[專題]水泥行業(yè)碳排放現(xiàn)狀與碳中和實施路徑分析

一、為何要碳達峰碳中和？

1、碳減排議題由來已久 中國最新承諾引爆市場

1988年是有史以來最熱的一年，美國科學家詹姆斯·漢森就全球變暖發(fā)出警告。1992年《聯(lián)合國氣候變化框架公約》制定，目標將大氣中溫室氣體濃度穩(wěn)定在不對氣候系統(tǒng)造成危害的水平，中國是締約國之一。

1997年于日本京都召開的聯(lián)合國氣候化綱要公約第三次締約國大會中所通過的《京都議定書 》明確針對六種溫室氣體進行削減，包括：二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氧化亞氮（N₂O）、氫氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物 （PFCs）及六氟化硫（SF₆），2005年正式生效。2007年6月我國發(fā)改委出臺《中國應(yīng)對氣候變化國家方案》，12月印發(fā)《節(jié)能減排綜合性工作方案》。2009年哥本哈根大會召開，主要發(fā)達國家提出減排目標。2014年，中美元首發(fā)表氣候變化聯(lián)合聲明。同年11月，國家發(fā)改委公布了《國家應(yīng)對氣候變化規(guī)劃（2014-2020年）》，主要目標2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，非化石能源占一次能源消費的比重到15%左右，森林面積和蓄積量分別比2005年增加4000萬公頃和13億立方米。以上目標均已提前完成。

2015年12月12日，《巴黎協(xié)定》在第21屆聯(lián)合國氣候變化大會（巴黎氣候大會）上通過，隨后2016年4月22日175個國家和地區(qū)簽署，并決定在3年內(nèi)完成工作方案?！栋屠鑵f(xié)定》的主要目標之一，是把全球平均氣溫升幅控制在工業(yè)化前水平的2℃內(nèi)，并努力將氣溫升幅限制在工業(yè)化前水平1.5℃之內(nèi)。《巴黎協(xié)定》后，有關(guān)氣候變化的談判一直在進展，關(guān)乎全人類的命運，各方在協(xié)作上面臨很多挑戰(zhàn)。巴黎大會上，中國在“國家自主貢獻”中提出將于2030年左右使二氧化碳排放達到峰值并爭取盡早實現(xiàn)，2030年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降60%－65%，非化石能源占一次能源消費比重達到20%左右，森林蓄積量比2005年增加45億立方米左右。

2020年9月，國家主席習近平在聯(lián)合國大會上提出中國將提高國家自主貢獻力度，宣布中國力爭于2030年前碳排放達峰，并于2060年前實現(xiàn)碳中和，另外非化石能源占一次能源消費比重、森林蓄積量等目標也較2015年承諾目標有所提高。同年12月12日，在由聯(lián)合國、英國和法國共同主辦的“氣候雄心峰會”上，中國國家主席習近平通過視頻講話宣布了中國最新的2030年氣候目標，這是三個月內(nèi)中國第二次提升氣候行動承諾，在國際上引起廣泛影響，并得到法國等歐洲國家的贊許。

碳達峰是指在2030年前，二氧化碳的排放不再增長，達到峰值之后逐步降低，碳中和是指企業(yè)、團體或個人測算在一定時間內(nèi)直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體排放總量，通過植物造樹造林、節(jié)能減排等形式，抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳排放量，實現(xiàn)二氧化碳“零排放”。

表1：中國承諾的碳達峰目標

其后，隨著各項政策出臺，碳達峰、碳中和話題在全社會不斷發(fā)酵?！笆奈逡?guī)劃”中，提出制定2030年前碳排放達峰行動方案，這是碳達峰、碳中和目標首次被寫入五年發(fā)展規(guī)劃。2020年12月，中央經(jīng)濟工作會議將“做好碳達峰、碳中和工作”作為2021年八大重點任務(wù)之一。2021年1月，生態(tài)環(huán)境部表示要加快推進全國碳交易市場建設(shè)，編制《國家適應(yīng)氣候變化戰(zhàn)略2035》。

