中国炼油转型化工现状及发展约束因素的思考

王德亮，周志茂，林梦蕾，李超

（1中国科学院过程工程研究所过程工程研发中心，北京 100190；2中国石化集团经济技术研究院有限公司，北京 100029）

石化行业是我国经济发展的重要支撑，现阶段炼油行业从高速发展阶段向高质量发展阶段转换，炼油能力总体过剩，炼油向化工转型与调整结构转型升级势在必行[1-2]。但行业确定的转型升级趋势易驱动产业组织“一窝蜂”转型，加剧行业供需矛盾，清晰认知近远期炼油行业化工转型的限制因素和目标至关重要[3-4]。

现今，虽然国内炼油总体过剩，但是国内大型炼化基地仍在持续建设之中，中科炼化、广东石化、浙江石化等重大工程项目稳步推进[5]。一方面现存炼厂寻求向化工转型，另一方面大型炼化一体化扩能迅速挤占市场。中国炼油向化工转型该如何控制、化工产品的最大需求量是多少等与油转化相关的议题，成为行业的重大困扰[6]。本文从化工产能的供需两侧，对炼油向化工转型的限制因素进行了探讨评述，以期为困扰产业发展的问题提供参考。

1 中国炼油转型化工已是大势所趋

炼油行业放开后，炼油产能稳步增长，原油加工能力及工艺技术基本跨入世界先进行列，但受市场、政策、环境等因素影响，成品油需求放缓，而化工轻油需求持续增长，因此炼油转型化工势在必行。

1.1 炼油总体产能过剩，向化工转型不可避免

国家“十四五计划”（简称“十四五”）期间全球炼油工业将缓慢艰难恢复。预计未来两年，全球石油需求逐步恢复，但2019—2025 年间新增需求年均仅28 万桶/日，炼油过剩产能将持续超过500 万桶/日，炼油开工负荷率维持2009—2014 年的相对低位，低回报率将延续至“十四五”末期[7]。

我国炼油能力跻身世界前列。我国炼油能力从2015 年 的7.1 亿 吨/年，增 长 到2020 年 的8.9亿吨/年，仅次于美国（9.1 亿吨/年），占全球炼油产能比重逐年提升。“十四五”期间，国内新增炼油产能1.1 亿吨/年，淘汰0.3 亿吨/年，总体产能将达到10.0亿吨/年，登顶世界第一。

成品油需求放缓，需求峰值或提前到来。2019—2025 年，成品油需求低增长，汽油受出行模式影响需求增长乏力，柴油下降趋势明晰，煤油增长空间较大，但受疫情冲击，恢复到疫情前水平尚需时日；成品油与汽油、煤油、柴油年均增长分别为1.2%、2.0%、5.8%和-1.0%[7]。虽然，近年国内成品油出口大幅提升，2019 年达到5534 万吨，2025年有望达到7000 万吨，但世界范围内炼化产能增速较快，消化过剩产能依赖出口形势不容乐观[8]。预计，国内成品油需求将从2019 年的3.32 亿吨增长到2025 年的3.56 亿吨，即在“十四五”末期达峰[7]。2025 年炼厂平均开工率将维持76%的水平，加工原油量将达到7.55亿吨，对应成品油产量4.21亿吨[7]。总体而言，国内需求与出口增量不足以消化新增产能，炼油行业供需结构性矛盾将持续。

炼油行业的供需结构性矛盾促使炼油向化工转型。随着经济发展和人口增长，石化产品呈现出巨大增长潜力，化工原料占石油消费的比例将逐步提升[9-10]。国际能源署（IEA）预测到2030 年全球化工原料占石油需求增长的比例将超过1/3，这一比例并将持续增长至50%[11]。

