石油化工大轉型
③ 脫碳的必然選擇，‘NCC 電氣化’進展到什麼程度了？

[비즈한국] 以“大山 1 號”專案獲批為契機，韓國石油化工產業正式開啟了結構調整。政府和業界計劃透過此次調整解決供應過剩問題，並向高附加值、環保型產業進行體質改善。然而，也有批評聲音指出，為實現碳中和所採取的實質性產業轉型對策尚顯不足。我們在此梳理了若要使結構調整不僅停留在縮減產量，而是轉化為真正的“轉型”，還需要哪些關鍵舉措。

石油化工產業在國家經濟中發揮著支柱作用，但同時也是韓國製造業中溫室氣體排放量第二高的代表性行業。據 2022 年統計資料顯示，工業部門佔韓國溫室氣體總排放量的約 38%，其中石油化工與煉油部門的合計排放量約佔國家總排放量的 10%。特別是透過裂解石腦油來生產乙烯、丙烯等基礎原料的“石腦油裂解中心（Naphtha Cracking Center, NCC）”工藝，在石油化工整體工藝排放中佔據絕大部分比重，已成為決定碳中和成敗的關鍵目標。

NCC 工藝需要將原油精煉過程中獲得的石腦油加熱至 800°C 以上的超高溫，透過熱解過程斷裂化學鍵。為了在此過程中維持超高溫，必須燃燒大量的化石燃料，這直接導致了大規模的溫室氣體排放。目前，NCC 工藝佔石油化工產業總碳排放量的約 70%。

如果不改變 NCC 工藝的燃料結構，實際上根本無法達成石油化工產業 2050 年碳中和的目標。目前，大多數 NCC 裝置以甲烷和 LNG 為主燃料來執行加熱爐。因此，將其轉化為基於可再生能源的電力或無碳燃料的技術轉型變得尤為重要。如果工藝轉型失敗，麗水、大山、蔚山等主要石油化工基地將因碳排放管制而面臨淪為“擱淺資產”的巨大風險，造成嚴重的經濟損失。

電氣化方式比綠氫更高效

NCC 裝置脫碳的核心技術路徑大致可歸納為兩種。一種是“氫氣化”方式，即用綠氫替代加熱爐的現有化石燃料；另一種是“電氣化”方式，即將加熱爐本身轉變為電加熱方式。

電氣化方式利用可再生能源生產的電力，透過加熱爐的電熱絲或等離子體等直接轉化為熱能來裂解石腦油。相反，氫氣化方式則需經過多階段過程：利用可再生能源進行電解水制氫，再燃燒這些氫氣來獲得熱量。由於在此過程中會產生能源轉換損耗，分析顯示電氣化方式的能源效率比氫氣化方式高出約 2.3 倍。

經濟性分析結果也更傾向於電氣化方式。據估算，到 2050 年，利用韓國國產綠氫將 NCC 工藝轉換為氫氣化的累計成本將達到約 1488 億美元（約 219 萬億韓元）；而若選擇電氣化方式，成本僅為約 756 億美元（約 112 萬億韓元），幾乎只有前者的一半。

成本差異巨大的原因是綠氫的生產和運輸成本高昂。以目前的技術水平來看，綠氫是一種比電力更昂貴的能源，且建設大規模儲存和輸送綠氫的基礎設施也需要天文數字般的費用。因此，直接電氣化被認為是目前現有脫碳技術中最現實、最經濟的替代方案。

海外領先企業已經確認了 NCC 電氣化技術的可能性，並開始運營大規模商業化示範裝置，從而走在了前列。德國巴斯夫（BASF）與沙特基礎工業公司（SABIC）、工程合作伙伴林德集團（Linde）合作，建立了全球首個大規模電加熱式石腦油裂解示範裝置。

該裝置位於德國路德維希港，於 2024 年 4 月正式投入執行，並完成了對利用可再生能源穩定維持 850°C 以上超高溫工藝的技術驗證。該示範基地每小時消耗 6MW 級的可再生能源電力，可處理約 4 噸碳氫化合物。

全球領先企業的快速行動對韓國石油化工產業構成了巨大壓力。雖然 LG 化學051910等韓國企業正以 2030 年實現商業化驗證為目標推動技術開發，但目前仍處於小規模試點階段，與全球先進水平存在技術差距。

實現 NCC 電氣化的阻礙：“甲烷與成本”

儘管減碳效果顯著，但要將 NCC 電氣化應用到實際生產中，還存在許多結構性和經濟上的障礙。這不僅是更換裝置的問題，更涉及重新設計整個石油化工工藝的能源與原料，是一個複雜的問題。

最大的技術障礙之一是如何處理作為工藝副產品的甲烷。在現有 NCC 工藝中，石腦油裂解過程中產生的甲烷無需外售，而是被直接回用作為工藝內加熱爐的燃料，構建了完美的自給自足系統。這是降低燃料成本並高效處理副產品的核心機制。

然而，一旦工藝實現電氣化，這些甲烷將不再作為燃料使用，從而成為大量剩餘副產品。如果只是簡單地燃燒處理或排放到大氣中，不僅是巨大的經濟損失，也削弱了減碳的意義。因此，石化企業正試圖構建將甲烷轉化為高附加值化學原料或制氫的附加工藝。LG 化學正在推進的“副產甲烷制氫”專案旨在解決這一問題，目標是構建一種透過甲烷與高溫水蒸氣反應制氫，並再次利用氫氣的藍氫系統。

另一個變數是“能源成本”。石油化工產業認為電力價格是難以控制的結構性成本。近期工業電價急劇上漲，正成為阻礙碳中和轉型意願的主要因素。從 2022 年到今年，工業電價上漲了 80.0 韓元/kWh 以上，大型企業的電費佔營收比重激增了約 74.7%，成本壓力不斷加劇。由於石油化工屬於 24 小時不間斷的連續生產工藝，電價上漲直接導致製造成本上升。如果擔心電價最終比化石燃料（如 LNG 或甲烷）更昂貴，企業投入鉅額資金進行電氣化轉型的經濟動力就會消失。

LG 化學低碳推進組組長張龍熙表示：“甲烷的轉化至關重要，但由於將甲烷轉化為氫氣的過程中也需要消耗能源，因此也必須考慮其中的電費問題。”

為了讓電驅動 NCC 站穩腳跟，必須穩定可再生能源供應和電價。NCC 電氣化工藝每生產 1 噸乙烯需消耗約 5.0MWh 的巨大電量，因此，大規模供應可再生能源並構建相應的輸電基礎設施是必不可少的。特別是必須營造一種能夠獲得物理上靠近可再生能源發電來源的供應鏈，從而直接採購電力的環境。

在電價方面，可以積極利用包含全南、蔚山、大山等主要石油化工園區的“分散式能源特區”制度來降低電力採購成本。透過在特區內與分散式能源運營商直接簽訂電力交易合同，並享受短距離輸送帶來的電網使用費減免及氣候環境費用豁免，預計將獲得顯著的降本效果。

NCC 電氣化初期投資巨大，且現有 NCC 是利用副產甲烷、效率極高的裝置，因此轉型成本高昂。這也就是為何有聲音呼籲政府應透過氣候應對基金支援 NCC 電氣化示範專案的原因。

PlanIt 代表樸鎮洙強調稱：“石油化工產業的起步是依靠低自有資本比例、由國家注入資金的政策金融。從這一角度看，石油化工的脫碳轉型也可以被視為企業對社會承擔的一種責任。”