2、中國碳市場建設(shè)進程

為了在2060年前實現(xiàn)碳中和目標，中國面臨的挑戰(zhàn)頗多，其中碳市場的建立至關(guān)重要。2011年，北京、天津、上海、廣東、武漢等省市被列為碳排放試點地區(qū)，我國碳交易正式啟動。2017年12月，宣布啟動全國碳排放權(quán)交易市場（全國碳市場）的建設(shè)，初期的交易主體為發(fā)電行業(yè)重點排放單位（年度排放達到2.6萬噸二氧化碳當量及以上，相當于綜合能源消費量約1萬噸標準煤及以上）。

碳交易立法及有關(guān)配套制度文件的出臺是碳市場有序運行的必要條件。正式承諾減排目標后，2020年11月，政府密集頒布了三項關(guān)于全國碳市場建設(shè)的部門規(guī)章草案。11月5日，生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《全國碳排放權(quán)交易管理辦法（試行）》（征求意見稿）和《全國碳排放權(quán)登記交易結(jié)算管理辦法（試行）》（征求意見稿），首次在制度層面明確了全國碳排放權(quán)登記、交易、結(jié)算等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的負責機構(gòu)、管理細則和監(jiān)管框架，為保障全國碳市場順暢、規(guī)范和穩(wěn)定運行提供了重要的技術(shù)支撐。排放配額分配初期以免費分配為主，適時引入有償分配，并逐步提高有償分配的比例。2021年6月全國碳排放權(quán)交易系統(tǒng)驗收通過，預(yù)計月底將正式啟動線上交易?！?019-2020年全國碳排放權(quán)交易配額總量設(shè)定與分配方案（發(fā)電行業(yè)）》（征求意見稿），首次明確公布了2267家納入配額管理的重點排放單位名單，相比2017年底提出的1700多家增加了約500家，實現(xiàn)了對發(fā)電行業(yè)重點排放單位的全覆蓋，其排放量約占中國碳排放總量的三分之一。

目前，我國處于全國碳市場建設(shè)的初級階段，初期可能主要工作集中在碳排放數(shù)據(jù)報送系統(tǒng)的建設(shè)、碳交易配額管理制度的建設(shè)、碳排放數(shù)據(jù)的監(jiān)測和核查等方面。等到電力行業(yè)的碳交易發(fā)展成熟，再考慮納入下一個行業(yè)，水泥作為碳排放大戶大概率會在“十四五”期間納入碳交易市場。

3、碳市場運行機制

碳排放交易制度建立后，每個水泥將有一定配額的碳排放權(quán)，如果企業(yè)實際排放水平低于配額水平，富余的碳配額可用于市場出售。這是一個總體的運行機制，但在實際運行中的不同階段或許會有不同的方式。我們參考歐洲碳排放交易體系（EU-ETS），目前是世界上最大的碳交易市場，2005年開始啟動，經(jīng)歷了四個發(fā)展階段，2005-2012年為起步階段，以免費配額為主（90%以上），分配排放總量也較為寬裕。2013-2030年為調(diào)整和成熟階段，以配額的拍賣為主。前兩個階段碳配額無法跨期轉(zhuǎn)存，從第三個階段開始，可跨期存儲。

圖1：歐洲碳排放交易體系逐漸發(fā)展成熟

二、水泥行業(yè)碳排放現(xiàn)狀及3060目標

1、水泥行業(yè)碳排放量占全國排放總量10%左右

根據(jù)中國建筑材料聯(lián)合會的《建筑材料工業(yè)二氧化碳排放核算方法》，二氧化碳排放分為燃料燃燒過程排放和工業(yè)生產(chǎn)過程（工業(yè)生產(chǎn)過程中碳酸鹽原料分解）排放兩部分。水泥生產(chǎn)過程中的碳排放主要集中在熟料生產(chǎn)程序中，主要是來自石灰石的分解和化石燃料的燃燒。根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗，一噸熟料的碳排放量估測在840-860kg左右。筆者測算，生產(chǎn)一噸水泥的碳排放量約在634kg左右，2020年我國水泥產(chǎn)量23.77億噸，排放CO₂約15億噸，占全國碳排放總量的10%左右。根據(jù)測算，來自燃料燃燒和熟料生產(chǎn)過程中的碳排放占比可以達到90%以上。