炼油向烯烃、芳烃等化工原料转型成为确定趋势。现阶段，我国炼油向化工转型仍处于初级阶段，炼厂一体化程度将逐步提升，产品结构逐步从油品向增产化工品转变。原油最大化生产化工原料、原油直接蒸汽裂解生产化工原料是燃料型炼厂向一体化炼厂提升的两大主要途径。未来，中国石化企业将在本土直接参与国际竞争，成本高的炼化企业必然面临转型或淘汰[12]。

1.2 国家宏观调控炼油产能布局

国家战略调整石化行业发展路径和方式。国家发展与改革委员会发布《石化产业规划布局方案》提出重点建设大连长兴岛、河北曹妃甸、江苏连云港、上海漕泾、浙江宁波、福建古雷、广州惠州七大炼化产业基地[13]。国务院办公厅印发《关于石化产业调结构促转型增效益的指导意见》，以压减落后炼化产能，提升石化行业整体竞争力。

生态红线文件出台，绿色低碳成为发展新常态，将约束炼油行业的进一步发展，转型发展成中小炼油企业的选择路径[14]。生态文明建设和生态环境保护工作在党的十九大报告中被提升到前所未有的战略高度。《环境保护法》《石油炼制工业污染物排放标准》《石油化学工业污染物排放标准》等法律法规、行业标准文件陆续出台，对炼油行业环保形成重压态势，资源约束性强、环境保障能力差的炼油企业将被迫出局或转型[15]。

炼化产能总量控制和布局优化是我国石化行业实现碳达峰、碳中和目标的有效路径。2020 年，中国向世界宣示了2030 年前实现碳达峰，2060 年前力争实现碳中和的国家目标。据BP《2020 世界能源统计》数据，2019 年，中国碳排放量占世界总排放量的28.8%，相当于美国和欧盟合计比重的1.2倍，减排压力巨大。石化产业规模大、能耗高、碳排放总量大，降能耗、提能效势在必行，碳减排将对石化项目的规划建设节奏带来新挑战。炼化产能总量控制和布局优化将成为石化产业结构调整的首要问题。

1.3 资源限制炼油产能快速增长

我国“富煤、缺油、少气”的化石能源资源特征约束炼油产能的快速增长。我国炼油产能持续攀升，但原油成本占炼油成本的80%以上，原油价格对炼油毛利起决定性作用[16]。限于我国化石能源资源特征，以及人类对能源“价格低廉、稳定供给、清洁环保”的终极需求，我国炼油产能的快速增长必将受到极大限制。

炼油产能的持续增加推高石油对外依存度，进而给国家能源安全带来挑战。2018 年我国原油对外依存度首次升破70%，预计2025年将达到75%，依靠进口原油发展国内炼油工业的方式严重影响我国能源安全，且极度不可持续[7,16]。

1.4 经济发展需要拉动化工产能增长

新兴行业和高性能材料潜力巨大。“十四五”期间，传统行业增速放缓，但新型城镇化和消费升级将拉动新兴消费领域强劲增长，将有效支撑高性能合成树脂、高性能合成橡胶、高性能合成纤维、功能膜材料、电子化学品以及其他高性能化工新材料的消费[17]。

化工产能持续高速增长，拉动化工轻油收率明显上升。据估计“十四五”期间乙烯和对二甲苯（PX）新建产能合计将达到5356 万吨/年，约为同期的2 倍[7]。与此同时，化工轻油收率将从2019 年的14%增长到2025年的23%（图1）。

图1 中国成品油和化工轻油收率变化趋势

2 中国炼油转型化工产能天花板分析

统计表明，我国化工轻油主要用作生产乙烯和PX 的原料，分别为67%和33%[18]。其中，乙烯化工轻油路线占比约70%，PX 主要来自于化工轻油[7]。因此，本文通过石脑油路线乙烯和PX的产能或需求情况预估化工轻油总产能或需求。炼油转化工所能提供的最大产能容量和需求天花板对应石脑油路线化工轻油产能容量和需求最大量。

