结构性挑战下的煤化工何去何从？“十五五”时期的产业趋势与转型路径

中国煤化工产业，作为立足于我国“富煤、贫油、少气”资源禀赋的战略性基础产业，长期以来在保障国家能源安全、稳定大宗化学品供应链方面扮演着不可或缺的支柱角色。同时，煤化工产业作为煤炭清洁高效利用的关键路径，正成为中国能源化工体系中的战略支点。然而，在“力争在2030年前碳达峰、2060年前碳中和”的宏伟目标与从能源双控转向碳排放双控的政策压力下，这一高耗能、高排放的产业正被推向一个历史性的十字路口。其高碳属性与国家绿色发展战略之间的表层矛盾，使其面临前所未有的发展压力与转型激励。

“十五五”时期是中国经济社会全面绿色转型的关键攻坚期。对于煤化工行业而言，这五年将是其在潜在的碳达峰之后，从规模扩张向质量效益型转变，探索低碳发展路径的决定性转折点。

01

资源格局与“三高”困局：煤化工行业的结构性挑战

· 资源禀赋与环境承载的错位

中国煤化工产业的布局呈现出与煤炭资源分布高度同构的特征，资源富集区产业集聚明显，产能主要集中于内蒙古、陕西、新疆、山西、宁夏等煤炭资源富集区。数据显示，仅内蒙古和陕西两地的煤化工项目落地数量就占全国总数的42%（内蒙古24%，陕西18%）。

2020年中国煤化工产业项目落地数区域分布

数据来源：前瞻产业研究院

现代煤化工产业集中度更高，前述五个省级行政区的现代煤化工投产项目合计产能在全国总产能中的占比均高达约60%以上。国家层面规划的鄂尔多斯、榆林、宁东、准东四大现代煤化工产业示范区，也均位于这些资源腹地。

5个重点省份现代煤化工产能占比

然而，这种基于资源禀赋的布局，却引发了产业发展与生态环境承载力之间的核心矛盾：富煤与贫水的地理错位。中国主要的煤炭产区普遍属于干旱或半干旱地区，水资源极度稀缺，特别是黄河中上游现代煤化工产业聚集的地区水资源量仅占全国水资源的3.85%。而煤化工恰恰是高耗水产业，在水资源本就紧张的西北地区大规模布局现代煤化工项目，无疑加剧了区域水资源供需矛盾。这使得水资源短缺成为制约行业可持续发展的首要瓶颈，并对区域水安全和脆弱的生态系统构成了长期潜在威胁。

· 高耗能、高排放、高耗水行业特征

煤化工行业以煤为原料，拥有较长的化工工艺流程，具有显著的"三高"特征：高耗能、高碳排、高耗水。这些特点既体现了煤化工行业资源密集型的发展特点，也凸显了转型升级的紧迫性。

高耗能：工艺复杂能耗需求巨大

煤化工的高耗能特性主要源于其工艺特点，煤化工以煤为原料，煤的含碳量高、氢含量低、杂质（硫、氮、灰分）多。煤的氢碳比一般在0.7以下，而很多化工产品（如甲醇、乙二醇等）需要更高的氢碳比（1.5–2.0左右），因此额外的水煤气变化过程自然使能耗升高。其次，煤炭需要经过气化、液化、合成等多环节转化为目标产品，其工艺过程涉及大量高温裂解、加氢等高能耗工序，而且装置运行需要持续的热能和电力供应，再加上煤化工联产和公用工程设施耗能占比大，因此其综合能效远低于石油和天然气化工。

“十四五”时期，煤化工行业持续推进节能降耗工作，在降低煤炭消耗方面取得了一定进展。从具体现代煤化工产品的能耗数据来看，2019年至2024年，煤制油单位煤耗从4.9吨下降到3.7吨；煤制天然气单位煤耗从3.3吨下降到2.2吨；煤制烯烃单位煤耗从6.1吨下降到4.7吨；煤制乙二醇单位煤耗从3.6吨下降到2.5吨，五年间各产品能耗降低约23%–33%，煤化工产业加速向绿色低碳方向发展。