表2：噸水泥碳排放量測算

2、2023年左右達峰2050-2060年中和

《巴黎協(xié)定》要求水泥行業(yè)的單位排放量要降至520-540kg之間，和這一目標相比，我國水泥行業(yè)的碳排放量還偏高，單位排放量仍需降低10-13%才能達到國際要求水平。

歐洲水泥協(xié)會的目標是到2050年實現(xiàn)中和，需要一個中期目標。歐洲水泥協(xié)會希望與《巴黎協(xié)定》的設(shè)想相一致，即在2030年前將二氧化碳總排放量減少30%，并在產(chǎn)業(yè)鏈減少40%，以實現(xiàn)到2030年比1990年二氧化碳噸排放量從783kg下降至472kg的目標。

圖1、2：歐洲水泥協(xié)會碳減排目標

中國來看，今年1月中國建材聯(lián)合會發(fā)布的《推進建筑材料行業(yè)碳達峰、碳中和行動倡議書》中提出我國建筑材料行業(yè)要在2025年前全面實現(xiàn)碳達峰，水泥等行業(yè)要在2023年前率先實現(xiàn)碳達峰。今年5月，國家市場監(jiān)管總局、工信部、發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部等七部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于提升水泥產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)范水泥市場秩序的意見》中提到確保2030年前水泥行業(yè)碳排放實現(xiàn)達峰，為實現(xiàn)碳中和奠定基礎(chǔ)，這是水泥行業(yè)政策中首次提出碳達峰目標。但國家層面對于水泥行業(yè)具體的碳達峰、碳中和路線尚未出臺。

三、水泥行業(yè)如何應(yīng)對？

水泥行業(yè)是最重要的建筑原材料之一，也是典型的資源密集型行業(yè)。作為世界最大的水泥生產(chǎn)和消費國，提前實現(xiàn)碳達峰、達成碳中和是現(xiàn)在行業(yè)不可推卸的歷史使命。90%以上碳排放來自化石燃料燃燒和生產(chǎn)過程的水泥行業(yè)來說，無論是碳達峰還是碳中和，都是艱巨的任務(wù)。對水泥企業(yè)來說，面對碳達峰、碳中和的挑戰(zhàn)，要從技術(shù)和管理兩個層面著手來應(yīng)對。

1、技術(shù)性碳減排工作

（1）產(chǎn)需下降，天然降低排放總量

碳排放總量=產(chǎn)量*單位排放量，要降低碳排放量有兩條路徑，一降低產(chǎn)量，二降低單位排放量，其中單位排放量的降低涉及到生產(chǎn)工藝、設(shè)備改造、替代燃料等技術(shù)層面因素，存在一定的極限，產(chǎn)量的控制則更為迅速。

（2）新能源技術(shù)的應(yīng)用

利用廠區(qū)空地布局光伏發(fā)電、儲能等業(yè)務(wù)，實現(xiàn)電力自給。海螺水泥多個生產(chǎn)基地開展建設(shè)光伏項目，如分宜海螺、英德海螺等等，截至2020年裝機量130MW，累計發(fā)電量2.79億度。塔牌水泥擬投資13億元建設(shè)分布式光伏發(fā)電儲能一體化項目，裝機規(guī)模220MWp（兆瓦），建成后每年可減少約14.28萬噸CO₂排放。

（3）燃料——提高替代燃料的比例

歐洲水泥協(xié)會：2030年替代燃料比例達到60%，其中30%為生物質(zhì)，2050年替代燃料比例達到90%，其中50%為生物質(zhì)垃圾。目前中國水泥行業(yè)燃料替代率還很低，據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹不到5%，還有很大的發(fā)展空間。

（4）尋求技術(shù)突破——使用低碳原材料、低鈣水泥的研發(fā)，已有研究機構(gòu)表明以高貝利特硫鋁酸鹽水泥為基礎(chǔ)的低鈣水泥，具有和硅酸鹽水泥相近的性能，同時二氧化碳排放量降低25%左右，適宜進行商業(yè)化推廣。技術(shù)突破