炼油转化工产能的天花板将随着产能的持续增加逐步到来。在“十四五”前期，随着石化产业的扩能带动，化工原料供需两旺；“十四五”后期，随着化工产能的进一步增长，中国占世界产能比例较高、乙烯和PX 人均需求逐步接近或超过发达国家峰值水平，需求将成为化工产能扩张的最终限制因素，亦成为化工产能天花板的决定因素。

2.1 供应侧：新增炼化一体化项目提升化工轻油供应能力的变化情况

本部分设定了两种情景下国内化工轻油供应能力的变化情况。两种情景分别为：一是仅考虑新增炼化一体化项目拉动国内化工轻油供应情况；二是在考虑新增炼化一体化项目拉动国内化工轻油供应基础上，增加现有炼厂调整产品结构情况。

2020 年原油加工量增至7.72 亿吨，平均开工率升至76%，化工轻油供应约9200 万吨[7]。“十四五”炼化一体化将新增炼油产能1.1亿吨/年，其中中国石化集团公司及其他国企0.75 亿吨/年，民营炼化公司0.71 亿吨/年，淘汰0.31 亿吨/年。国内炼化一体化项目产品收率情况如表1所示。

表1 国内炼化一体化项目产品收率情况

情景一：仅考虑新增炼化一体化项目拉动国内化工轻油供应情况。2025 年化工轻油供应能力（SCLO）、化工轻油新增供应能力（S新增）分别通过式(1)、式(2)计算获得。其中，S0为基期2020 年化工轻油供应量（9200万吨），Y、O、C分别对应化工轻油收率、开工率和装置能力。按照2020 年开工率估算，未来五年中国石化及其他国企新增化工轻油供应将增加1425 万吨/年（化工轻油收率、开工率分别按照25%和76%计算），民营炼厂新增化工轻油供应将增加约3400 万吨/年（化工轻油收率按照63%计算），淘汰约353万吨/年（化工轻油收率按照15%计算），合计新增3902 万吨/年。据此估算，现有开工率水平下，2025 年化工轻油供应约1.37亿吨。

情景二：在考虑新增炼化一体化项目拉动国内化工轻油供应基础上，增加现有炼厂调整产品结构情况。按照式(3)计算得到2025 年化工轻油实际供应能力（SCLO），其中炼厂结构调整新增供应能力（S调结构）由基期2020年化工轻油供应量（S0）通过式(4)计算获得为6133万吨/年。按照现有炼厂结构调整后2025 年化工轻油收率达到25%估算，2025年化工轻油实际供应将达到1.92亿吨。

2.2 需求侧：化工轻油的需求变化情况

本节从新建石脑油路线乙烯和PX 项目、人均乙烯和PX 消费两个角度探讨了未来中国化工轻油的消费趋势。

2.2.1 新建石脑油路线乙烯和PX 项目对化工轻油的需求拉动情况

新建乙烯和PX 项目（石脑油路线）将增加约1.10亿吨化工轻油消费量。2020—2025年新建乙烯和PX 项目如表2 所示。据统计，新建石脑油路线乙烯和PX 项目产能分别为1925 万吨/年和2910 万吨/年。按照式(5)计算得到新建项目对应化工轻油原料的消耗量。

表2 2020—2025年新建乙烯和PX项目（石脑油路线）汇总表

式中，WCLO为新建化工项目对化工轻油的需求量；P、O、C分别代表对应化工装置的新增能力（万吨/年）、开工率（%）以及对应单耗（吨/吨）。乙烯、PX 石脑油单耗分别为3.3 吨/吨和2.5 吨/吨，新建产能开工率依照2020 年实际装置开工率（乙烯、PX分别为85.4%和76.4%）核算。通过计算可知，2020—2025 年新建乙烯和PX 项目对化工轻油的需求量将分别增加5425 万吨/年、5558 万吨/年，合计约1.10 亿吨/年，2025 年化工轻油需求量将达到2.10亿吨。