2019-2024年现代煤化工主要产品单位煤耗下降趋势

数据来源：石油和化学工业规划院

高碳排：碳减排压力显著

煤化工行业是重要的碳排放源，排放量巨大且强度高。煤化工的高排放特性主要源于以下四个方面：第一，煤炭本身含碳量高，转化过程中产生大量二氧化碳；第二，工艺过程需要大量能源输入，尤其依赖煤炭燃烧提供热能，化石能源燃烧释放大量温室气体；第三，目前碳捕集与封存技术应用有限，减排成本高；第四；煤化工产业链长，上下游运输储存环节也有碳排放。

根据研究数据，自2016年以来我国煤化工行业碳排放量持续增长，行业碳排放占比也持续上升，2019年约占全国碳排放总量的4.8%，2020年约占全国排放的5.4%。其中，现代煤化工产业碳排放总量持续上涨，2022年现代煤化工产业碳排放总量约为2.84亿吨，占全国碳排放总量的2.47%，其中煤制油、煤制天然气、煤制烯烃、煤制乙二醇碳排放量分别为5154万吨、2420万吨、18433万吨等。

2016年-2023年煤化工碳排放量情况

数据来源：北大能源研究院气候变化与能源转型项目课题组

至于煤化工产品碳强度，煤化工行业吨产品碳排放强度普遍在3-11吨之间，其中煤制烯烃工艺过程的碳排放强度尤为突出，高达10.8吨二氧化碳/吨产品。研究统计，与石油路线相比，煤制油、煤制烯烃和煤制乙二醇吨产品碳排放强度分别是石油路线的8、3和1.3倍，煤制甲醇、煤制合成氨吨产品碳排放强度分别是天燃气路线的3和1.2倍。

高耗水：水资源压力突出

煤化工行业具有高耗水特性，水资源需求量大。其主要原因是由于煤炭原料需要大量水进行洗选处理，工艺过程需要大量冷却水和过程用水，环保治理需要大量水力除尘和废水处理，此外蒸汽系统和氢气生产需要大量水。

现代煤化工项目的水耗尤为惊人。生产一吨煤制油产品约需消耗6-9吨新鲜水，一吨煤制烯烃的水耗更是高达15-20吨。“十四五”期间，行业在节水治理方面取得了积极进展。根据石油和化学工业规划院统计，2019年到2024年，煤制油单位水耗从8.8吨下降到6.6吨；煤制天然气单位水耗从8.6吨下降到6.1吨；煤制烯烃单位水耗从15.8吨下降至15.0吨；煤制乙二醇单位水耗从20.8吨下降到11.3吨。尽管通过空分低温法回收冷凝水等技术已实现了一定程度的降耗，但行业节水潜力仍然可观。

2019-2024年现代煤化工主要产品单位水耗下降趋势

数据来源：石油和化学工业规划院

02

八大子行业发展规模与特点

中国煤化工产业可分为传统与现代两大板块，其八大子行业在“十五五”期间将面临不同的发展逻辑和路径选择。

· 传统煤化工：转型压力下的存量优化

传统煤化工产能增长乏力，核心任务是应对环保、能效和碳减排的多重压力，进行存量优化和技术改造。

焦炭：从进出口情况看，近10年我国焦炭出口量始终大于进口量，净出口量占总产量维持在2%左右。2023年产能6.69亿吨，产量4.93亿吨。钢铁行业冶金焦是我国焦炭消费的最大户，占焦炭消费总量的85%。随着钢铁行业进入平台期及氢冶金等低碳技术的发展，焦炭需求预计在“十五五”中后期开始下降。干熄焦改造、降低焦比是其主要减碳方向。