（5）碳捕獲、利用與封存技術(shù)CCUS——兜底技術(shù)

CCUS分為碳捕集技術(shù)、碳利用和封存技術(shù)，碳捕集的方法主要有燃燒前捕集、富氧燃燒和燃燒后補集三種。燃燒前捕集和富氧燃燒要求條件相對苛刻，目前的技術(shù)研究開發(fā)和示范項目較少。燃燒后補集技術(shù)是當前較為成熟和廣泛的應(yīng)用。

圖3：不同方法碳捕集技術(shù)路線圖

資料來源：《全球CCUS技術(shù)和應(yīng)用現(xiàn)狀分析》

目前碳利用和封存最主流的方向是地下封存、驅(qū)油和食品級利用。也有一些新興的方向，如荷蘭、日本將工業(yè)CO2送至園林，作為溫室氣體來強化植物生長。碳封存目前最主要的技術(shù)有高壓液化注入海底和地質(zhì)封存兩種。二氧化碳驅(qū)油技術(shù)最早應(yīng)用于低滲透油藏開發(fā)，由于在驅(qū)油增產(chǎn)的同時可實現(xiàn)CO₂埋藏與封存，成為目前經(jīng)濟技術(shù)條件下一種有效的溫室氣體減排路徑。二氧化碳驅(qū)油與封存技術(shù)已在北美實現(xiàn)商業(yè)化、規(guī)模化應(yīng)用，我國部分石油企業(yè)也已建成示范工程并逐步開展推廣應(yīng)用。

圖4：碳利用和封存技術(shù)圖

資料來源：《全球CCUS技術(shù)和應(yīng)用現(xiàn)狀分析》

截至今年6月，歐美已經(jīng)啟動了55個項目超前研究CCUS，其中有三個與水泥行業(yè)相關(guān)，除此之外更多的項目涉及到能源、化工、煉鋼、發(fā)電等行業(yè)，參與的企業(yè)中也以能源、電力企業(yè)居多。碳中和是一場深刻的能源革命，水泥行業(yè)若想實現(xiàn)碳中和，應(yīng)不拘一格關(guān)注和應(yīng)用各行各業(yè)的技術(shù)動向，尤其是交差技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，探索出一條適合水泥工業(yè)的低碳之路。

表3：歐美碳減排關(guān)鍵技術(shù)（水泥行業(yè)相關(guān)）

2、碳資產(chǎn)管理

參考歐洲碳市場的發(fā)展情況，在前期的階段，主要是以免費配額為主，配額總量在每一個階段都有所下降，即便是進入成熟階段，仍然對碳泄露風險高的行業(yè)和企業(yè)實行免費分配。從前期到成熟經(jīng)歷了十幾年的發(fā)展時間?？紤]到我國在全國性的市場建立之前，已經(jīng)在多個地區(qū)進行了多年的區(qū)域試點，我國的全國性碳交易市場的發(fā)展成熟時間可能會縮短至5-10年的水平。對于高碳排放企業(yè)而言，將碳資產(chǎn)管理提升日程迫在眉睫。建議水泥企業(yè)要設(shè)立專門的碳資產(chǎn)管理部門，不僅要協(xié)助生產(chǎn)部門探索切實可行的碳減排方案，將碳排放減排目標完成情況納入水泥工廠業(yè)績考核，核算自身的碳排放情況，做好碳排放審計工作和數(shù)據(jù)儲備，同時要持續(xù)了解碳市場的最新進展，開展碳資產(chǎn)管理培訓(xùn)工作，為將來進行碳資產(chǎn)交易等工作打好堅實的基礎(chǔ)。碳資產(chǎn)管理工作難度系數(shù)很高，涉及到公司的內(nèi)部管理、生產(chǎn)經(jīng)營、技術(shù)研發(fā)、碳資產(chǎn)交易等方方面面的內(nèi)容，需要在公司不同部門之間協(xié)同。