2.2.2 对化工轻油消费变化的预测情况

本节选取美国和日本作为参照对象，分析了乙烯、PX 人均消费与人均GDP 间的关系，依此推测中国化工轻油消费潜力空间。在计算过程中，通过乙烯、PX 原料来源比例消除煤制乙烯和芳烃的影响。

中国人均乙烯消费尚有增长空间，未来五年有望翻番增至50kg左右。表3和图2给出了人均乙烯消费量和与人均GDP的对应关系。从图2看，美国和日本人均乙烯消费量均随着人均GDP 的增加而缓慢增长，在人均收入约3.6 万美元附近达到峰值，峰值均高于50kg。与美国、日本相比，中国人均乙烯消费量仍处于较低水平。据以上信息不难推测，中国人均乙烯消费将随着中国经济的平稳高质量发展逐步增加，预计2025 年有望实现翻番并增加至人均50kg。在此预测情况下，按照式(6)计算此情况下乙烯消费量对化工轻油的需求量（DCLO-PE）。其中，MPE为乙烯人均消费量，P为人口总量，R为石脑油路线乙烯占比，CPE为乙烯的石脑油单耗。按照人口14.5亿、石脑油路线乙烯占比约70%、乙烯石脑油单耗为3.3吨/吨计算可得，同期乙烯对应化工轻油需求量为1.67亿吨。若按照达到美国、日本人均峰值估算，中国人均乙烯消费量约75 kg，对应化工轻油需求最大量约为2.5亿吨。

表3 乙烯和PX人均消费情况

图2 人均乙烯消费与人均GDP关系图

中国人均PX 消费量已高于美国和日本，但仍未达峰。从美国和日本的PX 消费数据，可以推测随着经济的发展，人均PX 的消费峰值在人均GDP超过3 万美元后到来，约为10kg。另外，PX 的消费与下游纺织服装产业的需求密切相关，中国人均PX消费持续增长与其纺织服装的出口有直接关系。考虑出台相应政策应对石化产业转移，中国PX 相关产品出口将持续增加[19]。对比此类情况，韩国人均PX消费量具有一定的借鉴意义。韩国人均PX消费在2013 年、人均GDP 2.7 万美元时达到峰值85kg，人口总量为5042万，若国内人均PX需求峰值为10kg时，则需要出口378万吨，同期韩国取代日本成为中国PX最大进口来源国，占比超过40%，达到344 万吨。综合以上信息，可以推测人均PX最大消费量约为10kg，根据式(7)可计算得到，2025 年中国PX 国内自身需求（DPX-国内）为1450 万吨。另外，按照2025年全球PX市场需求量5727万吨（DPX-世界），中国出口比例（S）能够达到韩国最高期水平（占单一市场的40%），通过式(8)可获知，2025 年中国PX 出口最大量（DPX-出口）为1710万吨。两部分相加，依据式(9)可计算得到，2025年中国PX 消费最大量为3160 万吨，PX 需求拉动化工轻油的最大消费量约为7900万吨。

图3 人均PX消费与人均GDP关系图

2.3 供需两端约束下的化工产能天花板情况分析

未来五年，中国乙烯、PX 产能占全球比例逐步攀升，产能的容量天花板或在“十四五”期间提前到来。2019年中国乙烯产能2739万吨/年，占全球产能14.0%，随着新建产能投放，占比将上升至25.9%；中国PX 产能2462 万吨/年，占全球产能37.9%，“十四五”末这一比例将升至69.0%[7]。总体来看，2025 年，中国乙烯、PX 占全球产能比例均接近翻番（表4）。另外，中金公司发布报告指出2019 年中国供应全球超过35%的化工品。如果按照乙烯、PX 产能比例变化预测，中国化工产品供应能力亦将接近翻番至70%，远高于巴斯夫的预测（2030 年达到49%）。总体来看，经过未来五年的发展，中国化工产能总体过剩将进一步加剧，产能的容量天花板或在“十四五”期间提前到来。