煤制合成氨：我国合成氨原料路线以煤为主、以天然气为辅，2019年煤制合成氨的产能占总产能的75%左右，以天然气为原料的合成氨产能占22%，其余3%以焦炉气为原料。2023年，我国煤制合成氨产能5040万吨，产量4160万吨。下游消费市场对合成氨的需求主要来自农业和工业两大方面，农业需求趋于稳定（综合考虑未来我国人口增长、粮食需求、化肥肥效提高和有机肥替代等因素），但工业需求尚有空间（车用尿素和电厂脱硫脱硝领域需求量持续增长）。未来重点在于提升能效，并探索与绿氢耦合的“绿氨”示范项目。

煤制甲醇：近年来我国甲醇产量持续增长，国内超过75%的甲醇产能来自煤炭，是传统煤化工中碳排放增长的主要驱动力。甲醇下游消费市场主要包括3个领域：醇醚燃料、甲醇制烯烃以及甲醇制甲醛、醋酸等传统消费领域。在醇醚燃料和传统消费领域，预计未来市场需求将保持稳定，不会出现大幅增长。在甲醇制烯烃领域，烯烃的市场需求量将持续增长，预计“十四五”“十五五”和“十六五”速率分别为15%、13% 和 11%。优化原料结构，如增加焦炉煤气制甲醇比例，并严控新增产能是其关键。

电石：我国是世界第一大电石生产国，全国产能超过世界总产能的97%。2023年我国电石产能为4325万吨，产量约为2750万吨。在环保高压下，新增产能受到严格限制，行业发展空间有限。

传统煤化工产量预测

数据来源：北大能源研究院气候变化与能源转型项目课题组

· 现代煤化工：规模扩张与低碳瓶颈

现代煤化工在“十三五”期间规模迅速扩张，成为行业碳排放的主要增量来源。“十五五”期间，其发展模式必须从规模扩张转向质量提升。

煤制油（CTL）：截至2023年底，我国已建成10套煤制油示范及产业化推广项目，产能达到931万吨/年，产量为724.4万吨。作为国家能源安全的战略技术储备，其战略价值高，但单位产品碳排放强度巨大。未来新增项目将被极其审慎地对待。

煤制天然气（SNG）：截至2023年底，我国已建成6套煤制天然气示范及产业化推广项目，产能达到74.55亿立方米/年，2023年产量为63.35亿立方米，同比增长4.68%。作为天然气供应的补充，但高昂的成本和碳排放问题使其难以大规模推广，同样以战略储备为主。

煤制烯烃（CTO）：截至2023年底，煤制烯烃的产能已达1865万吨，是现代煤化工的绝对主力。但其单位产品碳排放系数高达10.8吨/吨，是整个煤化工行业减碳的重中之重，也是未来与绿氢、CCUS等技术耦合的主要应用场景。作为我国石化行业的重要补充，煤制烯烃项目是过去盈利能力最强的煤化工产业，但受现阶段国际能源形势供需格局和供应链因地缘政治的变化，近期其经济性大幅下降。

煤制乙二醇（MEG）：截至2023年底，我国已建成32套煤（合成气）制乙二醇示范及产业化推广项目，产能达到1143万吨/年，产量为427万吨，同比增长32.28%。近年来增长迅速，但已面临阶段性产能过剩和经济性不佳的挑战，未来重点是化解过剩产能和技术升级。

煤制烯烃和煤制乙二醇已进入成熟期，行业集中度高；煤制油和煤制气则承担更多能源安全战略功能；煤基新材料、可降解材料等新兴领域有望成为"十五五"的增长亮点。

03

“十五五”展望：路径、策略及政策建言

如果落实更严格的减碳政策，煤化工行业的碳排放有望在2027年左右达峰。这意味着，“十五五”期间，中国煤化工的总产能规模将进入严格控制的平台期。政策信号已经非常明确：2023年国家发改委等部门联合发布的《关于推动现代煤化工产业健康发展的通知》中，明确指出“不再延续‘十三五’期间设定的新增煤炭转化总量目标”，这标志着国家对煤化工发展的指导思想已从鼓励发展转向“严控增量、优化存量”的根本性转变。

