宋欣珂：碳中和愿景下的中國水泥行業(yè)如何實(shí)現(xiàn)深度脫碳？

近年來，中國水泥行業(yè)在污染物減排、綠色發(fā)展道路上已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步。當(dāng)前，碳中和已經(jīng)成為全球共識，而水泥行業(yè)作為碳排放“大戶”，不可避免地成為脫碳的主戰(zhàn)場。

近日，在中國水泥網(wǎng)主辦的“中國水泥行業(yè)綠色發(fā)展高峰論壇暨超潔凈排放技術(shù)交流大會”上，清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院博士宋欣珂表示，在碳中和愿景下，水泥行業(yè)是碳排放管控重點(diǎn)，并以《碳中和愿景下的中國水泥行業(yè)如何實(shí)現(xiàn)深度脫碳》為主題作了精彩分享。

碳中和愿景目標(biāo)

1、全球碳中和行動動向

全球已有137哥國家、116個(gè)地區(qū)、240個(gè)城市、795家企業(yè)提出碳中和承諾。全球前十大經(jīng)濟(jì)體、全球前十大溫室氣體排放國家除伊朗外均已承諾碳中和，全球前十大煤電國家也均以不同性質(zhì)承諾碳中和（包括3個(gè)立法、3個(gè)進(jìn)入政策文件、3個(gè)宣誓和1個(gè)正在提議）。

全球凈零排放承諾覆蓋了83%的排放、91%的GDP和80%的人口。

2、中國碳達(dá)峰、碳中和的戰(zhàn)略目標(biāo)

2020年9月22日，習(xí)近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上發(fā)表重要講話，提出：“中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有利的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和?！?021年9月21日，習(xí)近平總書記在同樣的場合再次強(qiáng)調(diào)，“中國將力爭2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，這需要付出艱苦努力，但我們會全力以赴。”

2020年10月29日十九屆五中全會通過的《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》將“碳排放達(dá)峰后穩(wěn)中有降”列入中國2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)。

2021年10月，《中共中央國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》將“碳達(dá)峰、碳中和納入經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全局”作為總體要求。

2022年10月16日二十大報(bào)告：“積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和?！?/p>

水泥行業(yè)碳排放基本情況

1、碳中和遠(yuǎn)景下，水泥行業(yè)是碳排放管控重點(diǎn)

應(yīng)對氣候變化刻不容緩，已經(jīng)成為國際社會共識；中國已宣布碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，“1+N”政策體系已構(gòu)建。

水泥是碳排放量巨大且最難減排的工業(yè)部門之一，其二氧化碳排放量占全球人為二氧化碳排放量的8-9%，如果把水泥工業(yè)看作一個(gè)國家，它在碳排放榜單上居第三位，僅次于中國和美國，水泥行業(yè)碳排放來源主要是石灰石煅燒和燃料使用。

在中國重點(diǎn)工業(yè)部門中，水泥行業(yè)排放量僅次于鋼鐵，從2005年的7.96億噸增長至2014年的14.4億噸，隨后波動下降至2019年的12.1億噸，總體增長52%。

2、碳排放核算概念介紹：如何核算企業(yè)的碳排放？

范圍一：企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的直接排放，包括企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備、辦公設(shè)施和交通工具產(chǎn)生的溫室氣體排放。

范圍二：企業(yè)通過外購電力、熱力和蒸汽帶來的間接排放。

范圍三：除范圍二排放外所有的間接排放，通常包括企業(yè)產(chǎn)品上游原料生產(chǎn)所需的工藝、運(yùn)營，下游銷售、使用、廢棄階段的排放及運(yùn)輸過程的排放。

范圍一~三：指產(chǎn)品全產(chǎn)業(yè)鏈的溫室氣體排放。

3、水泥生產(chǎn)企業(yè)主要核算標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)：

（1）中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會2013年發(fā)布的《中國水泥生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南（試行）》（簡稱《核算指南》）。

（2）中華人民共和國國家市場監(jiān)督管理總局、中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會聯(lián)合發(fā)布的GB/T 32151.8-2015《溫室氣體排放核算與報(bào)告要求第8部分：水泥生產(chǎn)企業(yè)》（簡稱“國標(biāo)”）。

（3）中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部組織全國各省進(jìn)行碳排放核查工作時(shí)發(fā)布的《水泥生產(chǎn)企業(yè)溫室氣體排放報(bào)告補(bǔ)充數(shù)據(jù)表》（簡稱《補(bǔ)充數(shù)據(jù)表》）。

三種方法下，核算邊界、排放源、排放因子、化石燃料低位發(fā)熱量默認(rèn)值等略有區(qū)別。未來，在核算方法和標(biāo)準(zhǔn)上可能會進(jìn)一步完善統(tǒng)一。

水泥行業(yè)如何實(shí)現(xiàn)深度脫碳

1、水泥用量高、用途廣，需求減量空間有限

水泥是迄今為止建筑業(yè)中使用最廣泛的材料，用量高、用途廣，對社會和經(jīng)濟(jì)福祉發(fā)揮著重要作用。2020年，全球水泥產(chǎn)量約43億噸，中國水泥產(chǎn)量占全球的55%。

在過去65年中，水泥產(chǎn)量增長了10倍以上，而鋼鐵產(chǎn)量增長了約3倍，人均木材產(chǎn)量幾乎停滯不前。伴隨著大規(guī)模、快速的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和城市化，中國水泥和混凝土材料消耗巨大，在2011-2013年三年內(nèi)消耗的水泥/混凝土數(shù)量超過美國在整個(gè)20世紀(jì)所消耗的總量。

