐现代煤化工技术产业短板,攻克安全、环保、节能、减碳等制约性难题,提升产业的竞争力和市场盈利能力。按照控制产业发展节奏和产能规模的基调,控制煤炭消费量,预计2025年现代煤化工产业标准煤消费量不超过1.99亿t,原煤消费量不超过2.73亿t,在煤炭消费总量中的占比低于7%。

2.2 极端情景

坚持总体国家安全观,居安思危,底线思维。假定“十四五”期间国际油价暴涨(如WTI油价>80美元/桶),或发生我国遭封锁、制裁、能源供给通道中断,甚至局部战争等极端情形,导致油气资源、必需化工品进口渠道中断。为维持国内最基本的经济社会运转和民生需求、保障战争决胜的能源化工需求,立足煤炭资源优势,发挥现代煤化工产业功能,充分保障各示范项目用煤需求,使各项目均按照110%的最大设计产能安排生产,并设定裕度系数为1.1。按此,预计2025年现代煤化工产业在不同情形下的煤炭消费总量,见表5,约3.07亿t,较和平情景下用煤量增加约0.34亿t,约占同年煤炭消费总量的7.6%~7.8%。

表5?2025年现代煤化工在不同情景下煤炭消费总量预测

万t

序号

发展模式

标煤消费量

折原煤消费量

极端情景折原煤消费量

1

煤制油

5524.6

7734.4

8507.8

2

煤制天然气

3146.0

4404.4

4844.8

3

低阶煤分质利用

2310.0

3300.0

3630.0

4

煤制烯烃

6237.0

8731.8

9605.0

5

煤制乙二醇

2640.0

3696.0

4065.6

6

合计

19857.6

27866.6

30653.2

 

3 现代煤化工“十四五”煤控目标

综合研判认为,“十四五”时期全球局势总体平稳,国际原油价格仍将在低位运行,国内能源化工市场持续低迷,现代煤化工产业特别是煤制油、煤制天然气受市场经济性影响,已建成项目排产积极性不高,新建项目业主的投资积极性也不高,现代煤化工煤炭消费总量或将不及预期,煤控压力总体可控。据此,设定现代煤化工产业“十四五”期间各年份煤控目标,如图2所示。

图2 现代煤化工产业“十四五”煤控目标

4 现代煤化工“十四五”煤控路径

1)强化煤控整体目标刚性约束。围绕“十四五”煤控整体目标,将“自上而下”的宏观手段和“自下而上”的微观手段结合起来,多措并举、统筹做好煤控政策实施和现代煤化工产业稳妥创新示范的协调关系。

2)坚持源头减量化、过程清洁化和终端节约化原则。从源头上,严格控制现代煤化工产能,避免现代煤化工成为用煤增量大户;在利用过程方面,通过技术创新和协同攻关,实现清洁化转化,能耗和煤耗也必须控制在总量目标范围之内;从终端应用环节而言,优化工艺技术实现节能、提效,进而降低煤炭消费总量。

5 现代煤化工“十四五”煤控措施及实施方案

1)加强顶层设计,从保障国家能源安全的高度,按照国家能源安全战略技术储备和产能储备的定位原则,坚持稳妥创新示范的基调,适度发展煤制油、煤制天然气产业,严控煤制烯烃、煤制乙二醇产能盲目扩张,继续探索煤制芳烃、低阶煤分质利用产业发展,从“源头上”控制好产业规模,进而控制煤炭消费总量。

2)对于列入国家产业规划的现代煤化工示范项目,采取差别化的煤控政策,不搞“一刀切”,科学划定煤炭消费总量范围,确保推进产业稳妥创新示范必需的用煤要求。

3)按照等量减量置换原则,加速淘汰落后、低效的传统煤化工产能,清退“僵尸企业”,为现代煤化工腾出产能和用煤指标。

4)强化燃煤锅炉分散利用和散煤治理力度,促进煤炭清洁高效集中利用,协调发展天然气、电力等清洁能源,扩大可再生能源利用比例,压缩、削减煤炭消费总量。

6 结 论

1)预计到“十四五”末的2025年底,我国煤制油项目产能将由2020年末的906万t/a增长到1500万t/a,煤制天然气产能将由2020年底的77.65亿m3/a增长到110亿m3/a,低阶煤分质利用产能将由2020年末的1000万t/a增长到3000万t/a,煤制烯烃产能将由2020年底的932万t/a增长到1050万t/a,煤制乙二醇产能将由2020年底的685万t/a增长到1000万t/a。

2)按现代煤化工各类发展模式的吨产品煤炭消费系数计算,“十四五”时期现代煤化工产业煤炭消费总量逐年提升,预计2025年煤炭消费总量约18505.6万tce(折原煤25964.8万t),相较2020年11356.1万tce(折原煤15910.5万t),增加约1亿t原煤消耗。

3)考虑到为“十四五”时期煤制乙醇、煤制芳烃、煤制氢等发展模式预留适量用煤指标,设置1.05的裕度系数,按此预测2025年原煤消费总量约27263.1万t。预计到2025年现代煤化工产业增长约3%。

4)在极端情景下,预计2025年现代煤化工产业的原煤消费总量约3.07亿t,较和平情景下用煤量增加约0.34亿t,约占同年煤炭消费总量的7.6%~7.8%。

5)未来较长一段时期内,国际能源化工市场将持续低迷萎缩,现代煤化工产业面对来自传统石化行业、新型能源产业的竞争挑战持续增大,自身在技术进步、产业示范等方面仍存有短板,特别是在安全、环保、节能、碳排放等方面关键共性制约因素依然存在。对于煤化工新进企业,须保持客观理性、科学审慎,把握国际能源化工市场宏观形势,认真研究国家产业规划政策,做实做好项目前期价值研判和深入论证,稳妥决策项目建设、生产计划,努力规避投资风险。

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作者简介:杨?芊(1989—),男,山西怀仁人,硕士,工程师,主要从事煤炭清洁高效利用研究。E-mail:yangqiansx@163.com

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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