面对严格的总量控制，煤化工产业的唯一出路在于价值链的跃升，即坚定不移地推进“三化”转型。

高端化：产品结构必须从大宗基础化学品向高附加值的精细化学品和先进材料延伸。例如，发展煤基特种燃料、高端润滑油、特种蜡，以及碳纤维、石墨等先进碳材料和可降解材料（如PGA），实现煤炭的“材料化”利用。

多元化：打破当前产品同质化严重的局面，开发差异化、市场稀缺的高端产品。这不仅能提升企业的盈利能力和抗风险能力，也是构建富有韧性的现代化产业链的内在要求。

低碳化：这是转型的核心，也是生存的基石。

技术路径创新：大力支持合成气一步法制烯烃/醇类、高性能催化剂等颠覆性技术的研发与产业化应用，从根本上缩短工艺流程、降低能耗和碳排放。

产业耦合发展：这是最现实、最重要的降碳路径。推动煤化工与可再生能源（绿电）、绿氢、绿氧的深度耦合。例如，利用绿氢替代煤制氢用于合成氨或甲醇，可大幅减少过程中的碳排放。内蒙古宝丰等项目已经开始了利用绿氢生产烯烃的规模化示范。

循环经济闭环：大力推进二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）技术在煤制油、煤制气、煤制烯烃等高浓度二氧化碳排放点的规模化应用，大力推进二氧化碳资源化利用。

为引导和保障上述转型路径的实现，政府需在“十五五”期间实施管控与激励并举的政策组合拳。

在强化管控措施方面，首先要严格项目审批，坚持“以水定产、以环境容量定产”，将水资源论证和碳排放强度评估作为新建项目审批的刚性前置条件，坚决遏制“两高”项目盲目上马。其次要实施能效与碳排硬约束，严格执行国家发布的能效标杆和基准水平要求，对能效低于基准水平的存量装置，限期完成改造升级，逾期则坚决淘汰。再次要优化用能结构，严格限制新建燃煤自备电厂，鼓励企业更多使用绿电比例更高的网电，并推动大型机组“以电代汽”，降低煤炭直接消耗。

在完善激励措施方面，可以通过以下三条路径来加速转型：其一是加大技术创新支持，设立国家级煤化工绿色转型专项基金，或通过重大科技专项、税收抵免等方式，重点支持“一步法”合成、绿氢耦合、CCUS等关键核心技术的研发攻关和首台套示范应用。其二是发挥市场机制作用，尽快将煤化工行业全面、完整地纳入全国碳排放权交易市场，利用碳价这一市场化工具倒逼企业减排和技术创新。其三是鼓励固碳产品发展，对生产高附加值、长生命周期固碳材料（如先进碳材料、可降解塑料）的企业，在财税、金融、土地等方面给予政策倾斜，真正鼓励煤炭从“燃料”向“材料”的高质量转变。

04

迈向高质量发展的煤化工新篇章

“十五五”时期的中国煤化工产业，正站在一个机遇与挑战并存的时代关口。一方面，其“三高”属性与“双碳”目标之间的矛盾日益尖锐，传统发展模式已难以继续；另一方面，全球能源转型和新材料革命也为其提供了前所未有的转型契机。

站在"十五五"的新起点，中国煤化工产业正经历从"规模扩张"向"高质量发展"的历史性转变。通过技术创新驱动、产品结构优化、区域协调发展和绿色低碳转型，煤化工将在保障国家能源安全、推动煤炭清洁高效利用、缓解石化原料对外依存等方面发挥更加重要的战略支撑作用。随着政策体系的不断完善和关键技术的持续突破，煤化工产业有望在高碳原料低碳化利用的道路上走出具有中国特色的现代化发展新路径。

参考文献

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3. Qiu C. 分析：煤化工行业的增长对气候目标带来挑战. 对话地球

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4. 王建立，李艺，徐井，等.“双碳”目标下我国煤化工产业原料用能研究及政策建议[J].中国煤炭，2023，49(9)∶7-14.

DOI：10.19880/j.cnki.ccm.2023.09.002

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