目前，國內(nèi)水泥需求已經(jīng)渡過高峰期，正在逐步下滑，在某一定程度上講，水泥行業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，但是水泥依舊是主要的建筑膠凝材料，未來使用量依然巨大，碳減量空間有限。

2、中短期，中國水泥行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能降碳任務(wù)艱巨

2020年，中國水泥行業(yè)優(yōu)于能耗標(biāo)桿水平的產(chǎn)能約占5%，根據(jù)發(fā)改委等六部委發(fā)布《關(guān)于嚴(yán)格能效約束推動重點(diǎn)領(lǐng)域節(jié)能降碳的若干意見》（2021年10月），2025年這一指標(biāo)需要達(dá)到30%；水泥熟料可比熟料綜合能耗基準(zhǔn)水平117kgce/t，標(biāo)桿水平100kgce/t（參考標(biāo)準(zhǔn)GB 16780）。

淘汰落后產(chǎn)能，降低水泥熟料生產(chǎn)能耗是水泥行業(yè)低碳發(fā)展的重要一步，政府、行業(yè)協(xié)會已出臺多項(xiàng)針對水泥行業(yè)的錯峰生產(chǎn)、產(chǎn)能置換、節(jié)能降碳政策，未來行業(yè)面臨的結(jié)構(gòu)調(diào)整和節(jié)能降碳任務(wù)艱巨。

3、水泥行業(yè)主要脫碳措施

水泥行業(yè)生產(chǎn)側(cè)脫碳措施包括：

1.能效提升：在生產(chǎn)過程中節(jié)省電力和燃料消耗；

2.替代燃料：減少化石燃料使用，甚至不用化石燃料，例如使用生物質(zhì)、固體垃圾等作為替代燃料；

3.替代材料：使用更低碳的材料替代水泥中的成分，例如少熟料/無熟料水泥、BCT水泥等低碳水泥技術(shù)；

4.清潔電力：使用清潔、低碳的電力；

5.CCUS（碳捕集利用與封存）：將排放的二氧化碳分離，直接利用或封存，以實(shí)現(xiàn)永久減排。

4、行業(yè)碳達(dá)峰路徑

基于對不同情境下水泥行業(yè)碳排放趨勢的分析，通過全面加強(qiáng)產(chǎn)能控制、加大落后產(chǎn)能淘汰力度、推廣高效節(jié)能技術(shù)、積極推進(jìn)原燃料替代等措施，可推動水泥行業(yè)碳排放于“十四五”中期達(dá)峰，峰值為13.8-14.2億噸。

5、國際動向：碳中和愿景下水泥行業(yè)深度脫碳勢在必行

國際上多個(gè)行業(yè)協(xié)會、頭部企業(yè)發(fā)布了2050年實(shí)現(xiàn)水泥行業(yè)碳中和的路線圖。

6、碳中和愿景目標(biāo)下，傳統(tǒng)措施無法使水泥行業(yè)實(shí)現(xiàn)零排放

能效提升是技術(shù)成熟的無悔之選。同時(shí)，由于石灰石分解產(chǎn)生的過程排放，傳統(tǒng)措施無法使水泥行業(yè)實(shí)現(xiàn)凈零排放，還需要部署CCUS等新興脫碳技術(shù)（貢獻(xiàn)約36-61%）。

水泥行業(yè)脫碳前沿技術(shù)案例

1、碳捕集與礦化利用：CarbonCure企業(yè)案例

在混凝土制造時(shí)，通上二氧化碳，控制合適的反應(yīng)條件，便會生成碳酸鈣，封存在混凝土中，并且不降低混凝土性能。

加拿大CarbonCure公司已經(jīng)將此技術(shù)完全商業(yè)化，目前已裝備到300多家水泥廠，計(jì)劃到2030年時(shí)每年減碳5億噸。

2、碳捕集與礦化利用：Solidia Tech企業(yè)案例

美國Solidia Tech研發(fā)出新的水泥配方，用礦物硅灰石代替石灰石，減少了加熱過程中的二氧化碳排放。此外，在養(yǎng)護(hù)過程中，可以捕獲空氣中的二氧化碳，創(chuàng)造出負(fù)排放的產(chǎn)品。

據(jù)公司數(shù)據(jù)，Solidiad的混凝土砌塊每使用1000公斤的水泥，就能捕獲約240公斤的二氧化碳。

3、全球水泥CCUS項(xiàng)目

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球目前有29個(gè)水泥行業(yè)的CCUS項(xiàng)目，在地區(qū)上主要集中于歐洲，在技術(shù)上以燃燒后捕集為主；2018年10月，安徽蕪湖海螺集團(tuán)白馬山水泥廠CCUS項(xiàng)目建成投運(yùn)。

小結(jié)

1、雙碳目標(biāo)為水泥行業(yè)深度脫碳轉(zhuǎn)型提出了要求；

2、提升能效是技術(shù)成熟、當(dāng)前階段最有效的“無悔”措施；

3、預(yù)計(jì)水泥行業(yè)碳排放可于“十四五”中期達(dá)峰，2030年排放量可以較2020年下降15-18%；

4、碳中和愿景下，水泥行業(yè)實(shí)現(xiàn)凈零排放任務(wù)艱巨，需要部署CCUS等新興脫碳技術(shù)；

5、目前，全球范圍已有一些新興脫碳技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用案例，為行業(yè)實(shí)現(xiàn)零排放甚至負(fù)排放提供可能。