表4 “十四五”期间中国乙烯和PX产能变化情况

从新建石脑油路线乙烯和PX 化工产能、人均需求趋势看，未来五年化工轻油仍存缺口，将拉动炼厂向化工转型，现有传统炼厂化工轻油收率将从2020 年的15%拉升至21%左右。从情景一看，现有炼厂不继续向化工转型的情况下，化工轻油供应能力五年合计新增3902 万吨，不足以支撑消费升级、新型城镇化等变化趋势下人们对化工产品的需求，缺口为2800万吨[7]。从情景二看，化工轻油收率达到25%时，将超过现有需求3300 万吨，需求不足以支撑炼厂整体转型至25%的油转化水平。在现有开工率的基础上，扣除新建化工轻油供应能力，按照2025 年1.65 亿吨需求，核算获得现有炼厂向化工转型化工轻油收率将提升至20.6%。

从需求侧乙烯和PX 消费量预计，远期油转化的天花板为41%。乙烯和PX 对应最大化工轻油消费量为3.29 亿吨，按照10 亿吨炼油、80%开工率计算，炼厂整体平均化工轻油收率将达到41%。

3 中国炼油转型化工的影响

“一窝蜂”转型易造成国内供需失衡，行业盈利或将持续下行。从供需两侧看，现有国内消费还不足以支撑已建产能，按现有规划项目看，“十四五”时期，国内石化80%的石化产品自给率将超过110%，供应过剩将持续冲击“十四五”时期行业盈利。其中，芳烃聚酯产业链过剩压力最大，部分高成本进口将被挤出，国内低竞争力石脑油裂解装置将降负荷运行或淘汰；C2国内缺口将随着产能投建逐渐弥补，但面临资源地低成本化工原料、原油直接生产乙烯等化工产品技术的竞争。

炼化多元化竞争格局将全面形成[20]。炼油方面，“十三五”期间，油气体制改革全面深化，进口原油“双权”放开，成品油流通领域市场化改革加快，主营炼厂、地方炼厂和新兴炼化多元竞争格局全面形成。化工方面，经过“十四五”时期发展，民营企业权益乙烯份额将超过四分之一，外资份额提升至15%左右；民企PX 产能份额将过半，聚酯产业链一体化优势逐步凸显，将逐步把握市场主导权。

炼油转型化工未能解决化工产品的结构性矛盾问题。现今，国内化工产品存在大宗产品供应总体过剩、高端产品不足的问题。国内炼油向化工转型以及新建的化工产能多属于大宗通用化工产品产能，存在重复建设、低端同质竞争的困局；而下游高附加值产品，如高密度聚乙烯、茂金属聚丙烯、乙烯辛烯共聚物弹性体、高性能纤维、电子化学品等，缺少核心技术及研发能力，产能无法满足产品需求。总体而言，现阶段炼油转型化工高质量可持续发展潜力欠缺。炼油转型化工、化工新建产能需从国家和行业层面建立评估体系标准，以未雨绸缪遏制无序竞争。

4 结语

炼油向化工转型是一个重要议题，是过剩炼油能力实现可持续发展的重要推手，把握油转化天花板利于维护行业和保障国民经济稳定。通过上述研究，得到以下结论及建议。

（1）近期看，“十四五”期间受下游化工产能投建、消费需求拉动，炼油向化工转型趋势明显，随着炼化产能的快速投建，中国炼化产能容量天花板或提前到来。行业层面需密切关注石化工业结构调整动向和程度，适度从宏观进行调控；微观层面相关企业应结合自身情况，选择适宜技术调整产品结构或调整发展方向。

（2）远期看，中国炼油向化工转化的天花板最终将受需求量限制。乙烯和PX 对应最大化工轻油消费量为3.29 亿吨，按照10 亿吨炼油、80%开工率计算，炼厂整体平均化工轻油收率需要提高到约41%。